مراحل صناعة الاسمنت

بواسطة: - آخر تحديث: ٠٧:٥٧ ، ٢٦ نوفمبر ٢٠١٩
مراحل صناعة الاسمنت

الإسمنت

يُعرف الإسمنت بأنه مواد لاصقة تتألف من عدة مكونات، أو يمكن تعريفه بأنه المواد الملزمة والمستخدمة في البناء والهندسة المدنية، وهو عبارة عن مساحيق أرضية ناعمة تتحول إلى كتلة صلبة عند مزجها بالماء، وينتج هذا التصلب بسبب التركيب الكيميائي لمكوناته التي تتفاعل مع الماء مُنتجةً بلورات دون مجهرية أو مادة تشبه الهلام، وعندما تجف تُصبح صلبة، وبسبب خواصه الترطيبية غالبًا ما يُسمى بالإسمنت الإنشائي الذي سوف تصلب بعد فترة من مزجها بالماء باسم الإسمنت الهيدروليكي، وأشهرها إسمنت البورتلاند.[١]


مراحل صناعة الإسمنت

تُقسم مراحل تصنيع الإسمنت إلى عدة أقسام، وفيما يأتي ذكرها:[٢]

  • استخراج المواد الخام: يتألف التركيب الكيميائي للمواد المكونة للإسمنت من الكالسيوم والسيلكون والحديد والألمنيوم، وهذه العناصر تُستخرج من الحجر الجيري والطين والرمل، إذ يحتوي الحجر الجيري على الكالسيوم، بينما يحتوي الرمل والطين على السيليكون والحديد والألومنيوم، وتُبنى مصانع الإسمنت بالقرب من محجر الحجر الجيري لتسهيل نقله إلى المصنع وتوفير كلفة نقله، وتجلب مواد الخام الأخرى المستخدمة في صناعته، مثل؛ الصخر الزيتي والبوكسيت وغيرها من أماكن أخرى، وتكسر الصخور الكبيرة التي تحتوي على المواد الخام قبل نقلها إلى أحجام أصغر بالكسارة عند المحاجر حتى تُصبح بحجم الحصى.
  • المزج والطحن وتحديد النسب: تُنقل المواد الخام بعد تجهيزها في المحجر إلى مختبر المصنع لتحليلها وتحديد نسب الحجر الجيري والمكونات الأخرى قبل بدء الطحن، إذ تكون غالبًا نسبة الحجر الجيري 80% وبقية المكونات 20%، ثم يُطحن المزيج الخام ببكرات دوارة وأسطوانة طحن حتى يُصبح مسحوقًا ناعمًا.
  • التسخين الأولي للمواد الخام: بعد الانتهاء من عملية الطحن الأولي تُصبح المواد جاهزة لإدخالها إلى غرفة التسخين الأولي التي تتكون من سلسلة من القضبان العمودية الساخنة التي تمر خلالها المواد الخام قبل الدخول إلى الفرن، ونكون عملية تسخين القضبان العمودية من خلال استخدام الغازات الساخنة المنبعثة من الفرن.
  • مرحلة الفرن: والفرن عبارة عن فرن دوار ضخم يسمى أيضًا قلب عملية صناعة الإسمنت، وفي هذه المرحلة تُسخّن المواد الخام إلى 1450 درجة مئوية التي يحدث تفاعل كيميائي عندها ويسمى إزالة الكربون، بالإضافة إلى سلسلة من التفاعلات الكيميائية الأخرى التي تحدث بين مركبات الكالسيوم وثاني أكسيد السيليكون من أجل إنتاج سيليكات الكالسيوم التي تُعد من المكونات الأساسية للإسمنت، وتخرج المواد عندما تصل إلى الجزء السفلي من الفرن على صورة ما يُسمى بالكلنكر، ويكون تسخين الفرن من خلال استخدام الغاز الطبيعي والفحم.
  • التبريد والطحن النهائي: يُبرد الكلنكر عن طريق تسليط الهواء عليه كي يصل إلى درجة حرارة منخفضة، ويُعاد استخدام الحرارة الصادرة عن الكلنكر عن طريق إعادة تدويرها مرة أخرى إلى الفرن لتوفير الطاقة، ثم يُنقل إلى مرحلة الطحن النهائي كي يتحول إلى مسحوق ناعم جدًا الذي يسمي الإسمنت، ويضاف الجبس إلى الخليط أثناء عملية الطحن بنسبة صغيرة من أجل التحكم بدرجة صلابة الإسمنت.
  • التعبئة والشحن: يُنقل الإسمنت مباشرة إلى الصوامع وهي عبارة عن خزانات تخزين كبيرة كي يُعبأ في أكياس يصل وزن الواحد منها بين 20-40 كغم، ثم يُشحن إلى أماكن الطلب عن طريق الشاحنات أو السكك الحديدية أو السفن.


تركيبة الإسمنت

فيما يأتي التركيبة الرئيسة لمكونات الإسمنتت، وهي:[٣]

  • الجير: هو أكسيد الكالسيوم أو هيدروكسيد الكالسيوم، ويُعد وجوده بكمية كافية ضروريًا من أجل تكوين السيليكات وألمينات الكالسيوم، ونقص نسبته يسبب أضرارًا كبيرة تتمثل في تصلب الإسمنت بسرعة، أما زيادة نسبته فتؤدي إلى تمدد الإسمنت وتفككه.
  • السيليكا: يُعرف ثاني أكسيد السيليكون باسم السيليكا، ويُعد وجوده بكمية كافية ضروريًا من أجل تكوين سيليكات الديكالسيوم والتريالكسيوم، وتكمن فائدة وجوده في إضفاء قوة على الإسمنت، وتصل نسبته في حدود 30%.
  • الألومينا: هو أكسيد الألومنيوم، وتكمن فائدته في تسريع عملية صناعة الإسمنت من خلال خفض درجة حرارة الكلنكر بسرعة.
  • المغنيسيا: يُعرف أكسيد المغنيسيوم باسم المغنيسيا، وينبغي أن لا تتجاوز نسبته أكثر من 2% في الإسمنت، وفي حال زادت عن ذلك سوف تقلل من قوة الإسمنت.
  • أكسيد الحديد: تكمن أهميته في إضفاء اللون على الإسمنت، والمساهمة في تكوين التريكالسيوم ألومينو-الفريت الذي ينتج عن التفاعل الكيميائي بين الكالسيوم والألومنيوم، ويُعد مهمًا في تحديد صلابة وقوة الإسمنت.
  • كبريتات الكالسيوم: هو أحد مكونات الجبس، ويُعد وجوده ضروريًا من أجل التحكم بسرعة تصلب الإسمنت.
  • ثالث أكسيد الكبريت: يكون بنسبة لا تزيد عن 2% إذ تسبب النسب الزائدة منه عدم ثبات الإسمنت.
  • القلوية: يكون بنسبة لا تزيد عن 1% إذ تسبب النسب الزائدة منه تشققات في الإسمنت.


أنواع الإسمنت

توجد عدة أنواع للإسمنت، وفيما يأتي ذكرها:[٤]

  • الإسمنت البورتلاندي العادي "OPC": هو أكثر أنواع الإسمنت استخدامًا، إذ إنه مناسب لجميع أنواع الخرسانة العامة، ويبلغ الإنتاج العالمي السنوي منه حوالي 3.8 مليون متر مكعب في السنة.
  • الإسمنت البورتلاندي البوزولاني "PPC": يُحضر إسمنت عن طريق طحن الكلنكر البوزولاني مع الإسمنت البورتلاندي، ولديه مقاومة عالية مقارنة مع الإسمنت البورتلاندي العادي، لذلك يستخدم على نطاق واسع في المنشآت البحرية.
  • الإسمنت سريع التصلب: يُستخدم في الأعمال التي تتطلب إزالة مبكرة لقوالب الخرسانة، وهذا النوع يشبه الإسمنت البورتلاندي العادي OPC، إلا أن نسبة الجير تكون أعلى ودرجة الطحن تكون أكبر مما يُساهم في تقليل مدة تصلبه، وميزته هي أنه يمكن إزالة القوالب في وقت مبكر مما يزيد من معدل البناء ويقلل من التكلفة عن طريق تقليل مدة استخدام القوالب، ويستخدم في بناء الخرسانة الجاهزة، أعمال الطرق، وغيرها.


المراجع

  1. "Cement", britannica, Retrieved 2019-11-25. Edited.
  2. "Cement Manufacturing Process", engineeringintro, Retrieved 2019-11-25. Edited.
  3. "ingredients of cement", civiltoday, Retrieved 2019-11-25. Edited.
  4. "Types of Cement", theconstructor, Retrieved 2019-11-25. Edited.