معمل أسمنت في كينمور في ولاية واشنطن الأمريكية



معمل أسمنت لافارج في كونت في فرنسا.



الأسمنت هو تلك المادة الرابطة الناعمة التي تتصلب وتقسى فتملك بذلك خواصا تماسكية وتلاصقية بوجود الماء مما يجعله قادرا على ربط مكونات الخرسانة بعضها ببعض. وأهم استخدام للأسمنت هو الملاط والخرسانة حيث يربط المواد الاصطناعية أو الطبيعية لتشكل مواد بناء قوية مقاومة للتأثيرات البيئية العادية. يجب عدم الخلط بين الخرسانة الأسمنت، فالأسمنت يشير إلى المسحوق الجاف المستخدم في ربط المواد الكلية للخرسانة. وللأسمنت المستخدم في البناء نوعين هما الأسمنت المائي والأسمنت غير المائي.
تعتبر صناعة الاسمنت من الصناعات الإستراتجية. وهي مع ذلك صناعة بسيطة مقارنة بالصناعات الكبرى، وتعتمد على توفر المواد الخام اللازمة لذلك.

محتويات [أخف] 1 لمحة تاريخية 2 تركيبة الاسمنت 3 مبادئ أساسية في صناعة الاسمنت 4 طرق صناعة الاسمنت 4.1 الطريقة الرطبة 4.1.1 تكسير وخلط المواد الخام 4.1.2 الطحن 4.1.3 الفرن والمبرد 4.1.4 الطحن النهائي والتعبئة 4.2 الطريقة الجافة 4.2.1 تكسير وخلط المواد الخام 4.2.2 الطحن 4.2.3 الفرن والمبرد 4.2.4 الطحن النهائي والتعبئة 4.3 الطريقة شبه الجافة 5 كيمياء الاسمنت 6 أنواع الاسمنت 7 اقتصاد الاسمنت 8 تأثير مصنع الاسمنت 8.1 التأثير على صحة الإنسان 8.1.1 مرض تشبع الرئة بالأمينت ASBSTOSE 8.1.2 طرق الوقاية 8.1.3 مرض تصون الرئة (silicose) 8.1.4 طرق الوقاية 8.1.5 مرض التهاب الجلد 8.1.6 طرق الوقاية 8.1.7 التأثير على حاسة السمع لدى الإنسان 8.1.8 طرق الوقاية 8.2 التأثير على صحة الحيوانات 8.3 التأثير على النبات 9 شركات الاسمنت 9.1 شركات الإنتاج 10 مراجع

[عدل] لمحة تاريخية


يعود تاريخ الاسمنت إلى العهد الروماني وطور من قبل حضارات أخرى حيث استعملوا الجبس، حيث أضاف يونان إيطاليا رماد البراكين الموجود بمنطقة بوزلس، ثم طوره الرومان وعمموه إلى نهاية العصر الحاضر. الاسمنت هو مزيج من الجير مثل القرميد والآجر المكسرة، مضافة إلى الطين. la pouzzolane(هي أرض بركانية لمنطقة بوزون بناحية نابل بإيطاليا)، وهذا مستعمل كثيرا كمزيج، الاسمنت لم يعرف كما هو موجود الآن، حتى القرن 19، ثم قام العالم louis Vicat بكشف لغز الرطوبة في الجير في العام 1817والمتعلقة بالاسمنت التي كانوا يسمونها الجير المميه. والجير المحدود في 1840.
البحوث التي أجريت في نهاية القرن 18 للوصول إلى النتائج الحالية في صناعة الأسمنت الحديث في عام 1840، كانت تتعلق بالجير المقوى (غير مميه) لا يمتزج بالماء، أما الجير المميه فيه كمية من الماء وهو مشبع بالطين، يتصلب ويجف بسرعة ولكن يتحلل إذا لم يشوى إلى درجة الذوبان. وفي العام 1976 اكتشف العالم james parker على جزيرة شايبي ببريطانيا العظمى، الأسمنت السهل (وهو عبارة عن جير مميه أو أسمنت طبيعي ينصهر بسرعة عند درجة انضاجه عند 900 °C كسائر الجير الطبيعي العادي). وأعطاه اسم الأسمنت الروماني، حيث أخذ شهرة ما بين 1820- 1920تقريبا. وفي العام 1824العالم البريطاني joseph aspalin أودع براءة لصناعة الجير المميه وأطلق عليه الأسمنت البرتلاندي نسبة إلى أعالي شبه جزيرة بورتلاند الموجودة على ضفاف بحر المانش الذي يفصل بين فرنسا وبريطانيا. إن أول مصنع للاسمنت اخترع بواسطة dupont et demarlé في سنة 1846 في منطقة boulogne-sur-mer، ولقد تطورت بعد ظهور مواد جديدة (فرن حركي الدوران حول نفسه) مكسر لكريات الكلنكر، تطورت وسائل صناعة الأسمنت دون توقف، وفي عام 1870 كان إنتاج الطن الواحد من الكلنكر (المكون الرئيسي للاسمنت) يستغرق 40 ساعة، أما الآن فيستغرق 3 دقائق فقط.
[عدل] تركيبة الاسمنت


الخليط الأساسي لصناعة الاسمنت يتكون من :

• الحجرالجيري (Calcaire)
  
• الصلصال (d’argiles)
  

والجير الطيني يملكان مواصفات تقارب 80٪ من الجير ،و20٪من الطين، ومواد علاجية : أكاسيد الحديد (fe2o3)،والبوكسيت (Al2O3)،الرملSiO2)) وهذه المواد تضاف للوصول إلى التركيبة المرغوبة.
[عدل] مبادئ أساسية في صناعة الاسمنت


تحتوي الاسمنت على مادتين أساسيتين هما الكلس والطين هذا الأخير نضيف إليه مواد أساسية هي السليس ،والألمين وأكسيد الحديد.
مادتي الكلس والطين تسحقان في آلات السحق وتمزجان مع بعضهما البعض بنسب يحددها المخبر ويطحنان في آلات الطحن ثم نمررهما عبر الفرن الذي تبلغ درجة حرارته حوالي 1430°م. فنحصل حينئذ على مادة الكلنكر.نضيف لهذه المادة مواد أخرى.وندخلها في آلة الطحن من بعدها نحصل على مادة الاسمنت التي توضع باكياس ثم تعبأ.
الاسمنت يتكون كمواد خام من مادتين اساسيتين هما الحجرالجيرى lime stone والطفله clay ومادتين اضافيتين يضافا حسب ظرف وطبيعة كل مصنع وهما الsand، iron ore الحديد والرمل ويسمى الحديد والرمل corrective materials أي مواد لتصحيح النسب المراد الوصول إليها فأحيانا تاتى الطفله والحجر بهما نسبه عاليه من الرمل فلا تحتاج لإضافة رمل
الحجر الجير اساسا عباره عن CaCo3 كالسيوم كربونات ولكن في الطبيعه يوجد به شوائب كثيره مثل الSiO2 و Al2O3 و Na2O3 و Fe2O3 وغيرها مثل البوتاسيوم والكلور وغيرها
الطفله تتكون من 50 % SiO2 ومن 14 – 16 % Al2O3 والباقى عباره عن CaO، و Na2O3 و Fe2O3 وغيرها البوتاسيوم والكلور وغيرها
الرمل يتكون بشكل رئيسى من ال SiO2 في حدود 70 % والباقى عباره عن Al2O3 و Na2O3 و Fe2O3 و CaO وغيرها مثل البوتاسيوم والكلور وغيرها
الحديد يتكون بشكل اساسى من Fe2O3 تكلمنا عن تركيب الاسمنت من حيث المواد الخام سنتكلم عن تركيب الاسمنت بشكل آخر من حيث التركيب الكيميائى ونربطه مع المواد الخام ولماذا اخترنا هذه المواد يتكون الاسمنت من اربعة اكاسيد هي الSiO2 و Al2O3 و CaO و Fe2O3 المصدر الاساسى لل CaO هو الحجر الجيرى حيث يتحول CaCo3 إلى CaO في درجات الحراره العاليه كما سيتبين فيما بعد المصدر الاساسى لل Al2O3 هو الطفله المصدر الاساسى لل SiO2 هو الرمل المصدر الاساسى لل Fe2O3 هو الحديد ولكن اود ان الفت انتباهك إلى بعض النقاط • مع ان SiO2 50 % من الطفله الا اننا لم نضيف الطفله لنحصل منها على ال SiO2 ولكننا اضفنا الطفله لنحصل على ال Al2O3 • ولكن لامانع من اننا فعليا نستفيد من وجود ال SiO2 في الطفله وكذلك بقية العناصر • يتم إضافة هذه المواد الخام بسب معينه وتدخل طاحونه ضخمه لتطحن حتى تصل إلى درجة نعومه عاليه وتسمى هذه الطاحونه بطاحونة الخام raw mill ولايحدث بالطاحونه أي تفاعلات كيميائيه ولكن فقط طحن المواد الخام وفائدة هذا الطحن زيادة مساحة سطح الحبيبات تجهيزا لدخولها التفاعلات الكيميائيه حتى تتعرض كل الجزيئات للتفاعلات • تكون النسب في المواد الخام تقريبا في حدود 75 % من الحجر و 20 % من الطفله و3% من الرمل و 2% من الحديد وتختلف هذه النسب تبعا للنتائج والتحاليل ويراعى في هذه النسب ثلاثة معاملات هي L S F =

• بعد خروج الماده الخام من الطاحونه تدخل صومعه للتخزين وتقليب الماده الخام فقط وفائدتها التقليب
  
• ثم تبدا أول مراحل التفاعلات الكيميائيه في مبنى ضخم يسمى البرج أو ال preheater وهو عباره عن خمسة cyclone,فوق بعض وcalciner وال cyclone عباره عن مايشبه خزان ضخم وال وcalciner عباره عن خزان ضخم ولكن به شعله وكلهم متصلين ببعضهم البعض
  
• وفائدة هذا البرج هى
  

1- تسخين الماده الخام وتمهيدها لدخول الفرن 2- تحويل ال CaCo3 إلى CaO لاننا قد ذكرنا ان الحجر يتكون من CaCo3 ونحن نحتاج في الصناعه ل CaO ويتم ذلك التحويل وفقا للمعادله التاليه CaCo3 CaO + Co2 وذلك عند درجة حراره 950 درجه مئويه وبذلك تكون الاكاسيد الاربعه جاهزه للتفاعل في الفرن
• تدخل الماده الخام الفرن وهو عباره عن اسطوانه ضخمه مائله بزاويه بسيطه افقيا تدور حول نفسها وفى طرفها شعله ضخمه • وبداخل الفرن يتحد الاكاسيد الاربعه مكونا مايسمى اطوار الكلينكر وهى • C3S, C2S, C3A، C4AF وهذه المواد الاربعه يكونوا مايسمى ب الكلينكر clinker وهو المواد الأوليه في صناعة الاسمنت ويمكن ان يصدر الكلينكر أو يدخل في المرحله التاليه ليتكون الاسمنت • جدير بالذكر ان المركبات الاربع السابقه عباره عن اختصار لما يلى • الC اختصار ل CaO • ال A اختصار ل Al2O3 • ال S اختصار ل SiO2 • ال F اختصار ل Fe2O3 • أي ان ال C3S عباره عن ثلاث ذرات من ال CaO متحده مع ذره من ال SiO2 وهكذا وتصل درجات الحراره إلى 1450 درجه عند نهاية الفرن عند الشعله • بعد الفرن تدخل الماده الخام إلى ال cooler للتبريد المفاجئ وفائدته تبريد الكلينكر ومنع التفاعل العكسى وتفكك اطوار الكلينكر الاربعه إلى الاكاسيد المكونه لها • بعد المبرد يخرج الكلينكر وهو المنتج الأولى في صناعه الاسمنت • يضاف بعد ذلك جبس إلى الكلينكر ويدخلا معا طاحونه تسمى طاحونة اسمنت cement mill ويكون المنتج النهائى هو الاسمنت • يضاف الجبس في حدود 5% وفائدته تنظيم زمن الشك للاسمنت • في اطوار الكلينكر ال C3A يشك لحظيا عند إضافة ماء ولكننا نضيف الجبس لتأخير زمن شكها • يتكون الجبس من CaSO4.2H2O وتتحد هذه الماده مع ال C3A مكونة مادة تسمى الاترنجيت تحيط بال C3A وتاخر من زمن وصول الماء إلى ال C3A وبالتالى تاخر من زمن الشك
[عدل] طرق صناعة الاسمنت

merci