الإسمنت
الإسمنت، عبارة عن مادة رابطة ناعمة تتصلب وتصبح قاسيةً عند خلطها مع الماء، لتصبح قادرةً على ربط مكوّنات الخرسانة مع بعضها البعض، لتشكل مواد بناء قوية، ومقاومة للتأثيرات البيئية المختلفة، ويتكون الإسمنت عادةً من الطفلة (clay)، والحجر الجيري (limestone)، وهناك نوعان من الإسمنت: الإسمنت المائي، وغير المائي.
صناعة الإسمنت
تعتبر صناعة الإسمنت من الصناعات الاستراتيجية والتنموية؛ لارتباطها بشكل مباشر بأعمال التعمير والإنشاء، حيث يستخدم الإسمنت بشكل أساسي في مواد البناء والخرسانة كمادة رابطة هيدروليكية، كما تعتبر صناعة الإسمنت من الصناعات البسيطة مقارنةً مع الصناعات الأخرى، حيث تعتمد صناعته على توفر المواد الخام التي تدخل في تركيبه، وعادةً ما تنشأ مصانع الإسمنت بالقرب من مصادر المواد الخام، لتوفير تكلفة النقل.
أصل صناعة الإسمنت
يعود أصل كلمة الإسمنت إلى الرومان، حيث أطلقوا على تقنية البناء التي أخذوها من الإغريق (OupsCementium)، للدلالة على صب الجدران التي كانت عبارة عن حجارة مع كلس حي كمادة رابطة، وفي عام 1796م، سجل العالم الإنجليزي جيمس باركر اسم الإسمنت للدلالة على مادة رابطة مائية، وليس مسحوق القرميد والحجر.
في عام 1824م وُجد الإسمنت البروتلاندي، الذي اعتبر شبيهاً بالإسمنت الروماني؛ لكنه لا يحرق إلى درجة التلبد، وفي عام 1843م أنشئ أول مصنع لإنتاج الإسمنت البروتلاندي في بريطانيا، واستخدمت كلمة كلنكر للدلالة عن الخليط الملبد المحروق، وفي عام 1880م بدأت الشركات بإنتاج المواد الخام الخاصة بصناعة الإسمنت، وفي 1885م بدأ إنتاج الإسمنت بصورة مستمرة.
مراحل صناعة الإسمنت
- استخراج المواد الأولية من المقاليع والمحاجر.
- نقل المواد الأولية باستخدام أشرطة ناقلة أو سيارات إلى المصنع.
- طحن المواد الأولية، وفقاً لنسب مدروسة، وتحليلات كيميائية، لزيادة مساحة سطح الحبيبات، وتصبح جاهزةً لدخول التفاعلات الكيميائية.
- حرق المواد الأولية المطحونة في أفران دوارة، على درجات حرارة عالية، وتحويلها إلى كلنكر.
- تعبئة الإسمنت الجاهز، في أكياس بلاستيكية أو ورقية.
المواد الخام الأولية في صناعة الإسمنت
- حجر جيري.
- طفلة.
- رمل السيليكات.
- أتربة سطحية.
- أتربة بوكيست.
- أكاسيد حديد تستخدم كعوامل مذيبة.
- جبس.
طرق صناعة الإسمنت
الطريقة الرطبة:
- تكسير المواد الخام، من سيليكات، وحجر جيري، وطين، وأتربة سطحية باستخدام الكسارات، ونقلها إلى المصنع لتخزينها في مناطق مكشوفة أو مغطاة، واستخدامها لاحقاً.
- طحن المواد الخام، باستخدام طواحين معلقات، وخلطها بالماء، وتستمر عملية الطحن حتى يصبح قوام المواد الخام ناعماً.
- نقل المواد المطحونة الموجودة في المعلقات إلى صوامع التخزين، لضبط الشكل النهائي، والحصول على مزيج متجانس.
- أخذ عينة من المزيج بشكل دوري، وفحصها، للتأكد من مطابقة المزيج للمواصفات المطلوبة.
- نقل المزيج إلى أحواض المعلقات، وهناك تحوله الطواحين إلى مزيج متجانس.
- سحب المزيج المتجانس الموجود داخل المعلقات من داخل الحوض إلى فتحة تغذية الفرن الدوار، وهو عبارة عن فرن أسطواني طويل، مائل بشكل بسيط عن المستوى الأفقي لدفع محتويات الفرن أثناء الدوران إلى الأمام، ومبطن بطوب حراري من الداخل.
- تجفيف المزيج داخل الفرن بفعل غازات احتراق عالية، ثم تبريد الكلنكر بواسطة مبرد هوائي.
- نقل المزيج الجاف إلى طواحين كور، وإضافة الجبس إليه، وطحنه بشكل نهائي.
- تعبئة الإسمنت في الأكياس.
الطريقة الجافة:
حلت الطريقة الجافة في صناعة الإسمنت محل الطريقة الرطبة، بسبب الدقة العالية التي تتميز بها عند خلط المواد الخام، وبسبب توفيرها للطاقة، وتقوم هذه الطريقة على صناعة الإسمنت دون إضافة الماء بالشكل الآتي:
- تكسير المواد الخام باستخدام الكسارات، ونقلها إلى المصنع لتخزينها.
- تجفيف المواد الخام في مجفف دوار من خلال تعريضها للهواء الساخن الناتج عن تشغيل الفرن.
- طحن المواد الخام في الطواحين، ثم نقلها إلى صوامع التخزين، لطحنها بشكل متجانس، باستخدام عمليتي الرص والسحب.
- نقل المواد الخام المتجانسة من الصوامع إلى أنواع أخرى من أماكن التخزين، ثم إلى أماكن الخلط، حيث يخلط 30% من الطين، و70% من الحجر الجيري.
- سحب المواد الخام من صوامع التخزين إلى فتحة التغذية الموجودة في برج التسخين الابتدائي لتسخينها، ثم تبريدها لتشكيل الكلنكر.
- نقل الكلنكر إلى طواحين كور، وإضافة الجبس إليه.
- تعبئة الإسمنت في الأكياس.
