مقدمه
محصول سیمان یکی از پر مصرفترین فرآوردههای صنعتی در دنیا بوده و بالاترین میزان تولید را در بین محصولات صنعتی در جهان دارا است. سیمان فرآوردهای است حجیم که ارزش آن به نسبت فضایی که اشغال میکند بسیار پایین است. این امر سبب شده تا عواملی نظیر مسافت و یا هزینه ترابری و بهای سوخت در فروش سیمان بسیار تاثیرگذار باشد. صنعت سیمان جزء صنایع انرژی بر محسوب میشود. این صنعت 14 درصد مصرف انرژی صنایع و 3 درصد مصرف انرژی کل کشور را به خود اختصاص دادهاست. سهم صنعت سیمان در کشور همواره در حال رشد بوده و بر اساس قیمتهای مصوب داخلی 2.5 درصد و بر اساس قیمتهای جهانی حدود 4 درصد از تولید ناخالص ملی در اختیار صنعت سیمان است. بیش از 60 درصد سیمان تولیدی کشور از سوی توزیعکنندگان مصالح ساختمانی عرضه میشود. مجریان پروژههای دولتی بالغ بر 20 درصد از تولید سیمان را جذب میکنند و بقیه در اختیار تولیدکنندگان بتن آماده قرار میگیرد. با افزایش قیمت نفت و تاثیر آن بر درآمد کشور، همچنین با تغییر ساختار سیاسی کشور و احتمال برگشت امنیت و آرامش به فضای تولید و عرصههای بینالمللی، همچنین عزم دولت در جهت حل مشکل اشتغال و مسکن، میتوان پیشبینی کرد که در سالهای آینده با سرمایهگذاری بیشتر پروژههای صنعتی و مسکن مواجه خواهیم بود و مصرف سیمان در این بخش نیز افزایش مییابد. همنچنین نیاز به افزایش اجرای پروژههای عمرانی و بازسازی بافتهای فرسوده شهری و روستایی به دلیل زلزله خیز بودن بیشتر کشور همگی دورنمای خوبی از رشد مصرف سیمان در سالهای آتی دارد. البته نکته اساسی این است که در کشور با مازارد تولید سیمان رو برو هستیم. اگر چشم انداز صادرات همانند چشم انداز مصرف داخلی مثبت باشد، برایند مصرف و تولید سیمان میتواند مثبت باشد. با توجه به اینکه اصلی ترین بازار صادراتی ایران کشور عراق بوده و سیمان ایران در آنجا زیر قیمت صادراتی دیگر کشورها میباشد، تنها رقیب ایران تولیدات سیمان عراق خواهد بود. با توجه به بالا بودن بهای تمام شده تولید سیمان در عراق، سیمان ایران میتواند تا چند سال آینده نیازهای صادراتی خود را در کشور عراق جستجو کند.
بخش اول: توضیح مختصری در مورد سیمان 1.معرفی سیمان
سيمانها مواد چسبندهاى هستند که قابليت چسبانيدن ذرات به يکديگر و بوجود آوردن جسم يک پارچه از ذرات متشکله را دارند. اين تعريف از سيمان داراى آن چنان جامعيتى است که مى تواند شامل انواع چسبها از جمله چسبهاى مايع که در چسبانيدن قطعات سنگ يا سنگ و فلزات به يکديگر بکار مىروند نيز بشود. نمونهاى از اين چسبها در صنعت سيمان در کار گذاشتن آجر نسوز در کوره سيمان مورد مصرف دارد و خاصيت اصلى آن اين است که آجر نسوز (که يک جسم سراميکى است) را به بدنه کوره (آهن) مىچسباند، همچنين انواع سيمانهاى ديگر که در دندانپزشکى مورد مصرف دارند، از جمله چسبها مى باشد. آنچه که از کلمه سيمان در اين متن مورد نظر است، آن نوع از سيمانها است که داراى ريشه آهکى میباشند. به عبارت ديگر سيمانهايى که ماده اصلى تشکيل دهنده آنها آهک و ماده اوليه اصلى آنها سنگ آهک است. بر اين اساس سيمان ترکيبى است از اکسيد کلسيم (آهک) با ساير اکسيدها نظير اکسيد آلومينيم، اکسيد سيليسيم، اکسيد آهن، اکسيد منيزيم و اکسيدهاى قليايى که ميل ترکيب با آب داشته و در مجاورت هوا و در زير آب بمرور سخت مى گردد و داراى مقاومت مىشود. با توجه به مشخصه فوق سيمان مى تواند داراى ترکيبات متفاوتى باشد و اصولا جزو ملاتهاى آبى محسوب مىگردد. 1.مراحل تولید سیمان مراحل تولید سیمان به اختصار به شرح ذیل است: 1.مواد اوليه سيمان پرتلند: مواد اوليه سيمان پرتلند اساسا شامل مواد آهکى و رسى مىباشند. بدين معنى که در تهيه سيمان پرتلند از مواد خامى استفاده مىشود که حاوى کربنات کلسيم و ترکيبات آلومينيوسيليکاتها باشند. 2.استخراج مواد اوليه: معادن مواد اوليه سيمان، خصوصا سنگ آهک، خاک رس، مارل، سنگ گچ و امثال آنها به صورت معدن رو باز مىباشد. در استخراج موادى نظير سنگ آهک، سنگ آهن و سنگ گچ نيز به چال زنى و انجام انفجار بوسيله ديناميت مىباشد. 3.خرد کردن مود اوليه: این مرحله دو بخش دارد، اول سنگ شکنهاى متحرک، دوم سنگ شکنهاى ثابت 4.مخلوط کردن اوليه و ذخيرهسازى: قبل از اينکه مواد خرد شده در سنگ شکن، راهى آسياب مواد، جهت پودر شدن شوند، بداخل سالنى ريخته مى شوند تا بدينوسيله هم مقدمتا با يکديگر مخلوط شوند و هم اينکه، اين سالن نقش انبار و ذخيره سازى را دارا است. 5.خشک کردن مواد اوليه: در برخى کارخانجات سيمان، بدليل موقعيت خاص جغرافيايى و باران خيز بودن منطقه برخى از مواد اوليه (خصوصا خاک رس)، داراى رطوبتى هستند که استفاده مستقيم از آنها امکانپذير نمىباشد. 6.پودر کردن مخلوط مواد خام: در روش خشک توليد سيمان، ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره به صورت پودر در آيند. 7.تنظيم مواد خام 8.سيلوهاى مواد خام: عمل عمدهاى که در يکنواخت کار کردن کوره و بالا بردن کيفيت کلينکر و در نهايت سيمان موثر است، يک نواختى ترکيب خوراک کوره، خوب مخلوط شدن و همگن بودن آن مىباشد. 9.پيش گرم کن 10.کوره دوار: قسمت اصلى عمل پختن در کوره صورت مىگيرد. کوره سيمان، يک استوانه فلزى است که طول و قطر آن، متناسب با ظرفيت کارخانه مىباشد. 11.خنک کن (کولر): کلينکر خروجى از کوره داراى درجه حرارتى حدود 1000 تا 1200 درجه مىباشد. بازيابى اين مقدار حرارت و همچنين مشکل بودن جابجا کردن کلينکر داغ، ضرورت سرد کردن آنرا ايجاب مىنمايد. خاصيت اساسى ديگر سرد کردن کلينکر، تکميل و تشکيل کريستالهاى کلينکر و بالا رفتن کيفيت آن می باشد. 12.سيلو (انبار) کلينکر: کلينکر خروجى از خنک کن قبل از ورود به آسياب سيمان، در سيلو، يا انبار، يا سالن ذخيره مى گردد. 13.آسياب سيمان 14.سيلوهاى سيمان 15.بارگير خانه 16.روشهای ساخت سیمان روشهاى مختلفى براى توليد سيمانهاى مختلف وجود دارد که عمدتا بستگى به تکنولوژى مورد استفاده و جنس سيمان دارد. تکنولوژى مورد استفاده براى توليد سيمان به مرور دستخوش تحول و پيشرفت بودهاست. هم اکنون صنعت سيمان با برخوردارى از آخرين تکنيکها، با استفاده از روش خشک و به کمک سيستمهاى اتوماتيک، شاهد پيشرفتهاى شگرف در طول تاريخ 160 ساله توليد صنعتى خود مىباشد. روش توليد برخى سيمانها نظير سيمان آلومينايى کاملا متفاوت با روش توليد سيمان پرتلند مى باشد. اصولا چهار روش براى توليد سيمان وجود دارد که در ادامه مختصر در مورد آن توضیح داده شده است. - روش تر و روش نيمه تر در روش تر و نيمه تر خاک رس مصرفى در دستگاه دوغاب ساز (Wash mill )، تبديل به دوغاب مىگردد. سپس دوغاب خاک رس به همراه سنگ آهک در آسياب مواد خام مخلوط و نرم گشته و تبديل به دوغاب با غلظت بيشترى مىشود. پس از تنظيمات لازم توسط آزمايشگاه، بعنوان خوراک کوره مورد مصرف قرار مىگيرد. در روش نيمه تر، مواد خروجى از آسياب مواد به صورت دوغاب است و قبل از ورود به کوره بوسيله فيلتر پرس آب آن گرفته مى شود و بصورت کيک يا آماج (حبه) به کوره تغذيه مىگردد. - روش نيمه خشک در روش نيمه خشک مواد اوليه بصورت خشک با يکديگر مخلوط گشته و به آسياب مواد خام تغذيه مىگردند. مواد خروجى از آسياب مواد به صورت پودر است. قبل از تغذيه اين پودر به کوره، مقدارى آب روى آن پاشيده مىشود و آن را به صورت آماج يا حبه در آورده و به کوره تغذيه مىنمايند. - روش خشک در روش خشک مواد اوليه خشک وارد آسياب مىشود. پودر خروجى از آسياب مواد، پس از تنظيم، به عنوان خوراک کوره مصرف مىگردد. 1.انواع سیمان تولیدی در جدول زیر انواع سیمان تولیدی و کاربرد هر یک از انواع آمده است : 1.اجزای تشکیل دهنده سیمان اجزای تشکیل دهنده سیمان به شرح زیر است:مواد خام تشکیل دهنده سیمان اساسا از اکسیدهای کلسیم و سیلیسیم و آهن تشکیل شدهاست. این مواد در کوره با هم ترکیب شده و غیر از مقداری آهک آزاد باقی مانده، که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشتهاست، ترکیبات شیمیایی جدید و پایداری نتیجه میشوند. در هنگام خنک کردن مصالح، براساس سرعت خنک کردن، مواد به صورت بلوری و بی شکل ظاهر میگردند. دانههای بیشکل که اکثرا شیشهای هستند و دانههای بلوری شده، درحالی که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی هستند. برای سیمان معمولی، درصد ترکیبات حاصل از فعل و انفعالات فوق با داشتن درصد اکسیدهای موجود در کلینکر و با فرض اینکه کریستاله شدن کامل انجام پذیرفته باشد قابل محاسبهاست. چهارترکیب اصلی سیمان عبارتند از: