بحث : تاريخ الاسمنت وصناعته (( خواص واختبارات المواد ))

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

هذا بحث عن تاريخ وصناعة الاسمنت لمادة خواص واختبارات المواد ...

اتمنى ان تستفيدوا منه ..

محتويات البحث :
• مقدمة
• تاريخ الاسمنت
• انواع الاسمنت
• صناعة الاسمنت
• اقسام مصنع الاسمنت
• طريقة الصناعة والمواد الاولية

الاسمنت .. تاريخه وصناعته

إننا نعرف أن الإسمنت هو أكثر مواد البناء فائدة إذ يستخدم كمادة مساعدة على التماسك والالتحام في تشييد المباني والهندسة المدنية .

والإسمنت مسحوق رمادي اللون وعند خلطه بالماء لبعض الوقـت يصبح كالحجـر .

من اكتشف الإسمنت ؟

لقد اكتشف الرومــان الإسمنت حوالي سنة 250 قبل الميلاد ، وقد صنع من خلط الجير المطفأ مع الرمل والماد البركاني وأطلقوا عليه اسم " بوزولانا " نسبة الى بوزولي وهو المكان الذي يحصلون منه عليه وظل استعماله حتى منتصف القرن الثامن عشــر .

وفي عام 1757 م قام المهندس البريطاني جون سميتون بصنع نوعية جيدة وذلك بتسخين خليط من الجير المطفأ والصلصال .

وفي عام 1824 م قام الإنجليزي " جوزيف أسبدين " نوعا ً آخرا ً من الإسمنت واطلق عليه اسم " بورتلند " كونه يشبه لون حجارة البورتلند .

ويصنع هذا الإسمنت من خليط جزء من الصلصال بثلاثة اجزاء من الجير في فرن درجة حرارته عالية جدا ً وتسحق المادتين بواسطة الطواحين المعدة لهذا الغرض ،ثم تخلطان جيدا ً ويرسل الخليط إلى التنور حيث يسخن لدرجة ما بين 1500 - 1600 درجة مئوية حتة يصبح كتلا ً صلبة تدعــى " الطـوب "وعندمـا تبدر تعمر في مسحوق ناعم ويضاف إليها الجبس بنسبة 3 % ثم يعبأ بعد ذلك في أكيــاس خاصة معدة لهذا الغرض لتسويقه .


وفي الهند تمكن العلماء من تطوير نوع آخر من الإسمنت مصنوع من قشـور الأرز .

صناعة الاسمنت
¬______________________________________________________
تعتبر صناعة الأسمنت من الصناعات الاستراتيجية، لأنها ترتبط مباشرة بأعمال الإنشاء والتعمير. ويستخدم الأسمنت كمادة رابطة هيدروليكية من مكونات الخرسانة.وهي مع ذلك صناعة بسيطة مقارنة بالصناعات الكبرى،وتعتمد على توفر المواد الخام اللازمة لذلك.

الخليط الأساسي لصناعة الاسمنت

يتكون غالباً من الطفل (Clay) والحجر الجيري (Limestone) ، والذي يسخن في درجة حرارة كافية لإحداث التفاعل بينهما لإنتاج سليكات الكالسيوم (Calcium Silicate).
و تختلف الملوثات الناتجة عن مصانع الأسمنت من حيث المكونات والكمية، تبعاً لاختلاف عمليات التشغيل من مصنع لآخر وإجراءات النظافة العامة المتبعة، وعوامل أخرى متنوعة.

-- هناك طريقتان أساسيتان في صناعة الأسمنت:

العمليات الجافة والعمليات الرطبة Wet & Dry Processes

* في العمليات الرطبة تطحن المواد الخام وتخلط بالمياه، ثم يفصل الناتج المعلق (Slurry) إلى الفرن.
* أما في العمليات الجافة فيتم تجفيف المواد الخام قبل أو أثناء الطحن أي قبل إدخالها إلى الفرن.

المواد الخام الأولية في صناعة الأسمنت:
1-الحجر الجيري.

2-رمل السيليكات.

3- الطفلة.

4- الأتربة السطحية (Shale).

5- طفلة وأتربة البو****يت (جسيمات متوسطة الحجم من الطبقات الرسوبية مثل الطفلة، ولها محتوى منخفض من الماء)

6-أكاسيد الحديد : وتستخدم كعوامل مذيبة أو صهارة (Fluxing Agent) لتقليل درجة الحرارة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية .

7- الجبس: ويضاف في المرحلة النهائية بمطاحن الأسمنت.

8-مواد أخرى:
أ- تستخدم المواد الكيميائية في المعمل، للقيام بالتحاليل واختبارات التحكم في الجودة.
ب- تستخدم الزيوت ومواد التزليق الأُخرى لصيانة الآلات.
ج- يستخدم الغاز الطبيعي والمازوت لتوليد غازات الاحتراق المستخدمة في الأفران، وتكون الأفران مجهزة بحيث تستطيع حرق أكثر من نوع واحد من أنواع الوقود.

أنواع أسمنت بورتلاندى وخصائصها

يستخدم فى أعمال الإنشاءات بوجه عام وهناك أصناف مختلفة من هذا النوع مثل الأسمنت الأبيض الذي يحتوى على نسبة أقل من أ****يد الحديد
، أسمنت آبار البترول (Oil-Well Cement) تبطين آبار البترول، الأسمنت سريع الشك وأصناف أخرى متعددة ذات استخدامات خاصة.
أسمنت بورتلاندى عادى:

يستخدم في أعمال الإنشاءات بوجه عام، وهناك أصناف مختلفة من هذا النوع مثل الأسمنت الأبيض الذي يحتوى على نسبة أقل من أ****يد الحديديك، و أسمنت آبار البترول(Oil-Well Cement) المستخدم في تبطين آبار البترول، والأسمنت سريع الشك، وأصناف أخرى متعددة ذات استخدامات خاصة
الأسمنت البورتلاندى المتصلب في درجة الحرارة العالية و المقاوم للكبريتات:

يستخدم في الحالات التي تتطلب حرارة تميؤ معتدلة، أو في الإنشاءات الخرسانية المعرضة لتأثيرات متوسطة من الكبريتات

الأسمنت سريع التصلب:
تختلف أصناف الأسمنت سريع التصلب عن الأسمنت العادي من عدة نواحي، منها أن نسبة الحجر الجيري إلى السيليكات ونسبة سيليكات ثلاثي الكالسيوم في الأسمنت سريع التصلب تكون أكبر من مثيلاتها في الأسمنت العادي.كما يتصف هذا النوع بدرجة نعومة أكبر من الأسمنت العادي، مما يؤدى إلى سرعة التصلب وتولد سريع للحرارة.
يستخدم الأسمنت سريع التصلب في إنشاء الطرق
الأسمنت بورتلاندى منخفض الحرارة:
يحتوى هذا النوع على نسبة منخفضة من كبريتات ثلاثي الكالسيوم وألومينات ثلاثي الكالسيوم، مما يؤدى إلى انخفاض في الحرارة المتولدة. تستخدم أكاسيد الحديديك لخفض نسبة ألومينات ثلاثى الكالسيوم، وبالتالي ترتفع نسبة رباعي ألومينات الكالسيوم الحديدية في هذا النوع من الأسمنت.
الأسمنت المقاوم للكبريتات:
يحتوى هذا النوع من الأسمنت على نسبة منخفضة من ألومينات ثلاثى الكالسيوم ويتصف بقدرة أكبر على مقاومة الكبريتات بسبب مكوناته أو بسبب العمليات المستخدمة فى صناعته، لذلك فهو يستخدم فى الحالات التى تتطلب مقاومة عالية للكبريتات.
الفرق بين الأسمنت الأسود والأبيض
الأسمنت بشكل عام يصنع من الحجر الجيري والطين بنسبة 3 : 1
وعند إتمام التفاعل بين هذين المركبين برفع درجة الحرارة إلي 1350-1450 درجة مئوية فإننا نحصل على مادة تسمي الكلنكر ومنها على أسمنت يكون رماديا مائلا للسواد وهذا هو اللون الطبيعي للأسمنت
الحجر الجيري هو العامل الذي يؤثر في اللون . فإذا كان الحجر يحتوي على الماغنسيوم أو أكاسيد الحديد يعطي اللون الأسود ز وإذا كان الحجر الجيري لا يحتوي على هذه المركبات " نقي" فإن الإسمنت الناتج يكون أبيضا
وللإثنين نفس الإستخدام ولكن الأبيض يستخدم في أعمال التبيض والأسود مقاوما جيدا للكبريتات والكلوريدات

صناعة الأسمنت وأنواعه
مقــدمة
- تعتبر صناعة الأسمنت من الصناعات الاستراتيجية، لأنها ترتبط مباشرة بأعمال الإنشاء والتعمير. ويستخدم الأسمنت كمادة رابطة هيدروليكية من مكونات المونة أو الخرسانة.وهي مع ذلك صناعة بسيطة مقارنة بالصناعات الكبرى،وتعتمد على توفر المواد الخام اللازمة لذلك.
- الخليط الأساسي لصناعة الاسمنت يتكون غالباً من الطفل (Clay) والحجر الجيري (Limestone)، والذي يسخن في درجة حرارة كافية لإحداث التفاعل بينهما لإنتاج سليكات الكالسيوم (Calcium Silicate).
و تختلف الملوثات الناتجة عن مصانع الأسمنت من حيث المكونات والكمية، تبعاً لاختلاف عمليات التشغيل من مصنع لآخر وإجراءات النظافة العامة المتبعة، وعوامل أخرى متنوعة.
- هناك طريقتان أساسيتان في صناعة الأسمنت: العمليات الجافة والعمليات الرطبة
(Wet & Dry Processes). في العمليات الرطبة تطحن المواد الخام وتخلط بالمياه، ثم يفصل الناتج المعلق (Slurry) إلى الفرن. أما في العمليات الجافة فيتم تجفيف المواد الخام قبل أو أثناء الطحن أي قبل إدخالها إلى الفرن.

1- المواد الخام الأولية في صناعة الأسمنت:

1- الحجر الجيري.
2- رمل السيليكات.
3- الطفلة.
4- الأتربة السطحية (Shale).
5- طفلة وأتربة البو****يت (جسيمات متوسطة الحجم من الطبقات الرسوبية مثل الطفلة، ولها محتوى منخفض من الماء).
6- أكاسيد الحديد : وتستخدم كعوامل مذيبة أو صهارة (Fluxing Agent) لتقليل درجة الحرارة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية .
7- الجبس: ويضاف في المرحلة النهائية بمطاحن الأسمنت.
8-مواد أخرى:
أ- تستخدم المواد الكيميائية في المعمل، للقيام بالتحاليل واختبارات التحكم في الجودة.
ب- تستخدم الزيوت ومواد التزليق الأُخرى لصيانة الآلات.
ج- يستخدم الغاز الطبيعي والمازوت لتوليد غازات الاحتراق المستخدمة في الأفران، وتكون الأفران مجهزة بحيث تستطيع حرق أكثر من نوع واحد من أنواع الوقود.

2- أنواع الأسمنت البورتلاندى وخصائصها
أ- الأسمنت البورتلاندى العادي:
يستخدم في أعمال الإنشاءات بوجه عام، وهناك أصناف مختلفة من هذا النوع مثل الأسمنت الأبيض الذي يحتوى على نسبة أقل من أ****يد الحديديك، و أسمنت آبار البترول (Oil-Well Cement) المستخدم في تبطين آبار البترول، والأسمنت سريع الشك، وأصناف أخرى متعددة ذات استخدامات خاصة.

ب-الأسمنت البورتلاندى المتصلب في درجة الحرارة العالية و المقاوم للكبريتات:
يستخدم في الحالات التي تتطلب حرارة تميؤ معتدلة، أو في الإنشاءات الخرسانية المعرضة لتأثيرات متوسطة من الكبريتات.

ج- الأسمنت سريع التصلب:
تختلف أصناف الأسمنت سريع التصلب عن الأسمنت العادي من عدة نواحي، منها أن نسبة الحجر الجيري إلى السيليكات ونسبة سيليكات ثلاثي الكالسيوم في الأسمنت سريع التصلب تكون أكبر من مثيلاتها في الأسمنت العادي.كما يتصف هذا النوع بدرجة نعومة أكبر من الأسمنت العادي، مما يؤدى إلى سرعة التصلب وتولد سريع للحرارة.
يستخدم الأسمنت سريع التصلب في إنشاء الطرق.

د- أسمنت بورتلاندي منخفض الحرارة:
يحتوى هذا النوع على نسبة منخفضة من كبريتات ثلاثي الكالسيوم وألومينات ثلاثي الكالسيوم، مما يؤدى إلى انخفاض في الحرارة المتولدة. تستخدم أكاسيد الحديديك لخفض نسبة ألومينات ثلاثى الكالسيوم، وبالتالي ترتفع نسبة رباعي ألومينات الكالسيوم الحديدية في هذا النوع من الأسمنت.

هـ- الأسمنت المقاوم للكبريتات:
يحتوى هذا النوع من الأسمنت على نسبة منخفضة من ألومينات ثلاثي الكالسيوم، ويتصف بقدرة أكبر على مقاومة الكبريتات بسبب مكوناته، أو بسبب العمليات المستخدمة في صناعته، لذلك فهو يستخدم في الحالات التي تتطلب مقاومة عالية للكبريتات.

أقسام مصنع الاسمنت الرئيسية :

1- ****ارة المواد الخام Lime Stone And Clay Crusher :

تبلغ القدرة الانتاجية لكسارة المواد الخام حوالى (1,300طن / ساعة) أي مايعادل (10,400 طن) فى الوردية الواحده - ولها القدرة على ت****ير الصخور التى تصل اطوالها الى (1.5 متر) وبوزن (2,000) كيلو جرام للصخرة الواحدة

2- السيور الناقلة للمواد الخام :

يتم نقل كميات المواد الخام الناتجة عن الكساره الى مخزن المواد الخام عن طريق سيور آلية متحركة من ال****ارة الى مخزن المواد الخام .

3- مخزن المواد الخام Lime Stone And Clay Storage:
يتم تخزين المواد الناتجة من ال****ارة بمخزن المواد الخام الذى تبلغ مساحته(1,800 متر مربع) بابعاد (360م×50م) وبقدرة استيعابية تصل الى(52,500 طن )من المواد الآتية :

40,000 طن من مادة الحجر الجيرى والطينة.
5,000 طن من ماد الحجر الجيرى النقى.
5,000 طن من مادة المارل.
2,500 طن من مادة ا****يد الحديد يتم شراءها من مصنع الحديد والصلب بمدينة مصراتة.
4- مغذى طاحونة المواد الخام Raw Mill Feed:
ويتم عن طريق هذا القسم تعذية طاحونة المواد الخام حسب الاوزان المحدده للمواد المختلفة عن طريق سيور آلية متحركة وموازين خاصة لهذه المرحلة من الانتاج.

5- طاحونة المواد الخام Raw Mill :
تبلغ الطاقة الانتاجية لطاحونة المواد الخام(330طن/ساعة)حيث يتم فيها طحن المواد التى يتم تحويلها من مخزن المواد الخام عن طريق مغذى الطاحونة الى مادة لينة (Powder) يتم شفطها وتحويلها بمراوح خاصة الى خزان المجانسة عن طريق قنوات خاصة.

6- خزان المجانسة C.F.Silo :
تبلغ السعه التخزينية لهذا الخزان (20,000/ طن ) وهو عبارة عن خزان خرسانى يبلغ قطره (20م ) وبارتفاع (84.5م ) - ويتم فى هذا الخزان تجانس المواد الخام المختلفة التى تم طحنها بطاحونة المواد الخام

7- المسخن الابتدائى Preheater:
ويتم فى هذا القسم كلسنة المواد الخام المنقولة من خزان وذلك بتخليصها من الرطوبة وثانى ا****يد الكربون وتحويلها الى الفرن .

8- الفلاتر Filters
ويتم فى هذا القسم ترسيب الغبار والغازات الناتجة من عمليات التسخين والحرق وتلافى تلوث البيئة بهذه العوادم - وقد تم تصميم وتنفيذ هذا القسم وفقأ لاحدث التقنيات والمعايير العالمية والتى لايتجاوز (30 ملغ /متر مكعب) .

9- الفرن Kiln:

يبلغ طول هذا الفرن حوالى (75م) وقطر (4.75م) تصل درجة الحراره فيه الى (1,500) درجة مئوية - حيث يتم حرق المواد الخام المخثلفة وتحويلها الى مادة الكلنكر.

10- المبرد Cooler :

يتم بهذا القسم تبريد مادة الكلنكر المنتجة الى (120 درجة مئوية) بواسطة ست مراوح كهربية بقدرة (6,333م مكعب/ الدقيقة ) .

11- صهاريج الكلنكر :

يتم نقل مادة الكلنكر الناتجة من عمليات التبريد عن طريق سيور آلية متحركة لعدد (2) خزان تبلغ السعه التخزينية لكل منها (20,000طن ) وهى خزانات خرسانية على شكل اسطوانى بقطر (25م ) وارتفاع (45م) .

12- مغذى طواحين الاسمنت Cement Mill Feed :
ويتم عن طريق هذا القسم تغذية طواحين الاسمنت بمادة الكلنكر والجبس وذلك حسب الموازين المحدده بتصميم الخلطة المعتمدة

13- طواحين الاسمنت Cement Mill :

يتكون هذا القسم من عدد (2) طاحونة تبلغ الطاقة الانتاجية لكل منها(120 طن/ساعة) حيث يتم بهذا القسم طحن مادة الكلنكر والجبس وتحويلها الى مادة الاسمنت .

14- خزانات الاسمنت Cement Silo :

يتكون هذا القسم من اربعة خزانات لتخزين مادة الاسمنت سعة كل منها (10,000 طن ) وهى عبارة عن خزانات خرسانية قطر كل منها (18) متر وارتفاع (55) متر .

15- قسم التعبئة Packing Plant :

يحتوى مبنى التعبئة على عدد (3) الآت لتعبئة الاكياس الورقية بمادة الاسمنت بطاقة انتاجية ((6,000 كيس / ساعة ) بالاضافة الى ست الآت لتعبئة شاحنات الاسمنت عدد ثلاثة منها آلية والاخرى يدوية.

وقد تم إجراء تشغيل تجريبي لهذا الخط مع بداية شهر الطير من نفس السنة حيث تم انتاج (17,595) طن مادة الكلنكر , بعدها تم أفتتاح المصنع رسمياً من قبل الأخ/قائد الثورة العقيد معمر القذافي بتاريخ 11/9/2005 بمناسبة الاحتفالات العيد السادس والثلاثين لثورة الفاتح من سبتمبر فى احتفال شعبى ضخم .

تم استلام المصنع ابتدائياً من الشركة المصنعة بتاريخ 17/10/2005 , و بلغت الكميات المنتجة من مادة الكلكنر خلال فترة التجارب حوالى (177,840) طن .

أما التشغيل الفعلى لهذا الخط بدأ اعتبارا من تاريخ 1/11/2005 وقد تم تحقيق الطاقة التصميمية المستهدفة من الإنتاج مع زيادة قدرها (84,099) طن عن الطاقة التصميمية المستهدفة

شكرا على البحث الجميل ومشكور على المجهود الرائع ......

يسلموااا حبيبي تعبت معانا كثير

وننتظر جديدك


تحياتي لك،،،