پروژه خنک کن های گریت کولر کلینکر در صنعت سیمان

  پروژه پایانی

سیمان مواد چسبنده ای است که قابلیت چسباندن ذرات به یکدیگر و بوجود اوردن جسم  یک 

پارچه از ذرات   متشکله را دارد . سیمانها دارای ریشه اهکی هستند بعبارتی ماده اصلی این 

سیمانها سنگ اهک میباشد   که با اکسیدهای دیگر نظیر اکسید الومینیم, اکسید سیلیسیم, 

اکسید اهن , اکسید منیزیم و اکسیدهای قلیایی که میل ترکیب با اب داشته و در مجاورت  هوا

و در زیر اب به مرور سخت میگردد و دارای  مقاومت می شود .

اولین بنای ساخته شده با سیمان بنای پارلمان انگلستان است . که در فاصله     سالهای   ( 

1852-1840)احداث  گردیده  است . پس از ملاحضه خواص  شگفت انگیز این پدیده  جدید 

تقاضا برای مصرف سیمان بالا رفت و در نتیجه از جنبه کیفی و کمی به انچنان رشدی رسید 

که به عنوان یک صنعت معتبر و گسترده درامد .

ورود سیمان به ایران توسط  بیگانگان در ساخت بناهایی مانند کلیساها , سفارتخانه ها و 

تاسیسات   بندری بوده است .

با شروع قرن چهاردهم (ه- ش) سرعت گسترش کارهای زیر بنایی انچنان بود که کمیت  و 

کیفیت محصولات سنتی – ساختمانی جوابگوی نیازها نبود خصوصا با فکر احداث راه اهن 

دولتی ضرورت  کاربرد سیمان   جهت ساختمان پلها و تونلها و ایستگاهها   محسوس تر 

گردید .

سیمان کالایی ارزان و سنگین  می باشد و مصرف ان وقتی  به صرفه است که محل  تولید  و

مصرف تا حد امکان به هم نزدیک باشد  در ابتدای ساخت تاسیسات راه اهن مقدار قابل 

توجهی سیمان از خارج واردگردید ولی بعد از مدتی تصمیم گرفته شد  یک   کارخانه سیمان 

با توجه به تحقیقات و مطالعات اولیه زمین شناسی در هفت  کیلومتری جنوب  تهران در 

نزدیکی  کوه بی بی شهر بانو احداث گردد و در سالهای بعد با توجه به اینکه مردم از این

محصو ل استقبال  می کردند کارخانه های با  ظرفیت چند برابر کارخانه اول که معادل  صد

تن در  روز بود احداث گردید و هم اکنون  نیز در سال چندین کارخانه با ظرفیت های حدود 

چهار هزار تن در روز راه اندازی می شود .

ساخت سیمان به چهار روش صورت می گیرد . که این روشها عبارتند از :

1-    روش تر 

      2 - روش نیمه تر 

3- روش نیمه خشک 

4-    روش خشک 

سه روش اول بدلیل مصرف اب فراوان و مصرف انرژی و سوخت  زیاد و همچنین تولید 

گازهای گلخانه ای در کشورهای صنعتی کاملا منسوخ شده و در کشور ما به تدریج بر چیده 

می شود . در این روشها مواد خرد شده به همراه اب در اسیابها ساییده شده و مواد حاصل

به صورت دوغاب یا خمیری شکل در روشهای نیمه خشک وارد کوره های دوار جهت پخت

می شوند. به واسطه پخت مواد همراه اب نیاز میباشد که طول کوره ها بسیار بلند وسوخت

مورد نیاز زیاد و حجم مواد ورودی کم باشد.

این کوره ها با ظرفیت های از  100 تا 600  تن می باشند که به عنوان مثال یک واحد  

600تنی کوره ای به طول 160  نیاز دارد در حالی که در سیستمهای نوین خشک جهت 

تولید  4000  تن به کوره هایی کمتر از  60  متر نیاز است .

استخراج مواد اولیه 

معادن  مواد اولیه سیمان  خصوصا  سنگ اهک  - خاک رس – مارل -  سنگ گچ و امثا ل ان 

بصورت معادن رو باز می باشد . در استخراج موادی نظیر سنگ اهک , سنگ اهن و سنگ

گچ  نیاز به چال زنی و انجام انفجار به وسیله دینامیت می باشد برای این منظور پس از خاک 

برداری و رو برداری و جداکردن باطله ها اقدام به چا ل زدن با دستگاههای پنوماتیک نظیر 

دریل واگن یا چکش  بادی می شود . چالهای  چکش دستی به عمق 1تا 3 متر و چالهای  

دریل واگن به عمق 3 تا15 متر میباشد . قطر چالها بستگی  به قطر مته مورد استفاده داردو

معمولا از 3 تا 12سانتی متر می باشد پس از اماده شدن چالها انها را توسط مواد ناریه

 نظیر نیترات امونیم ودینامیت پر نموده و با چاشنی گذاری و سری کردن چاشنی ها اقدام به

و اتشباری و انفجار می شود .

پس از اتشباری با استفاده از وسایلی  نظیر بولد وزر اقدام به جا بجایی وذخیره سازی مواد 

استخراج شده و پاک کردن سکوی کار برای چال زدن بعدی می شود .

مواد اولیه نظیر خاک رس و مارل نیاز به چال زنی و انفجار ندارد و صرفا از بولد وزر یا 

دستگاههای مشابه جهت دپو کردن مواد استفاده می شود .

بارگیری مواد اولیه سیمان به وسیله لودر یا  بیل مکانیکی صورت می گیرد و حمل ان به 

وسیله کامیون های مخصوص صورت می گیرد این کامیونها در حدود 100تن سنگ را حمل 

میکنند .

سنگ حمل شده توسط  کامیونها در داخل قیف های اسیاب سنگ ریخته می شود. این سنگ

 شکنها معمولا از نوع چکشی می باشند  که حدود 100عدد چکش 100 کیلو گرمی حول یک  

 روتور بزرگ با سرعت در حال گردش میباشند و ظرفیت این سنگ شکن ها طوری طراحی  

می شود  که با کارکرد 8 ساعت در روز نیاز یک روز کوره را تامین نما ید.

قبل از اینکه  مواد خرد شده  در سنگ شکن راهی اسیاب مواد  جهت پودر شدن شوند  به 

داخل سالنی ریخته می شوند تا بد ینوسیله هم مقدمتا با یکدیگر  مخلوط شوند و هم اینکه این

سالن نقش انبار و ذخیره سازی را داراست . 

سالن مواد از جمله مهمترین قسمتهای خط تولید است که دارای نقشهای زیر است 

1-    چون معدن و سنگ شکن فقط روزها کار میکند و معمولا در یک هفته یک روز تعطیل 

می باشد وجود این سالن بعنوان محلی برای ذخیره سازی و مخلوط کردن مقدماتی مواد خام 

ضرورت دارد.

2 – چون کوره شبانه روز کار می کند از این رو لازم است اسیاب مواد که نیاز به گازهای 

کوره برای خشک کردن و جابجایی مواد دارد  شبانه روز کار نماید  وجود این سالن کار  

شبانه روزی اسیاب مواد را تضمین می نماید .

در برخی کارخانجات انواع مواد  خام به صورت جدا گانه ذخیره می گردند و در برخی دیگر

تعدادی از مواد اولیه نظیر سنگ اهک و خاک ضمن ذخیره شدن در سالن با یکدیگر نیز 

مخلوط می گردند . و در برخی موارد این مخلوط  کردن  اولیه انچنان کامل است که عملا در 

تنظیم مواد تا حد صد در صد است در مواردی دیگر در صدی از تنظیم در سالن مواد انجام 

می شود و سپس تنظیم کاملتر در اسیاب مواد صورت می پذیرد.

در روش خشک تولید سیمان ضرورت دارد که مواد خام قبل از ورود به کوره بصورت پودر 

در ایند در ضمن برا ی جلوگیری از کلوخه شدن و همچنین  پایین  اوردن  چسبند گی  مواد

می با یستی  تا حد امکان  قبل از فرستادن پودر مواد خام به سیلوها ی ذخیره خشک و 

رطوبت گیری کرد .

برای این منظوراز سیستم های مختلف که بطورهمزمان خشک و پودر میکنند استفاده می 

شود از جمله معروف ترین این سیستم ها که در صنعت سیمان مورد کاربرد عام تری دارند 

اسیاب گلوله ای ( بشگه ای) می باشد .این نوع اسیاب متشکل از یک بشگه استوانه ای می 

باشد. که سطح داخل ان  توسط زره های شکل دار پوشیده شده است استوانه دارای حرکت

دورانی معینی است وزره ها نقش حفاظت از بدنه و جهت دادن به حرکت موا د و گلوله های

فولادی در داخل اسیاب را دارند.

داخل اسیاب به چند قسمت تقسیم شده که هر قسمت توسط صفحات مشبک به نام دیافراگم از

یکدیگر جدا گشته اند .

در داخل هر اتاقچه گلو له های فو لادی به قطرهای 20 تا 100 میلی متر به نسبت معین و 

وزن معین ریخته می شوند .

این نوع از اسیابها با طرحهای گوناگون برا ی پودر کردن مواد خام و همچنین کلینگر مورد

مورد استفاده است . معمولا حدود80 در صد انرژی الکتریکی مصرفی یک کارخانه صرف 

پودر کردن مواد خام و کلینگر می گردد.

پس از پودر شدن مواد خام , پودر حاصله را در سیلوهای مواد خام ذخیره می نماید از پودر 

حاصله توسط دستگاه اشعه  ا یکس یا انجام تجزیه انالتیک انالیز به عمل می اید وپس از  

انجام تنظیمات لازمه انچه بدست می اید بنام خورااک کوره موسوم است .

سیلو های مواد خام 

عامل عمده ای که در یکنواخت کارکردن کوره و بالا بردن کیفیت کلینگر و در نتیجه سیمان 

موثراست یکنواختی ترکیب خوراک کوره , خوب مخلوط شدن و همگن بودن ان می باشد 

به منظور همگن کردن یا هموژنیزه کردن مطلوب مواد خام از سیلوهای ذخیره مجهز به 

سیستمهای پنوماتیک استفاده می شود .

این سیلوها عموما از بتن ساخته می شوند و طرح انها طوری است که قادر به بهم زدن مواد

 توسط هوا و همچنین نقل و انتقال مواد بوسیله هوا می باشد.

بدین صورت که کف سیلو مفروش از سرامیک های متخلخل و یا ایراسلا یداست . ایراسلا ید 

محفظه دو جدارهای است که جداره روی ان پارچه ایست و در داخل جداره هوا دمیده می 

شودهوا با عبور از پارچه وارد مواد می گردد و ضمن بهم زدن مواد از سیلو خارج میشود.

در هر کارخانه چند سیلوی تنظیم و ذخیره مواد خام وجود دارد که ا نواع و طرحهای 

متفاوتی دارند . مواد خام از بالا وارد سیلو می شوند و پس از انجام تنظیمات از پایین سیلو

تخلیه وبه کوره تغذیه میشود . ظرفیت سیلوها معمولا معادل 5 روز مصرف کوره می باشد.

پیش گرمکن 

پس از تهیه و تنظیم مواد خام و ا طمینان از مناسب بودن ترکیب ان اماده برای پخت میباشد 

سیستم های گوناگونی برای پخت سیمان وجود دارد . وظیفه پیش گرمکن گرفتن رطوبت 

سطحی باقیمانده در مواد خام , اب تبلور, تجزیه مقدماتی سیلیکاتها و همچنین کلسینه کردن 

بخشی از کربناتهای موجود در مواد خام می باشد .پیش گرمکن های سیکلونی معمولا از

چهار طبقه سیکلون تشکیل شده اند که مواد خام از طبقه سوم وارد ا نها می گردد از پایین

ترین قسمت پیش گرمکن , گازهای گرم خروجی از کوره وارد پایین ترین سیکلون می شوند 

طرح سیکلونها و نحوه جریان گاز و پودر موا د طوری است که ایجاد محیط گرد بادی و

 شناورمی گردد.

به دلیل ایجاد این محیط به شدت تبادل حرارت بین گاز و مواد صورت می گیرد و پایین 

سیکلونها  قیفی شکل است و باعث جدا شدن ذرات جامد داغ شده از فاز گازی میشود. 

کوره دوار 

قسمت اصلی عمل پختن در کوره صورت می گیرد . کوره سیمان یک استوانه فلزی است که 

طول و قطر ان متناسب با ظرفیت کارخانه می باشد.

این استوانه با شیب حدود 3- 4 در صد روی چند پایه مجهز به غلتک خوابیده است و دارای 

حرکت دورانی می با شد خوراک کوره پس از طی مسیر پیش گرمکن از انتهای کوره وارد 

کوره می شود . بدلیل وجود شیب و حرکت دورانی مواد به سمت خروجی کوره و منطقه 

پخت سرازیرمی گردد.

در انتهای دیگر کوره یک مشعل تعبیه شده که با استفاده از سوختهای مختلف ایجاد محیط 

حرارتی با درجه بالای 1400 درجه سانتیگراد را می نماید . بدلیل وجود فن های مکنده قوی 

در انتهای پیش گرمکن جهت شعله و مسیر حرکت گازهای حاصل از سوخت به سمت عقب 

کوره و پیش گرمکن می باشد از اینرو جریان گاز و مواد در داخل کوره بصورت خلاف  

یکدیگراست .

انچه که از کوره خارج می شود کلینکر نام دارد که بصورت دانه های خاکستری یا قهوه ای 

رنگ می با شد . برای پخت هر کیلو گرم سیمان حدود 800 کیلو کالری انرژی حرارتی لازم 

می گر دد.

خنک کن یا کولر 

کلینکر خروجی از کوره درجه حرارتی حدود 1000 تا 1200 درجه می باشد . بازیابی این 

مقدار حرارت و همچنین  مشکل بودن جابجا کردن  کلینکر داغ , ضرورت سرد کردن ان را 

ایجاب می کند . خاصیت  اساسی دیگر سرد کردن کلینکر تکمیل تشکیل کریستالهای  کلینکرو

بالا رفتن کیفیت ان می باشد . خنک کنها انواع مختلفی جهت خنک کردن کلینکر دارند . کلینکر 

در خنک کن به توسط هوا به دمایی بین 100 تا 200 درجه میرسد و هوای گرم شده از این 

طریق جهت تامین هوای مورد نیاز سوخت کوره استفاده می شود.

در کولر ها از هر کیلوگرم کلینکر حدود 200 تا 250  کالری انرژی بازیافت می شود .

سیلو کلینکر 

کلینکر خروجی از خنک کن قبل از ورود به اسیاب سیمان در سیلوذخیره می شود . وجود ان 

از این بابت ضرورت دراد که اولا توقف اسیاب سیمان ( مرحله بعدی خط تولید )باعث توقف 

کوره نشودو با ذخیره کردن کلینکر بار ورودی به اسیاب خنک شده و نیز مستقل از نوسانات 

کوره باشد . ظرفیت این سیلوها معادل یکماه ظرفیت اسمی کارخانه است .

اسیاب سیمان 

برا ی پودر کردن کلینکر حاصل از پخت مواد از اسیاب سیمان استفاده میشود . این اسیاب ها 

معمولا از نوع گلوله ای و در سیستم جدید سه غلتکی هستند . بهمراه کلینکر ورودی به 

اسیاب مقداری ( حدود4 درصد) گچ خام به ان اضافه می شود .