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.
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.
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 Na2O 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 معامل تشبع الجير وS.Mوهو معامل السيليكا ومعامل الألومينا A.M ولكل من هذة المعاملات مدلولاته وأهميتة من الناحية التشغيلية علاوة على جودة المنتج
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 هي
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 850 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 جزيء من ال CaO متحده مع جزيء من ال SiO2 وهكذا وتصل درجات الحراره إلى 1450 درجه عند نهاية الفرن منطقة الحريق عند الشعله • بعد الفرن تدخل الماده المنتجة وتسمى الكلنكر إلى المبرد 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 الجبس الخام وتركيبة كبريتات الكالسيومCaSO4.2H2Oإلى 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 الشكش
