عندما يفهم محترفو البناء والهواة كيفية تصنيع الأسمنت، فإن ذلك يساعدهم على اتخاذ قرارات أكثر استنارة حول اختيار الأسمنت واستخدامه وتطبيقه في مشاريعهم.
إن إنتاج الأسمنت عملية معقدة تبدأ بالموارد الطبيعية. يقوم المصنعون بخلطها وتسخينها بطريقة تنتج تفاعلًا كيميائيًا يؤدي إلى المادة التي نسميها الأسمنت.
بمجرد أن تفهم العملية التي تنتج الأسمنت، فإن هذه المعرفة توفر رؤى قيمة حول مادة البناء التي تعد واحدة من أهم مكونات البنية التحتية للمباني الحديثة.
كيف يتم صناعة الاسمنت
يقوم المصنعون بتصنيع الأسمنت من خلال عملية متعددة الخطوات تبدأ باستخراج المنتج الخام وتنتهي بالتعبئة والتوزيع. على الرغم من أن كل مصنع لديه عملية خاصة به، فإليك بعض الإرشادات العامة لخطوات إنتاج الأسمنت.
استخراج المواد الخام
المواد الخام الرئيسية التي يستخدمها المصنعون لصنع الأسمنت هي الصخور الصلبة مثل الحجر الجيري والأردواز والصخور الناعمة مثل الطين والطباشير. يقومون باستخراج الصخور أو استخراجها ونقلها إلى منشأة التكسير. يتم نقل المواد الجافة عادة عن طريق الشاحنات أو عربات السكك الحديدية أو سيور النقل حسب المنشأة. يتم تسليم المواد الرطبة في بعض الأحيان عن طريق خطوط الأنابيب.
سحق وطحن
تمر المواد الخام بعملية سحق أولية لتقليل حجم الصخور. يستخدم منتجو الأسمنت الكسارات الفكية، والمطاحن المطرقية، والكسارات المخروطية لتقليل حجم الصخور الصلبة. يستخدم المصنعون بعد ذلك آلات مثل المطاحن الأسطوانية لطحن الصخور الصلبة إلى مسحوق ناعم يسمونه الوجبة الخام.
تتم أيضًا معالجة المواد الناعمة مثل الطين والطباشير. يقومون بتكسير المواد الناعمة عن طريق خلطها بالماء في مطاحن الغسيل. وهذا ينتج الطين. يقومون بتمرير الملاط من خلال شبكة دقيقة لإزالة أي جزيئات كبيرة متبقية.
تحضير الخلطة الخام
سيقوم منتجو الأسمنت بعد ذلك بخلط نسب المكونات الخام معًا للحصول على التركيب الدقيق لمكونات الأسمنت لنوع الأسمنت الذي يقومون بتصنيعه. وتختلف هذه التركيبة أيضًا وفقًا للإمكانيات المطلوبة للأسمنت وتوافر المواد الخام محليًا وعملية التصنيع.
في معظم الحالات، المكون الأساسي للمزيج هو غبار الحجر الجيري. وتتراوح نسبة غبار الحجر الجيري عادة بين 80%-95%. يشكل غبار الطين أو الصخر الزيتي ما بين 5% إلى 20% من الخليط. يمكن أيضًا إضافة السيليكا وأكسيد الحديد والألومينا وغيرها من الإضافات إلى الخليط، اعتمادًا على نوع الأسمنت المحدد. وتتراوح نسبة هذه المضافات بين 1%-10%.
التسخين المسبق والتكليس المسبق
يتم بعد ذلك تسخين المزيج الخام مسبقًا وتكليسه مسبقًا لتحسين كفاءة استهلاك الوقود في العملية وتعزيز القدرة الإنتاجية. تدخل المواد الخام إلى آلة مثل جهاز التسخين المسبق البرجي أو جهاز التسخين المسبق الإعصاري ويتم تسخينها إلى درجة حرارة 800 درجة مئوية أو 900 درجة مئوية. تعمل هذه العملية على إزالة أي رطوبة أو ثاني أكسيد الكربون من المزيج. تبدأ هذه العملية بعض التفاعلات الكيميائية اللازمة لتكوين الأسمنت.
تشكيل الكلنكر
تعتبر عملية تكوين الكلنكر هي الخطوة الأساسية في تكوين الأسمنت. هذه هي المرحلة التي تحدث فيها العملية الكيميائية المعقدة التي تحول الأسمنت إلى منتج بناء قوي ومتين.
يقوم منتجو الأسمنت بإدخال مادة الأسمنت الخام في فرن مبطن بالطوب الحراري. تؤدي درجات الحرارة العالية التي تزيد عن 1400 درجة مئوية إلى إذابة المواد المضافة التي تعمل على تسييل الحجر الجيري لتتفاعل مع السيليكا وتشكل الكلنكر. الكلنكر عبارة عن مادة عقيدية أو تشبه الكتلة يبلغ قطرها 3 مم – 24 مم (.12 بوصة – .98 بوصة).
تبريد
ويتم تبريد الكلنكر بسرعة إلى درجة حرارة تتراوح بين 100 و200 درجة مئوية باستخدام الهواء أو الماء. تعتبر هذه العملية حيوية لضمان جودة منتج الأسمنت النهائي لأنها تؤثر على البنية الدقيقة للكلنكر. يسمح التبريد السريع للكلنكر بترسيخ تركيبته المعدنية، ويحسن قابلية الطحن، ويمنع الجفاف، ويساعد على منع التشقق.
الخلط والطحن النهائي
يقوم منتجو الأسمنت بخلط الكلنكر المبرد مع كمية من المواد المضافة مثل الجبس والرماد المتطاير والحجر الجيري. تساعد هذه الإضافات على تنظيم وقت تماسك الأسمنت، وتعمل كمثبطات للحريق، وتحسن قابلية التشغيل، وتساعد على تقليل الانكماش بالإضافة إلى صفات أخرى. يتم تغذية خليط الكلنكر والمواد المضافة إلى طاحونة الكرات، أو آلة مماثلة، ثم يتم طحنه إلى مسحوق ناعم.
التعبئة والتغليف والتوزيع
يتم نقل الأسمنت من المطحنة إلى صوامع التخزين. ومن صوامع التخزين، يتم تعبئة الأسمنت في أكياس وشحنه إلى الموزعين والعملاء.
الصورة من موقع الاسمنت.