سیمان پرتلند

سـایـش

بیشترین مقدار انرژی الکتریکی مصرفی در خط تولید سیمان ، مربوط به مرحله سایش نهایی یا آسیاب های سیمان بوده و به هیمن دلیل باید این بخش از خط تولید در شرایط بهینه بهره برداری شود . دلیل اصلی سایش سخت کلینکر وجود بیش از اندازه فاز بلیت C₂S است و در صورت عدم وجود ذرات درشت سیلیس بصورت کوارتزیت در خوراک کوره ، بالا بودن فاکتور اشباع آهک (97 تا 99 درصد)، بالا بودن نسبی فاز مذاب و پایین بودن نسبی مدول سیلیس ، تبدیل فاز بلیت به آلیت به حداکثر ممکن خواهد رسید . همچنین مشاهده شده است که مقدار K₂O بالاتر از 5/0 درصد با سایش آسانتر کلینکر ارتباط دارد اگر چه این مورد ممکن است مربوط به ارتباط ضمنی قلیایی ها و رس دانه ریز بوده باشد که مواد اولیه مطلوبی در تولید سیمان بشمار می رود . اینکه باید از خوارک کوره غیر یکنواخت و دیرپز اجتناب گردد دارای اهمیت بسیاری است . زیرا پخت سنگین و زمان ماندن طولانی مواد در منطقه پخت که با هدف کنترل آهک آزاد صورت میگیرد ، در نهایت منجر به تشکیل فاز آلیت درشتر و از آن مهمتر بلورهای درشت بلیت شده و موجبات افت در قابلیت سایش را فراهم مینماید . این بلورهای درشت به نوبه خود باعث ریز دانه شدن کلینکر نیز خواهند شد که به کلینکر شکری معروف است . قابل ذکر است در شرایط عادی نباید مقدار ذرات کلینکر ریزتر از یک میلیمتر ، از یک درصد تجاوز نماید که در این صورت سیرکولاسیون و چرخش سنگینی از کلینکر ریز دانه بین خنک کن کلینکر و کوره برقرار می گردد . که میتواند زمینه تشکیل آدم برفی در خنک کن را تشدید نموده و سیستم غبار زدایی خنک کن را با هجوم موارد روبرو نماید. فاکتور اساسی و نهایی ، سرعت و نرخ انجام واکنش در کوره است. بدین معنی که بعد از واکنش کلسیناسیون ، مرحله گذر تا تشکیل فاز مذاب، باید تا حد ممکن سریع و تند انجام گیرد ، تا بدین وسیله رشد بلورهای بلیت و  CaO به حداقل ممکن محدود گردد . مرحله گذر یاد شده در صورت وجود یک شعله بلند و تنبل می تواند به تاخیر افتاده و طولانی شود . علت تشکیل چنین شعله ای نیز غالباً ، استفاده از ذغال سنگ بیش از حد درشت ، اختلاط ناکافی و یا سرعت پایین در سر مشعل است . مقدار SO₃ بالاتر در کلینکر موجب سخت تر شدن سایش آن در آسیاب سیمان شده ، در حالی که آهک آزاد بیشتر باعث راحت تر شدن سایش کلینکر می گردد .

استفاده از گلوله ها  و زره های با مقدار کروم بالا، که به منظور جلوگیری از مشکلات جدا سازی گلوله های آسیاب در فواصل زمانی کوتاه و ضرورت شارژ مجدد گلوله صورت می گیرد کاملاً ضروریست . مقدار مصرف گلوله باید در محدوده 30 تا 50 گرم به ازای هر تن سیمان باشد . اطاقچه اول آسیاب ها به طور معمول دارای گلوله هایی با اندازه 60 تا 90 میلی متر و اطاقچه دوم نیز دارای گلوله هایی به اندازه 20 تا 50 میلی متر هستند . اطاقچه اول دارای زره هایی از نوع بالابر است تا شدت ضربات وارده به دانه های کلینکر افزایش یابد . اطاقچه دوم قالباٌ به زره هایی از نوع جدا کننده گلوله ها مجهز می شود . باید به خاطر داشته باشیم که عرض شیار سرند خروجی آسیاب باید حدود 3 میلی متر از عرض شیار های دیافراگم میانی بیشتر باشد .

بطور معمول جریان هوای داخل آسیاب دارای سرعتی در حد 1 تا 2 متر در هر ثانیه است . همچنین مقدار هوای خارج شده از جریان هوای سپراتور که با هدف خنک کرده سیمان تولیدی صورت می گیرد در محدوده 2 تا 3 متر مکعب نرمال به ازای هر کیلوگرم از ظرفیت تولیدی آسیاب خواهد بود .

آسیاب های گلوله ای معمولاٌ با سرعتی در حدود 75 درصد سرعت بحرانی بکار گرفته می شود و مقدار گلوله آنها نیز 25 الی 35 درصد از حجم داخل آسیاب را اشغال می نماید . بار برگشتی یا سیرکولاسیون در آسیاب های گلوله ای مواد خام 100 الی 200 درصد ، در آسیاب های گلوله ای سیمان با سپراتورهای مکانیکی 200 الی 300 درصد و در آسیاب های گلوله ای دارای سپراتورهای با راندمان بالا 150 الی 200 درصد است . معمولاً مقدار انرژی الکتریکی مصرفی ویژه ، با کاهش مقدار شارژ آسیاب کمتر میگردد هر چند بدین ترتیب مقدار ظرفیت تولیدی آسیاب کاهش می یابد .

یک روش مفید برای ارزیابی عملکرد آسیاب متوقف نمودن آن تحت بار و خاموش نمودن همزمان فن آسیاب است . در صورت ورود به اطاقچه اول تحت شرایط مذکور باید نصف گلوله های لایه سطحی در مواد داخلی آسیاب غوطه ور باشند در صورتیکه مقدار بیشتری از گلوله ها خارج از مواد داخل آسیاب قرار گرفته و قابل رویت باشند می توان از گلوله های ریزتر بیشتری برای پر کردن فضای خالی بین گلوله ها و افزایش زمان ماند مواد در اتاقچه اول ، استفاده نمود و یا اینکه ردیف بیرونی شیارهای دیافراگم میانی را کور کرد و بالاخره در صورت استفاده از دیافراگم میانی از نوع کنترل کننده جریان مواد قاشقک های مربوطه را مقداری بسته تر نمود . همچنین باید در فواصل نیم متری در طول هر دو اتاقچه نمونه برداری هایی به منظور انجام آزمایش دانه بندی صورت گیرد و هر گونه انحراف از الگوی کاهش ابعاد مستمر دانه ها ، حاکی از وجود اشکال در شارژ داخل آسیاب یا جریان مواد داخل آن است .

دمای خروجی آسیاب نباید از حدود 110 درجه سانتیگراد بالاتر رفته و باید در حدی کمتر از مقدار یاد شده حفظ گردد . خارج شدن بخشی از آب سنگ گچ تا حد 60 درصد مقاومت فشاری سیمان تولیدی را بالا می برد بدون اینکه گیرش کاذب قابل توجهی ایجاد نماید ممکن است برای کنترل دما از پاشش آب به داخل آسیاب استفاده شود لیکن با اجرای روش مذکور ، ناچاراً باید مقداری از مقاومت فشاری سیمان را فدا نمود و به همین دلیل استفاده از کلینکر خنک و تهویه آسیاب و سپراتور با هوا ترجیح داده می شود . دمای بالا در آسیاب نیز تجمع ذرات ریز و تشکیل لایه چسبنده ای از ذرات بر روی گلوله و زره را تشدید می کند که بروز پدیده مزبور به شدت راندمان آسیاب را کاهش داده و مصرف انرژی الکتریکی را بالا می برد . حتی الامکان دمای سیمان در زمان انتقال به سیلو باید کمتر از 60 درجه سانتیگراد باشد. نگهداری سیمان در دمای بالاتر از دمای  80 درجه سانتیگراد موجب می شود تا سنگ گچ آب تبلور خود را از دست داده و آب آزاد شده از گچ با ذرات ریز سیمان ترکیب شود. مورد یاد شده موجبات کاهش مقاومت اولیه سیمان، فراهم شدن زمینه گیرش کاذب و همچنین کلوخه شدن سیمان در سیلو را فراهم می آورد.

کمک سایش ها (معمولاً بر پایه اتیلن گلیکول یا تری اتانول آمین) با هدف کاهش تجمع و چسبندگی الکترواستاتیکی ذرات در آسیابهای گلوله ای به مواد ورودی به آسیاب اضافه می شود و با کاهش هزینه های تولید، در مقایسه با بهبود حاصله در کیفیت در فرآیند سایش و صرفه جویی در مصرف انرژی استفاده می گردد.