انواع ساخت کوره سیمان

کوره سیمانی برای مرحله ی فرآوری حرارتی تولید سیمان پرتلند و سایر انواع سیمان هیدرولیک استفاده می شود که در آن کربنات کلسیم با مواد معدنی حاوی سیلیس واکنش داده و مخلوطی از سیلیکات کلسیم را تشکیل می دهد. بیش از یک میلیارد تن سیما در سال ساخته می شود. و کوره های سیمان قلب این فرایند تولید هستند. ظرفیت آن ها معمولا ظرفیت کارخانه سیمان را مشخص می کند. به عنوان مرحله ی اصلی مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای در تولید سیمان بهبود بهره وری این کوره ها دغدغه ی اصلی فناوری تولید سیمان است. گازی که از کوره های بی کیفیت خارج می شود 5/2 درصد از انتشار کربن غیر طبیعی در سراسر جهان است.

فرایند معمولی در تولید سیمان شامل سه مرحله می باشد. در مرحله ی اول آسیاب کردن مخلوطی از سنگ آهک و خاک رس برای ایجاد یک مخلوط خوب، حرارت دادن مواد تا درجه پخت 1450 و آسیاب کلینکر به دست آمده برای ساخت سیمان، انجام می شود. در مراحل بعدی مخلوط خام وارد کوره شده و به تدریج با تماس با گازهای داغ حاصل از احتراق سوخت کوره گرم می شود و واکنش های شیمیایی و با افزایش دمای خام مخلوط انجام می شود.

آلیت جزء مشخصه ی سیمان پرتلند است. به طور معمول حداکثر دمای 1450-1400درجه ی سانتیگراد برای تکمیل واکنش مورد نیاز است. ذوب جزئی باعث می شود که مواد به صورت توده ها یا گره هایی با قطر مشخص جمع شوند، به ان ها کلینکر می گویند. این کلینکر بعدها در خنک کننده ای می افتد که گرمای خود را بازیابی می کند. کلینکر تا 100 درجه سانتی گراد خنک می کند که در آن دما می تواند به راحتی به انبار منتقل شود. سیستم کوره ی سیمان برای انجام این فرایندها طراحی شده است.

سیمان ماده ای پرکاربرد که قدمت تاریخی زیادی دارد یکی از نیاز های بشر امروزی به حساب می اید. که روش های تولید ان از دیرباز تا کنون تغیرات زیادی کرده است.در ادامه انواع ساخت کوره سیمان را بازگو میکنیم.

ساخت کوره سیمان یکی از ابزارهای مهم در کارخانه های سیمان می باشد و به قلب کارخانه معروف است. کوره های سیمان از جنس فولاد ساخته میشود و داخل آن از آجرهای نسوز است.

مواد خشک سیمان و آب از بالا به داخل کوره ریخته میشود و مواد آتش زا که باعث افزایش حرارات در کوره میشود از پایین وارد کوره میشود.

۱-کوره فرآیند مرطوب

“کوره های مرطوب” در شکل پایه نسبت به کوره های پیشرفته ی مدرن نسبتا ساده بود. غذای خام به صورت یک ماده خشک در دمای محیط تامین شد.

کوره فرآیند مرطوب ممکن است تا 200 متر طول و 6 متر قطر باشد. دلیل طولانی بودن ان این است که آب زیادی باید تبخیر شود و روند انتقال حرارت انچنان کارآمد نیست.

فرآیند مرطوب برای بیش از یک قرن باقی مانده است، زیرا بسیاری از مواد اولیه برای مخلوط کردن به عنوان یک دوغاب مناسب هستند. همچنین برای سالها از نظر فنی، پودرهای خشک را به طور مناسب برای مخلوط کردن از نظر فنی دشوار بود.

چند کوره فرآیند مرطوب هنوز در حال کار هستند، معمولا در حال حاضر با تکنولوژی بالا نصب میشوند

۲-کوره دوار سیمان

بیشتر سیمان مورد نیازامروزی در کوره دوار ساخته می شود. اساسا این نوع کوره سیلندری طولانی است که هر دقیقه چندبار در محور خود چرخش می کند. محور در یک زاویه کوچک قرار دارد، و انتهای آن با پایین تر قرارگرفته است.

چرخش باعث می شود که وعده غذایی خام تغذیه شده به تدریج از انتهای سرد ، به انتهای گرم رود ودرنهایت  بعد از خروج سرد شود. این نوع کوره ها در دهه 1890 معرفی شدند و در اوایل قرن بیستم گسترش یافتند.

3- کوره مدرن فرایند خشک

در ساخت کوره دوار سیمان مدرن، مواد خام مخلوط از طریق برج پیش گرم کننده وارد کوره می شوند. در اینجا گازهای گرم از کوره ، برای گرم کردن غذای خام مورد استفاده قرار می گیرند. در نتیجه، پیش از ورود به کوره، غذای خام قبل از گرم شده است.

فرایند خشک بسیار کارآمد تر از روند مرطوب است این امر به این دلیل است که اولاغذا یک پودر خشک است و آب کم (یا بدون آب) وجود دارد که باید تبخیر شود.

دوما، روند انتقال گرما در یک کوره خشک خشک بسیار کارآمد است.

در سیستم فرایند خشک غذای خام از بالای برج پیش گرم تغذیه می شود و از طریق مجموعه ای از سیکلون ها در برج عبور می کند و گرما به طور موثر از گازهای گرم به غذای خام منتقل می شود و سپس به کوره منتقل می شود.

فرآیند گرمایش بسیار کارآمد است بطوری که بیشتر کارخانه های سیمان جدید از این نوع هستند.

کوره دوار سیمان

ساخت کوره دوار شامل لوله ای است که از ورق فولادی ساخته شده است و با آجر نسوز پوشانده شده است. لوله کمی شیب دار و به آرامی بر محور خود می چرخد. چرخش کوره باعث می شود که به تدریج مواد به سمت دیگر کوره حرکت کند. در انتهای دیگر سوخت به شکل گاز، نفت و سوخت جامد پودر شده، از طریق لوله ی مشتعل به داخل دمیده می شود و شعله ی بزرگ متحدالمرکز در قسمت پایین لوله کوره تولید می کند. همانطور که مواد زیر شعله حرکت می کند قبل از اینکه از لوله گرما به داخل خنک کننده منتقل شود به حداکثر دمای خود رسیده است. هوا ابتدا از طریق کولر و سپس از طریق کوره برای احتراق سوخت کشیده می شود. در کولر هوا از طریق کلینکر خنک کننده گرم می شود. به طوری که ممکن است قبل از ورود به کوره بین 800-400 درجه سانتی گراد باشد و در نتیجه باعث احتراق شدید و سریع سوخت می شود. اولین کوره های دوار موفق در پنسیلوانیا بر اساس طرحی از فردریک رانسوم توسعه یافتند که یک و نیم متر قطر و 15 متر طول داشتند.

بیشتر سیمان مورد نیازامروزی در کوره دوار ساخته می شود. اساسا این نوع کوره سیلندری طولانی است که هر دقیقه چندبار در محور خود چرخش می کند. محور در یک زاویه کوچک قرار دارد، و انتهای آن با پایین تر قرارگرفته است.

چرخش باعث می شود که وعده غذایی خام تغذیه شده به تدریج از انتهای سرد ، به انتهای گرم رود ودرنهایت  بعد از خروج سرد شود. این نوع کوره ها در دهه 1890 معرفی شدند و در اوایل قرن بیستم گسترش یافتند.

ساخت کوره دوار سیمان

یکی از نمونه های کوره ، ساخت کوره دوار سیمان می باشد .این کوره یک لوله فولادی بزرگ با وزنی حدود 500 تن است که داخل آن با آجرهای نسوز پوشانده شده است.

این لوله یا کوره دوار دارای شیب 1 تا 4 درجه است که به دور محور خود دوران میکند. و این لوله بر روی یک سری پایه قرار داده میشود و شیب آن از سمت تغذیه به سمت تخلیه می باشد.