فرایند تولید

سیمان گردی است بسیار نرم و جاذب آب که اساساً از ترکیبات پخته شده و گداخته شده ای از اکسید سیلیسیم با اکسید کلسیم ،اکسید آلومینیم و اکسید آهن در نسبت های مختلف بوجود آمده و غالباً به رنگ خاکستری دیده میشود. این پودر پس از ترکیب با آب بصورت خمیر در آمده و در مجاورت هوا و رطوبت به مرور سخت شده و پس از سفت شدن، در داخل آب ضمن داشتن ثبات حجمی، استحکام خود را حفظ می نماید . ملات حاصله قادر است ذرات خرده سنگ را بهم بچسباند و پس از فاصله زمانی 28 روز می تواند حداقل مقاومتی در حدود 300 کیلو گرم بر سانتیمتر مربع را تحمل نماید.

تاریخچه کشف این پودر جادویی به قرن نوزدهم میلادی بر میگردد . برای اولین بار در سال 1824 میلادی یک بنای انگلیسی بنام آقای جوزف آسپدین از ترکیب خاک رس و سنگ آهک و گداختن آنها پودری تهیه کرد که پس از مخلوط شدن با آب و خشک شدن، بتن حاصل از آن خواص بسیار جالبی داشت. از این ماده در ساخت ساختمان پارلمان انگلستان نیز استفاده گردید. با توجه به شباهت رنگ ماده تولیدی آقای آسپدین با سنگهای آهکی جزیره پرتلند در جنوب انگستان وی محصول خود را بنام سیمان پرتلند نامگذاری نمود. با وجود پیشرفت های قابل ملاحظه در صنعت تولید سیمان، از آنجایی که ترکیب سیمان های تولیدی فعلی نیز مشابه ترکیب سیمانهای آقای آسپدین می باشد، به افتخار وی نام پرتلند به دنبال کلمه سیمان قید می شود.

سیمان قاین نامی آشنا در صنعت سیمان بوده و با پیشینه بیست و هفت سال سابقه درخشان ، همواره حفظ حقوق مشتریان را در سر لوحه کار خویش قرار داده و این باور را به عمل نشان داده است که کیفیت اتفاقی بدست نمی آید. داشتن منابع انسانی بسیار ماهر و کار آزموده، تجهیزات و دستگاه های مدرن، مواد اولیه غنی و خالص و همچنین دانش فنی روز دنیا در یک نقطه گرد هم آمده تا محصولی مطمئن در اختیار مصرف کنندگان قرار گیرد.

مواد اولیه مورد استفاده در کارخانه سیمان قاین از معادن شناخته شده ای تهیه میگردد که عبارتند از: سنگ آهک ، آلوویوم، بوکسیت و سنگ آهن.

سنگ آهک پس از انفجار کوههای آهکی توسط ماشین آلات سنگین برداشت شده و به کارخانه حمل می گردد. آلوویوم نیز از معدن مربوطه در فاصله اندکی از کارخانه استحصال شده و به کار خانه منتقل میگردد . سایر مواد مانند بوکسیت و آهن نیز پس از شناسایی و کنترل کیفیت خریداری گردیده و در محل کارخانه تحویل گرفته میشود. هرکدام از مواد اولیه ورودی در منطقه خاصی قرنطینه شده و پس از کنترل کیفیت توسط آزمایشگاه ، مجوز استفاده از آنها صادر میشود.

پس از تعیین کیفیت مواد و شناسایی آنها ، باتوجه به میزان مورد نیاز از هرکدام از دپوی مربوطه برداشت شده و از یک سنگ شکن چکشی به ظرفیت 800 تن در ساعت عبور داده می شود. این سنگ شکن قادر است مواد درشت به ابعاد تا حدود 70 سانتیمتر را به ابعاد کمتراز یک اینچ تبدیل نماید.

مواد اولیه ای که نرم تر باشند و نیاز به خرد شدن نداشته باشند را می توان از طریق سرند های لرزان وارد چرخه تولید نمود. ظرفیت این سرند ها 500 تن در ساعت بوده و استفاده از آنها باعث مصرف بهینه انرژی و کاهش استهلاک در دستگاهها می شود. در هر صورت مواد خارج شده از سنگ شکن و یا سرند های لرزان با هم بسمت سالن اختلاط اولیه هدایت میگردند.

قبل از رسیدن مواد به سالن اختلاط اولیه باید از آنها نمونه برداری گردد تا از مناسب بودن نسبت آنها اطمینان حاصل شود . کار نمونه برداری بصورت خودکار توسط دستگاه های تمام اتوماتیک فاف موجود در دپارتمان نمونه گیری صورت میگیرد.

در قسمت نمونه گیری از مواد منتقل شده به سمت سالن خاک نمونه گرفته شده و پس از پودر کردن و آماده سازی اولیه هر نیم ساعت نمونه ای در حدود 100 الی 150 گرم بصورت پورد تهیه گردیده و به داخل کپسول های مخصوص ریخته شده و با سیستم پنیوماتیکی به آزمایشگاه ایکس ری فرستاده می شود تا مورد آزمایش دقیق قرار بگیرد . اطلاعات این نمونه ها در تصمیم مسئولان برای کنترل اختلاط اولیه بسیار حائز اهمیت می باشد . کنترل پروسس در این قسمت با PLC محلی زیمنس و برنامهSTEP P5 انجام می گیرد.

سالن اختلاط اولیه یک سوله سر پوشیده به ابعاد 50 در 300 متر بوده و ظرفیت 50000 تن مواد بصورت دو دپوی 25000 را دارد که به آن پایل گفته می شود. در داخل سالن اختلاط اولیه یک دستگاه برای انباشته کردن مواد و یک دستگاه برای برداشت مواد آماده شده وجود دارد.

مواد ورودی به سالن توسط دستگاه انباشته کننده یا استاکر به ظرفیت 1000 تن در ساعت روی هم ریخته می شوند. حرکت طولی و رفت وبرگشتی استاکر باعث میشود تا مواد بصورت لایه لایه روی هم ذخیره گردند . با آماده شدن یک پایل دستگاه برداشت کننده یا ریکلایمر شروع به برداشت نموده و مواد آماده شده را به سمت سیلوی تغذیه آسیای مواد خام هدایت می نماید . ظرفیت ریکلایمر 500 تن در ساعت بوده و بر خلاف استاکر ، مواد را بصورت عرضی برداشت می نماید . این کار باعث میشود که لایه های مختلف همزمان برداشت شده و اولین مرحله همگن سازی انجام گیرد.

در زمان برداشت بار توسط ریکلایمر ، استاکر می تواند در قسمت دیگر سالن یک پایل جدید را آماده نماید. در فاصله زمانی اتمام یک پایل توسط ریکلایمر ، پایل دیگر توسط استاکر آماده شده و با تعویض جای این دو دستگاه کار آماده سازی و تنظیم مواد ادامه پیدا خواهد کرد .کنترل پروسس در این قسمت با PLC محلی زیمنس و برنامه STEP P5 انجام می گیرد.

مواد آماده شده در سالن اختلاط اولیه برای پخت در کوره، نیاز به یک مرحله تکمیلی دیگر دارد تا بصورت پودر در آید. کار پودر سازی مواد در آسیای مواد خام صورت میگیرد. آسیای مواد خام از نوع گلوله ای مدار بسته به ظرفیت 200 تن در ساعت و دارای دو اتاقچه مجزا میباشد. مواد برداشت شده توسط ریکلایمر توسط نوار نقاله های مخصوص به سیلوی تغذیه آسیا منتقل میشود.

برای تغذیه آسیای مواد خام سه سیلو در نظر گرفته شده که یکی از آنها اصلی بوده و حاوی مواد مخلوط شده می باشد . دو سیلوی دیگر دارای آهک و یا آهن بوده و برای تصحیح احتمالی بکار می روند . در خروجی سیلوهای تغذیه نوار های توزین وجود دارد که مواد را با مقدار مشخصی وارد آسیا می نمایند . مقدار مشخص شده مواد اعم از مخلوط ،آهک و آهن توسط نوار نقاله وارد اتاقچه شماره یک آسیا شده و پس از ضرباتی که توسط گلوله های موجود به آن وارد می آید تا حدودی نرم شده و از قسمت میانی آسیا خارج می گردد. این مواد پس از خروج از آسیا وارد سپراتور گشته و ذرات ریز و درشت از هم جدامی گردند بطوری که ذرات ریز که به آن نرمه گفته می شود ، مناسب برای تولید سیمان بوده و به سیلوی خوراک کوره منتقل می شود. ذرات درشت که به آن زبره نیز گفته می شود ، برای کوبش مجدد وارد اتاقچه دوم آسیاگشته تا به دانه بندی مناسبی برسد.

به منظور کنترل و تنظیم نهایی ترکیب مواد پودر شده ، از مواد خروجی از آسیای مواد مرتباً بطور ساعتی نمونه برداری شده و نمونه به آزمایشگاه فرستاده می شود تامورد آنالیز قرار بگیرد. چنانچه آنالیز مربوطه با مقدار تعیین شده مقایرتی داشته باشد ، با اعمال تغییرات مناسب روی تناژ نوار های توزین در خروجی سیلوهای تصحیح آهن و یا آهک اصلاحات لازم انجام شده و عملاً به ترکیب مناسب برای پخت می انجامد.

مواد نرمه خارج شده ازسپراتور آسیای مواد خام از نظر دانه بندی و ترکیب مناسب برای پخت سیمان بوده و این مواد به سیلوهای هموژناسیون هدایت می شوند.

برای ذخیره سازی مواد دو سیلو هر یک به ظرفیت 7500 تن وجود دارد. طراحی این سیلوها به نحوی است که توسط جریان هوای فشرده ای که در آن وجود دارد مواد موجود در آن همواره درحال اختلاط بوده لذا مواد جدید وارد شده با مواد موجود در آن با هم مخلوط می شود. در نتیجه یکنواختی کیفیت در آنها حفظ شده و نوسانات عملاً ازبین می رود و می توان همزمان با ورود مواد جدید، از خروجی سیلوها مواد لازم برای پخت که به آن خوراک کوره گفته میشود را بارگیری نمود.

به منظور پخت مواد در کوره ابتدا باید موادخام یا خوراک کوره قبل از ورود به کوره به دمای مناسبی برسد. گرم کردن خوراک کوره در قسمت پیش گرم کن انجام می گیرد. از خوراک کوره قبل از ورود به پیش گرمکن بصورت ساعتی نمونه برداری شده و برای کنترل نهایی آن به آزمایشگاه فرستاده می شود. پیش گرمکن از نوع سیکلونی پنج مرحله ای همراه با کلساینر می باشد.

خوراک کوره در ابتدا توسط ایرلیفت به بالا ترین قسمت پیش گرمکن منتقل شده و توسط نیروی وزن ذرات در حین عبور از سیکلون های مختلف به پایین ترین قسمت پیش گرمکن حرکت می نماید. گاز داغ خروجی از کوره نیز از قسمت پایین پیش گرم کن وارد شده و در جهت معکوس با مواد پس از عبور از سیکلون ها به قسمت بالایی پیش گرمکن می رسد. تماس مستقیم مواد و گاز باعث میشود تا تبادل حرارت صورت گرفته و گرمای گاز به مواد منتقل شود .در قسمت انتهایی پیش گرم کن مواد گرم شده وارد کلساینر شده و با تزریق مقدار مناسبی سوخت دمای آن را به حدود 850 درجه سانتی گراد رسانده تا کربنات های موجود تکلیس شده و سپس مواد وارد کوره می گردند.

گاز های خروجی از پیش گرمکن که قسمت عمده حرارت خود را به مواد داده است تا دمای تقریبا ً300 درجه سانتی گراد سرد شده اند. این گاز به علت تماس مستقیم با مواد، ذرات خیلی نرم را به همراه خود برداشته که باید به نحو مناسبی از گاز جدا گردند .

بدین منظور ابتدا گاز ها را از برج خنک کن عبور داده و با پاشش مقدار لازم آب روی آن دمای آنرا تا حدود 160 درجه سانتی گراد سرد نموده و سپس وارد سیستم غبار گیری می شود. غبار گیر از نوع ته نشین کننده های الکترو استاتیکی یا همان الکترو فیلتر بوده که با ایجاد میدانهای الکتریکی بسیار قوی در حد 50000 ولت ، ذرات را باردار کرده و سپس ذرات باردار شده را توسط صفحات جاذب جمع آوری نموده و به چرخه تولید باز می گردانند. این کار جدای از مسائل اقتصادی مترتب برآن از نظر زیست محیطی نیز بسیار حائز اهمیت است.

کوره پخت سیمان استوانه ای فولادی به طول 63 متر و قطر داخلی415 سانتی متر بوده که با شیب بسیار ملایم در حدود 4 در صد بر روی سه پایه نصب شده و توسط یک موتور قوی DC با دوری در حدود 0.1 - 3.0 rpm می تواند بچرخد. در حین چرخش کوره، به علت شیب کمی که دارد مواد به سمت خروجی کوره نزدیک میشود. مشعل در انتهای کوره قرار داشته و با تزریق سوخت دمای منطقه پخت را به 1450 درجه سانتی گراد میرساند.

در حین عبور مواد از منطقه پخت واکنش های سیمانی تکمیل شده و منجر به تولید کلینکر می گردد. به علت دمای بسیار بالای داخل کوره ، جداره داخلی آن از لایه ای از آجر نسوز پوشیده شده که حفاظت بدنه فولادی و همچنین جلوگیری از اتلاف حرارت را به عهده دارد. کوره توان تولید 2600 تن کلینکر در هر روز ( 24 ساعت ) را دارد و بصورت شبانه روزی بدون توقف در حال کار است.

کلینکر خروجی از کوره دمایی در حدود 1200 درجه سانتی گراد دارد که باید به نحو مناسبی سرد شود. این کار در خنک کن کلینکر از نوع مشبک یا گریت کولر توسط جریان هوای سرد صورت میگیرد. هوای محیط توسط فن های قوی از قسمت تحتانی خنک کن زده شده و پس از عبور از لابلای بستر کلینکر گرمای آن را گرفته و باعث سرد شدن کلینکر میشود. قسمتی از هوای گرم شده در داخل کوره مصرف شده و بخشی از آن توسط لوله هوای ثالث برای استفاده به کلساینر فرستاده شده و هوای اضافی پس از غبار گیری توسط مولتی سیکلون به بیرون فرستاده میشود.

کلینکر خنک شده نیز پس از خرد شدن توسط کلینکر شکن در سیلوهای کلینکر ذخیره می شود. برای ذخیره کلینکر دو سیلو هر یک به ظرفیت 25000 تن وجود دارد. در صورت پر شدن سیلوها می توان از طریق مسیر کنار گذر یا بای پاس، کلینکر را در محوطه ذخیره نمود تا در فرصت مناسب مورد استفاده قرارگیرد. از کلینکر تولیدی نیز بصورت ساعتی نمونه برداری شده و برای کنترل کیفیت به آزمایشگاه فرستاده میشود.

کلینکر تولیدی برای تبدیل شدن به سیمان نیاز به یک مرحله سایش مجدد دارد . این کار در آسیاهای سیمان صورت میگیرد. برای تولید سیمان دو آسیای گلوله ای دو اتاقچه ای وجود دارد یکی از این آسیاها مدار باز و با ظرفیت 65 تن در ساعت و دیگری مدار بسته و با ظرفیت 80 تن در ساعت می باشد.

کلینکر ورودی به آسیا همراه با مقدار کمی گچ خام برای کنترل گیرش سیمان و نیز در صورت نیاز همراه با سایر افزودنی های لازم، پس از عبور از نوار توزین وارد آسیا شده و با عبور از آسیا به دانه بندی مورد نیاز میرسد. سیمان خروجی از آسیا به سیلوی مربوطه انتقال داده می شود. در قسمت خروجی هر یک از آسیاها بصورت جداگانه و بطور ساعتی نمونه برداری شده و برای کنترل کیفیت به آزمایشگاه فرستاده می شود.

برای ذخیره سازی سیمان سه سیلو هر یک به ظرفیت 6500 تن وجود دارد. سیلوها مستقل از هم بوده و خروجی هر یک از آسیاها می تواند به هر کدام از سیلوها که لازم باشد هدایت شود . به عبارت دیگر می توان بطور همزمان سه نوع محصول مختلف را تولید و ذخیره نمود.

بارگیری سیمان در قسمت بارگیرخانه بارگیری شده و تحویل مشتری می گردد. تحویل سیمان به دو صورت فله و یا پاکتی صورت می گیرد. در بارگیرخانه دو خط بارگیری سیمان فله و دو خط بارگیری سیمان پاکتی قرار دارد که امکان افزایش هر نوع بارگیری به سه خط نیز وجود دارد. هر یک از خطوط بارگیری می توانند از هر کدام از سیلوها که نیاز باشد بارگیری نمایند.

در بارگیری سیمان بصورت فله کامیون های بونکردار پس از قرارگیری روی باسکول و تعیین وزن اولیه کامیون، به مقدار مورد نیاز بارگیری شده و سپس از بارگیر خانه خارج می شوند. در بارگیری سیمان بصورت پاکتی نیز سیمان در بسته های پنجاه کیلوگرمی توسط پاکت پرکن های دوار یا روتوپکر بسته بندی شده و سپس توسط نوار نقاله به داخل کامیون انتقال داده می شوند . کامیون پس از بارگیری پاکت ها به تعداد مورد نیاز از بارگیرخانه خارج می شود. به منظور تعیین کیفیت نهایی محصول از هر نوع سیمانی که بارگیری شده باشد روزانه یک نمونه گرفته شده و برای انجام آزمون های کامل فیزیکی و شیمیایی به آزمایشگاه فرستاده می شود. کنترل پروسس در این قسمت با PLC محلی زیمنس و برنامهSTEP P5 انجام می گیرد.

کنترل پروسس تولید دپارتمان های مختلف ( به جز سنگ شکن آهک نمونه گیری، استاکر، ریکلایمر و بارگیرخانه که PLC محلی دارند ) در اتاق فرمان صورت میگیرد. این کار توسط PLCهای زیمنس سری S7-400 با نرم افزارPC S7 و تحت برنامه اختصاصی CEMAT V6 صورت می گیرد. اطلاعات پردازش شده توسط شبکه PLC ها ارتباط دو جانبه با شبکه مونیتورینگ اتاق کنترل برقرار می کند. این شبکه با نرم افزار WINCC V6.1 طراحی گردیده و شامل هفت ایستگاه اپراتوری(OS) یک ایستگاه مهندسی (ES) و دو ایستگاه سرور می باشد. اپراتور هر دپارتمان با مشاهده شرایط کاری، تصمیم لازم برای استارت، استپ یا اعلام اشکال به گروه های کاری برق، مکانیک و تولید را اتخاذ می نماید.

همچنین در اتاق فرمان مرکزی دو عدد مونیتور نصب شده است که اطلاعات مربوط به شرایط کاری کوره که از دوربین های مربوطه ارسال می شود را نشان می دهد. یکی از این دوربین ها در بیرون کوره نصب شده و دمای جداره بیرونی کوره را اسکن می نماید و دیگری وضعیت شعله و منطقه خروجی کوره را نشان می دهد.

آزمایشگاه مرکزی کارخانه شامل سه بخش میباشد که عبارتند از: آزمایشگاه فیزیک ، آزمایشگاه شیمی و آزمایشگاه XRF .

در آزمایشگاه فیزیک آزمون های فیزیکی مربوط به مواد اولیه، مواد موجود در پروسس تولید و محصول نهایی صورت می گیرد. این آزمون ها شامل تعیین دانه بندی مواد اولیه با الکهای استاندارد، تعیین دانه بندی مواد کوبیده شده در آسیای مواد خام و خوراک کوره با الک آلپاین، تعیین دانه بندی کلینکر و یا وزن لیتری، تعیین نرمی سیمان با دستگاه بلین، اندازه گیری گیرش اولیه و نهایی سیمان با سوزن های ویکات، اندازه گیری میزان انبساط سیمان با دستگاه اتوکلاو و اندازه گیری مقاومت های خمشی و فشاری سیمان با دستگاه پرس می باشد. همچنین برای نگهداری و آماده سازی قالبهای نمونه اتاق مخصوص عمل آوری نمونه یا کیورینگ قرار دارد که در آن شرایط دما و رطوبت بدقت تحت کنترل می باشد.

در آزمایشگاه شیمی آنالیز شیمیایی نمونه های ارسالی به روش شیمی تر انجام میگیرد. این آزمون ها شامل اندازه گیری میزان اکسید های مختلف سیلیسم ،آلومینیم، آهن، کلسیم، منیزیم، گوگرد و کلر به روش های مختلفی از جمله تیتراسیونی و گراویمتری میباشد. همچنین اندازه گیری میزان اکسید فلزات قلیایی پتاسیم و سدیم توسط دستگاه فلیم فتومتری انجام می گیرد. در این آزمایشگاه اتاق مخصوص توزین شامل ترازوهای بادقت یک ده هزارم گرم و اتاق کوره شامل کوره های بادمای 1100 درجه سانتی گراد وجود دارد.

در آزمایشگاه XRF آنالیز شیمیایی نمونه ها توسط دستگاه اسپکترومتر XRF از نوع OXFORD (MDX1000) صورت می گیرد و این روش آزمون با توجه به سرعت عملی که دارد بسیار حائز اهمیت بوده و در تصمیم گیری های سریع کاربرد دارد؛ زیرا آزمون هایی که انجام آنها به طریقه شیمی تر ممکن است یک روز کامل وقت لازم داشته باشد، توسط دستگاه XRF در عرض چند دقیقه قابل اندازه گیری می باشد. نکته حائز اهمیت در این روش، محدوده کاری و تنظیمات آن است که باید تحت کنترل باشد. در آزمایشگاهXRF اتاق آماده سازی نمونه شامل قسمت دریافت نمونه بصورت اتومات، آسیای ارتعاشی، دستگاه پرس و آماده سازی قرص خشک و همچنین آماده سازی قرص بروش ذوب شیشه ای می باشد.