الاسمنت

كيف يتم انتاج الاسمنت ؟

كيفية صناعة الاسمنت:

الكلمة “اسمنت” مشتقة من الكلمة اللاتينية “caementum” وتعني مسحوق الحجر او كسائر الحجر ، ومن ثم بدأت تستخدم في معنى “الرابط” اي بمعنى مادة تعزز الربط بين الأشياء.

يتم اولاً تجميع وتحميل المواد الخام من حجر جيري وتربة طينية وطباشيرية على المركبات الناقلة في منطقة استخراجها. بعد نقل هذه المواد الخام من المحاجر ومقالع التعدين ، يتم معالجتها في كسارة (طاحونة) فكية مزودة بآلية ازالة الغبار حيث يتم تقليص احجامها إلى 25 × 25 ملم. ثم يتم تخزين المواد الخام المطحونة الخارجة من الكسارة حسب انواعها. ويتم استرداد الغبار عن طريق مرشحات الأكياس في نقاط النقل.

بعد ذلك يتم طحن المواد الخام الناتجة وتقليبها باستمرار وتحويلها إلى وجبة خاصة متجانسة. هذه الوجبة الخاصة والممزوجة بنسب دقيقة تشكل خلطة المكونات الخام الرئيسية للإسمنت ، والمكونات الاساسية لهذه الخلطة هي الجير والسيليكا. يتم الحصول على الجير غالباً من الصخور التي تحتوي على كربونات الكالسيوم مثل الحجر الجيري أو التربة الطباشيرية. اما بالنسبة للسيليكا ، فإن المصدر الرئيسي لها هو التربة الطينية.

بعد هذه المواد تأتي أكاسيد الالمنيوم وأكسيد الحديد. هناك أيضا مواد أخرى مثل المغنيسيوم وأكاسيد السيليكون بكميات أقل. جميع هذه المواد الخام التي يتم وزنها في سايلوهات خاصة ، تؤخذ بأوزان معينة الى فرن حراري على شكل برج يتكون من حلزونيات لولبية حيث يتم تسخين المواد الخام من 30 درجة مئوية إلى 1000 درجة مئوية وبالتالي تجفيفها من الرطوبة وجزيئات الماء وتكليسها بنسبة 90 ٪. ويعد هذا النظام مغلق تمامًا ولا ينبعث منه أي ملوثات.

بينما يتم تجفيف الخلطة الخام في الفرن ، يتم إطلاق الأكاسيد الموجودة فيها ثم إنشاء مركبات جديدة بين بعضها البعض مع ارتفاع درجة الحرارة. بعد ذلك تتم عملية حرق خلطة المواد الخام المتجانسة الخارجة من السخّان الأولي في فرن دوار عند 1500 درجة مئوية ، وتحويلها لحبيبات. هذه الحبيبات الناتجة تسمى الكلينكر وهو المادة الأساسية لصناعة الاسمنت. عند خروجه من الفرن يكون بدرجة حرارة عالية 1300 درجة مئوية ، ثم يتم تبريد الكلينكر حتى تنخفض درجة حرارته إلى 100 درجة مئوية ومع ضخ الماء المضغوط الى الطاحونة اثناء عملية الطحن يتم منع ارتفاع درجة الحرارة. وفي النهاية يتم جمع هذا الكلينكر في اماكن تخزين الكلينكر.

يعتبر الكلينكر الخارج من المبرّد منتجًا وسيطاً رئيسياً في صناعة الأسمنت. حيث يتم الحصول على الأسمنت عن طريق طحن الكلينكر مع كمية معينة من كبريتات الكالسيوم. كما يتم طحن الكلنكر مع الجبس في طواحين ذات كريات مساحيق فولاذية. تحتوي الطواحين الأسطوانية الفولاذية التي يبلغ قطرها حوالي 3 أمتار على تقسيمات غرف مملوءة بكريات الصلب تصل إلى ثلث حجمها. أثناء عملية تدوير الأسطوانة ، تصطدم هذه الكريات وتسحق حبيبات الكلينكر. في الغرفة النهائية يكون قد تم الحصول على النقاء المطلوب في المنتج. أثناء الطحن ، تتم إضافة ما نسبته 3-5٪ من كبريتات الكالسيوم إلى الكلينكر. هذه العملية ضرورية من حيث دورها في التحكم بالتفاعلات الكيميائية للأسمنت وتصلبه عند خلطه بالماء. وفي النتيجة النهائية يتم نقل منتج الاسمنت الى سايلوهات التخزين.

1.  أكياس الاسمنت (الاسمنت المغلف) : يتم تعبئة الإسمنت في أكياس مصنوعة من ورق كرافت خاص بثلاث طبقات أو اكياس بولي بروبيلين. وزن هذه الاكياس هو عادة 50 كيلو غرام في بلدنا وفي العديد من البلدان الأخرى. ومع ذلك ، فمن المعروف أيضاً أن أكياس بحجم 25 كلغم و 24.5 كلغم اي ما يقابل 94 رطل تستخدم في بعض البلدان.  اضافة الى ذلك أيضا في عمليات التصدير تستخدم اكياس كبيرة للعمل بالجملة بأحجام 1.5 م/طن.
2. الاسمنت بالجملة : في هذه الحالة يتم تعبئة الاسمنت من سايلوهات التخزين في صهاريج خاصة (Silobas) ثم نقله الى مواقع استخدامه في محطات الخرسانة الجاهزة ومواقع مشاريع البنا

يتم إنتاج الأسمنت وفق معايير ثابتة ومحددة. بدأت اللجنة الفنية TC51 التابعة للمؤسسة الاوروبية للمعايير في اعداد معايير ثابتة لانتاج الاسمنت ، والتي يتم العمل بها وتطبيقها في معظم الدول الاوروبية منذ 1973. باعتبار ان كميات كبيرة من انواع الاسمنت كانت تستخدم بالتناسق مع المعايير المحلية في بلدان اوروبية مختلفة ، اللجنة ضمت عدد هائل من اصناف الاسمنت في EN 197-1 المحضر لاسمنت الاستعمال العام. اعتماداً على هذه المقاييس الاوروبية والتي بدورها مقبولة مباشرة كمقاييس تركية تم تحديد انواع الاسمنت عام الاستعمال على النحو التالي:

ضمن TS EN 197-1 هناك اسمنت جديد للاغراض العامة تم تسميته (اسمنت سي إي إم)  :

وفقاً لذلك ؛ اسمنت CEM يعني الاسمنت الذي يحدث له تصلب هيدروليكي في المقام الأول نتيجة لترطيب سيليكات الكالسيوم ، والذي يجب ان تشكل عناصر CaO و SIO2 القابلة للتفاعل على الأقل ما نسبته 50% من مجموع الكتلة لديه. تركيبة هذا الاسمنت تتألف من كلينكر الاسمنت البورتلاندي وكبريتات الكالسيوم الى جانب اضافات معدنية اخرى.

وفقاً للمعايير ، فإن اسمنت CEM يشمل خمس اصناف رئيسيىة تتضمن 27 نوع فرعي :

CEM I : هذه المجموعة  تشمل الاسمنت الناتج عن طحن الكلينكر مع كبريتات الكالسيوم فقط ، بجانب 0-5% بحد أقصى من الاضافات المعدنية كـ مكونات ثانوية. بهذا يتم على الحصول على اسمنت بورتلاندي.

CEM II : في هذه المجموعة نسبة الاضافات المعدنية تشكل ما نسبته 6-35% اعتماداً على نوع الاضافات. تشمل انواع الاسمنت في هذه المجموعة اسمنت الخبث البورتلاندي ، والاسمنت بوزولانيك البورتلاندي …الخ.

CEM III : يوجد في هذه المجموعة انواع الاسمنت ذات نسبة خبث افران عالية ، نسبة الاضافات تتراوح بين 36-95 بالمئة.

CEM IV : هذه المجموعة  تضم الاسمنتات البولوزانية ، خبث (رماد) الاسمنت والجير لا يستخدم كمواد مضافة في هذا النوع من الاسمنت. نسبة الاضافات مجتمعة مع الخبث والرماد المتطاير تتغير بين 11-55 بالمئة.

CEM V : تشمل هذه المجموعة انواع الأسمنت المركب. حيث تتم إضافة كل من خبث الاسمنت بنسبة (18-50%) و بوزولونا والرماد المتطاير بنسبة (18-50%) إلى هذه الأنواع عن طريق التلاعب بكمياتها ضمن المعايير المحددة.

يتم ضبط نسبها بحيث يبقى معدل الكلينكر ما بين 20% و 64%.

بعيداً عن المنتجات التي تم ذكرها ، هناك 5 أنواع أخرى من الأسمنت الداخلة تحت معايير TS EN 197-1 ، وهذه الانواع يتم إنتاجها لاستخدامات خاصة اثناء صناعة الكلينكر او من خلال الاضافات المعدنية لاحقاً وهذه الانواع يمكن تلخيصها كالتالي:

الاسمنت المقاوم للكبريتات : يتم الحصول على الأسمنت المقاوم للكبريتات عن طريق طحن الكلينكر المصنع بكمية محدودة من ألومينات التريكالسيوم (بحد أقصى 5٪) مع كبريتات الكالسيوم.

الاسمنت البورتلاندي الأبيض : يتم الحصول على أسمنت بورتلاند الأبيض عبر طحن كلينكر قريب لونه للأبيض الذي يتم الحصول عليه من طبخ تربة طينية خاصة عالية الجودة والحجر الجيري معاً ، مع وجود كمية معينة من كبريتات الكالسيوم.

اسمنت هاون : هو عبارة عن رابط هيدروليكي ناعم يحتوي على كلينكر الاسمنت البورتلاندي ضروري لتطوير قدرة التحمل في الاسمنت. يوفر التركيبة المناسبة لاعمال التطيين وقصارة الجدران من خلال خلط الرمل والماء فقط ودون الحاجة الى اي اضافات اخرى.

انواع الاسمنت قليلة التحمل المبكر ، وذات نسبة عالية من خبث الافران : تمتلك هذه الانواع درجة حرارة محدودة للرطوبة ، ونسبة عالية من الخبث وقدرة تحمل ضعيفة.

منتجات الاسمنت البورتلاندي

المنتج

CEM 1 52.5 R/N

معياري عادي

EN 197-1:2011

الاسمنت نوع جي هو المنتج الذي يتم الحصول عليه عن طريق نوع واحد أو أكثر من كبريتيد الكالسيوم مع كلينكر الأسمنت البورتلاندي كمادة مثبطة. ويتكون بشكل رئيسي من الكالسيوم الهيدروليكي.

إنه يستخدم بشكل عام في المباني التي تتطلب قوة مبكرة عالية ، مع الخرسانة المصبوبة في الاجواء الباردة ، في الهياكل الجاهزة ، وفي تطبيقات قوالب الانفاق ، كما يتم استخدامه في إنتاج مواد البناء الكيميائية وأعمال الأساسات الخرسانية.

كما ان هذا النوع من الاسمنت مناسب للاستخدام في مياه البحر ، لان لديه مقاومة عالية لـ ايونات الكبريتات في المناطق ذات البنية المعدنية التي تحتوي على ايونات الكلوريد.

المنتج

CEM 1 42.5 R

معياري عادي

EN 197-1:2011

هذا المنتج هو احد انواع الاسمنت البورتلاندي : ويتم صنع هذا النوع من الاسمنت من خلال عملية طحن الكلينكر الناتج عن خلط وحرق مواد خام مختلفة بنسب معينة مثل الحجر الجيري (لايم ستون) ، طين المرل ، الصلصال ، خام الحديد ، رماد معدن البيريت ، البوكسيت ، إلخ … مع اضافة مادة معدلة (عادة  يتم استخدام الجبس).

يكتسب هذا الاسمنت صلابة وقوة بعد خلطه مع الماء لبعض الوقت ، ويُستخدم بشكل عام في بناء الهياكل التي تتطلب قوة عالية ، ومع الخرسانة المصبوبة في الطقس البارد ، والهياكل الجاهزة ، وتطبيقات الانفاق والقوالب ، وفي صناعة المواد الكيميائية الخاصة بالانشاءات وفي تطبيقات الأساسات الخرسانية.

 

المنتجات

CEM II / A-M (PL) 42,5R

CEM II / B-M (P-L) 42,5N

معيارية عادية

EN 197-1:2011

هذه الانواع من الاسمنت البورتلاندي يتم الحصول عليها عن طريق خلط وطحن كمية معينة من كلينكر الأسمنت البورتلاندي الى جانب نسبة من مادة مثبطة (جبس) مع مواد معدنية مضافة بنسب معينة :  مثل (CEM II / A-M (PL) 42,5R ) بنسبة قصوى 20% في الخليط ، و (CEM II / B-M (P-L) 42,5N) بنسبة قصوى 30%. حيث يكتسب قوة تحمل عالية ناتجة عن تصلبها بعد خلطها بالماء.

 

يمكن استخدام هذه الانواع بشكل عام في جميع التطبيقات التي يتم فيها استخدام أسمنت بورتلاند العادي. تعتبر حرارة الماء المضاف في هذه الانواع أقل منه في الاسمنت البورتلاندي. الى جانب انها مناسبة للاستخدام في الأعمال الخرسانية التي تتم في البيئات العدوانية التي تحتوي على أيونات الكبريتيد او الكلوريد.

المنتج

CEM IV/B (P) 32.5 R/N

معياري عادي

EN 197-1:2011

هذا النوع من الاسمنت يتم الحصول عليها عن طريق خلط وطحن كمية معينة من كلينكر الأسمنت البورتلاندي الى جانب مادة معادلة (جبس) مع مواد معدنية مضافة بنسب معينة :  مثل (بوزولانا) بنسبة قصوى 55% في الخليط ، وهو يكتسب قوة تحمل ومقاومة عالية ايضاً ناتجة عن تصلبه بعد خلطه بالماء.

اكتسابه التحمل والصلابة  يكون متأخر اكثر مقارنة مع انواع الأسمنت البورتلاندي (CEM I 42،5 R و CEM I 52،5 N) والإسمنت البوزولاني البورتلاندي (CEM II / A-P 42،5 R). كما ان معدلات المياه/الاسمنت هي أيضا أعلى نسبيا. لهذا المنتج قدرة مقاومة اعلى ضد تفاعلات ألكا مع الحصى والركام المستخدم ، كما لديه تحمل عالي ايضاً ضد العوامل الكيميائية الخارجية.  يُستخدم بشكل عام في أعمال الإصلاح والتعديل في الإنشاءات ، وفي إنتاج مواد البناء الكيميائية وعمل طين قصارة الجدران.

 

المنتج

SRC 42.5 R  (الاسمنت المقاوم للكبريتات)

معياري عادي

EN 197-1:2011/TS 10157

SRC 42, 5 R : هو المنتج الذي يتم الحصول عليه من خلال عملية طحن الكلينكر الناتج عن خلط وحرق مواد خام مختلفة بنسب معينة مثل الحجر الجيري (لايم ستون) ، طين المرل ، الصلصال ، خام الحديد ، رماد معدن البيريت ، البوكسيت ، إلخ … مع اضافة مادة معدلة (عادة  يتم استخدام الجبس).  ويتم خلطه بالماء حيث يكتسب قدرة تحمل عالية بعد تجميده لبعض الوقت.

يمكن استخدامه عمومًا في المناطق التي يُستخدم فيها الأسمنت البورتلاندي العادي ، كما أنه مناسب للاستعمال في المناطق المعرضة للمياه الكبريتية مثل اعمال إنشاءات السدود ، والأنفاق ، وإنشاء الموانئ ، وقنوات الري ، وكيماويات البناء ، حيث ان نسبة C3A في هذا الاسمنت تقل عن 5%.

المنتج

اسمنت آبار النفط : صنف جي ، نوع MSR  و HSR

معياري عادي

API SPEC Q1 and API SPEC 10 A

الاسمنت نوع G  هو المنتج الذي يتم الحصول عليه عن طريق نوع واحد أو أكثر من كبريتيد الكالسيوم مع كلينكر الأسمنت البورتلاندي كمادة مثبطة. ويتكون بشكل رئيسي من سيليكات الكالسيوم الهيدروليكي.

في إنتاج الأسمنت من النوع G ، يجب عدم استخدام أي إضافات أخرى غير الكلينكر وكبريتات الكالسيوم. هذا النوع من الأسمنت مصمم بشكل أساسي لأسمنت البئر. اسمنت آبار البترول له أنواع مثل لديها قدرة تحمل الكبريتات المتوسطة (MSR)  واخرى لديها مقاومة الكبريتات العالية.

منتجات اخرى:

خبث المعادن (كلينكر)

مادة كلينكر الأسمنت البورتلاندي المقاوم للكبريت

كلينكر منخفض القلوية

الأسمنت نوع  ASTM I / II ASTM C150

في حالة الطلب الخاص ، يمكن توريد أنواع الأسمنت المذكورة أعلاه مع تخفيض الكروم ، بما يتماشى مع توجيهات وقوانين المفوضية الأوروبية 2003/53/CE.