سیمان چگونه تولید و استخراج می‌شود؟

سیمان به عنوان یک فراورده معدنی نحوه تولید و استخراج خاص خود را دارد و کاربردهای گوناگونی را این ماده معدنی دارد.

گسترش نیوز: سیمان به عنوان یکی از مهم‌ترین فرآورده‌های معدنی همواره در طول تاریخ و در هر صنعتی به کار انسان آمده و اکنون با افزایش جمعیت و ساخت‌وساز در تمام دنیا یکی از کاربردی‌ترین مصالح برای ساخت المان‌ها و سازه‌های ساخته دست انسان به شمار می‌رود، ما اکنون قصد داریم که در گزارشی به تاریخچه و نحوه استخراج و انواع سیمان بپردازیم کع در ادامه می‌توانید این گزارش از گسترش نیوز را بخوانید:

سیمان یا سمنت (به انگلیسی: Cement) پودری نرم، جاذب آب و با قابلیت چسبندگی خرده سنگ می‌باشد که از ترکیبات پخته و گداخته شده اعم از اکسید کلسیم همراه با اکسید سیلیکون، آلومینیوم و آهن تشکیل شده است. خاصیت ملات مهیا شده از سیمان به گونه‌ای می‌باشد که به مرور زمان پس از قرارگیری در مجاورت هوا و یا زیر آب سفت و سخت می‌شود. و در ضمن دارا بودن ثبات حجم، مقاومت خود را نیز حفظ می‌کند. ملات سیمان در فاصله ۲۸ روز در زیر آب قرار گرفتن دارای حداقل مقاومت فشاری ۲۵ نیوتن بر میلی متر مربع است.

روند تولید انواع سیمان

روند تولید انواع سیمان را می‌توان به صورت ساده اینگونه بیان کرد که، سنگ آهک و خاک رس را که مواد اولیه سیمان را تشکیل می‌دهند با هم ترکیب می‌کنند و در کوره پخت سیمان تا ۱۵۰۰ درجه سانتی گراد حرارت می‌دهند، به این صورت کلینکر سیمان به‌دست می‌آید. کلینکر سیمان را به سرعت خنک کرده و دمای آن را به کمتر از ۱۰۰ درجه سانتی گراد می‌رسانند و مقدار معینی سنگ گچ به آن اضافه می‌کنند و در آسیاب خرد می‌کنند به این صورت سیمان تولید می‌شود.

البته این روند ساده شده ی تولید سیمان می‌باشد، و در دنیا به دلیل گران بودن و آلایندگی زیاد روند تولید سبمان بسیاری از کشور‌ها سبمان را تولید نمی‌کنند و ترجیح می‌دهند آن را وارد کنند

تاریخچه سیمان

سیمان یا سمنت واژه‌ای است که از واژه سمنتوم رومی گرفته شده است و قدمت آن به قبل از میلاد باز می‌گردد. و مصرف سیمان به ۲۷ سال قبل از میلاد بر می‌گردد که در ساخت ساختمان پانتئوم شهر رم در ایتالیا مشاهده شده است. در گنبد این سازه که دارای ۴۳ متر قطر می‌باشد، مخلوطی از خرده سنگ و آهک پخته به کار گرفته شده است.

"ژوزف اسپدین" نام شخصی است که ابتدایی‌ترین نوع سیمان که به شکل سیمان امروزی می‌باشد را کشف نموده و آن را به تاریخ ۲۱ اکتبر سال ۱۸۲۴ در انگلستان تحت عنوان "سیمان پرتلند" به ثبت رسانید. علت نامگذاری سیمان پرتلند آن است که واژه سیمان از لغت سمنتوم رومی گرفته شده است و منظور از پرتلند شباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس است.

تاریخ تولید سیمان در ایران

تا کنون تاریخ مصرف سیمان در ایران به طور دقیق مشخص نشده است اما آنچه که مشخص است این است ورود سیمان به ایران توسط خارجی‌ها بوده است و از آن در ساخت بناهایی چون کلیساها، سفارتخانه‌ها و تاسیسات بندری مورد استفاده قرار گرفته است.

همزمان با تحولات صنعتی جهانی دیگر کمیت و کیفیت محصولات سنتی جوابگوی نیازها نبود. بنابراین، با توجه به آن که سیمان کالایی ارزان و مقرون به صرفه بود بیشتر در جهت احداث پل ها، تونل‌ها و ایستگاه‌ها مورد استفاده قرار گرفت.

اجزای تشکیل دهنده سیمان

همانطور که پیش‌تر اشاره شد، اساسا مواد اولیه سیمان به وسیله ترکیبات اصلی، مواد اصلاح‌کننده و مواد افزودنی تقسیم بندی می‌گردد.

ترکیبات اصلی سیمان از Al۲O۳، SiO۲، CaO و Fe۲O۳ تشکیل شده است که از میان آنها تنها CaO از ترکیبات آهکی می‌باشد و سایر آنها از ترکیبات رسی به شمار می‌روند.

مواد اصلاح‌کننده سیمان تنها در صورتی مورد استفاده قرار گرفته می‌شود که درصد ترکیبات اصلی در ترکیبات آهکی و رسی کامل نباشد. سنگ سیلیس، بوکسیت و سنگ آهن از جمله مواد اصلاح‌کننده می‌باشند.

مواد افزودنی خود دارای سه ماده گچ، پوزولان و سرباره یا خاکستر بادی می‌باشد.

شیمی ترکیبات سیمان

مواد خام تشکیل دهنده سیمان در کوره با یکدیگر ترکیب شده و به جز مقداری آهک آزاد باقی مانده که فرصت کافی برای فعل و انفعال نداشته است، ترکیب شیمیایی جدید و پایداری حاصل می‌شود.هنگام خنک‌سازی مصالح، بر اساس سرعت خنک‌سازی مواد به صورت بلوری و بی‌شکل در می‌آیند. دانه‌های بی‌شکل شیشه‌ای با آن که یک فرمول شیمیایی دارند، دارای خواص متفاوتی می‌باشند.

انواع سیمان

اگر بخواهیم به انواع سیمان بپردازیم، باید اختصارا به نام آنها اشاره کنیم. از انواع سیمان عبارتند از: سیمان پرتلند تیپ یک، سیمان پرتلند تیپ دو، سیمان پرتلند تیپ سه، سیمان پرتلند تیپ چهار، سیمان پرتلند تیپ پنج، سیمان پوزولان، سیمان آمیخته، سیمان برقی، سیمان رنگی، سیمان سفید، سیمان سرباره‌ای ضد سولفات، سیمان پرتلند آهکی، سیمان بنائی، سیمان نسوز، سیمان چاه نفت، سیمان پرتلند ضدآب و سیمان باگیرش تنظیم شده، که در ادامه به تعریف تعدادی از انواع سیمان می‌پردازیم.

1. سیمانهای چاه نفت:

این سیمانها برای درزگیری چاه‌های نفت به کار می‌روند، عمده این نوع سیمانها دیرگیر بوده و در برابر دماها و فشارهای بالا مقاوم می‌باشند. این سیمان ممکن است در حفره چاه‌های آب و فاضلاب نیز به مصرف برسد

1. سیمانهای پرتلند ضدآب:

این سیمان به رنگ سفید، خاکستری تولید می‌شود، این نوع سیمان انتقال مویینه آب تحت فشار ناچیز یا بدون فشار، کاهش می‌دهد ولی جلوی انتقال بخار آب را نمی‌گیرد

1. سیمان‌های باگیرش تنظیم شده:

سیمان با گیرش تنظیم شده به گونه‌ای کنترل و ساخته می‌شود که می‌تواند بتنی با زمانهای گیرش از چند دقیقه تا یک ساعت تولید کند.

1. سیمان سفید:

برای استفاده در سطح ساختمانها و مواقعی که استقاده از سیمانهای بدون رنگ با مقاومتهای بالا موردنیاز باشد، از این سیمان در تولید انواع سیمانهای رنگی استفاده می‌شود.

1. سیمان نسوز:

حاوی بیش از ۴۰۵ A۱۲O۳ با اتصال هیدروکسیلی و فازهای کلسیم آلومینات، برای مصرف به عنوان ماده نسوز در صنایع حرارتی استفاده می‌شود.

روش نگهداری و انبار سیمان

سیمان باید به صورت خشک نگهداری شود و هوای مرطوب برای آن مضر است. حداکثر زمان انبار کردن سیمان به مکان و شرایط هوا وابسته می‌باشد. به گونه‌ای که اگر سیمان در ظروف غیرقابل نفوذ هوا جای داده شود، می‌توان آن را تا مدت نامحدودی نگه داشت. اگر سیمان در سیلو به صورت فله و در شرایط مناسب نگهداری شود، به مدت ۳ ماه قابل مصرف می‌باشد. و چنانچه، سیمان در کیسه‌های کاغذی سه لا تحت شرایط مطلوب نگهداری شود، پس از ۴ تا ۶ هفته حدود ۲۰ درصد از مقاومت خود را از دست می‌دهد.