Index
ورود کاربر
Telegram RSS ارسال به دوستان نسخه چاپی ذخیره خروجی XML خروجی متنی خروجی PDF
کد خبر : 158219
تاریخ انتشار : 10 آذر 1390 0:0
تعداد مشاهدات : 181

توليد سيمان؛ از ديروز تا امروز

زهرا اولادي
وقتي صحبت از هر ماده معدني به ميان مي آيد، همواره در ابتدا اين سئوال در ذهن ايجاد مي شود كه ماهيت و ساختار آن چيست؟ چه وقت و چگونه توسط بشر كشف و از چه زمان به كار گرفته شده؟ چه روند تكاملي را طي كرده و هم اكنون چه كاربردهايي دارد؟ چشم انداز و آينده اين ماده چگونه است؟ و... سيمان هم مستثني از اين موارد نيست و با توجه به نقش مهم اين ماده در زندگي امروز بشر، هنگامي كه صحبت درباره آن به ميان مي آيد، كنجكاوي درباره ماهيت، تاريخچه كشف و روند تكاملي و... آن دوچندان مي شود. از اين رو، در گزارشي مختصر و مفيد، ويژگي ها، تاريخچه، سير تكاملي و... سيمان را مورد بررسي قرار داده ايم. سيمان چيست كلمه سيمان از يك لغت لاتين به نام سمنت (cement) گرفته شده و ماده اي است كه خاصيت چسبانندگي مواد به يكديگر را دارد و در حقيقت واسطه چسباندن است. اين ماده، مجموعه اي از مواد شيميايي است كه در انواع سازه هاي مختلف براي پيوند اجزاي ساختمان مورد استفاده قرار مي گيرد و بهم چسباندن اجزاي ساختمان و ايجاد يكپارچكي و افزايش استحكام و مقاومت آن در مقابل فشارهاي گوناگون مهم ترين كاربرد آن است. اين ماده، تركيبي است از اكسيد كلسيم (آهك) با ساير اكسيدها مانند اكسيد آلومينيوم، اكسيد سيليسم، اكسيد آهن، اكسيد منيزيم و اكسيدهاي قليايي كه تركيبي با آب دارند و در مجاورت با هوا و در زير آب، به تدريج سخت شده و مقاومت بالايي دارد، به طوري كه در مدت زماني (حدود 28 روز) كه در زير آب بماند، مقاومتي حداقل 250 كيلوگرم بر سانتيمتر مربع خواهد داشت. تركيبات سيمان رايج ترين و پرمصرف ترين سيمان مورد استفاده در صنعت ساختمان سازي، اعم از پل، تونل، راه سازي يا ساختمان و... همان سيمان پرتلند است. موادي كه براي پخت سيمان به كوره مي روند از دو ماده اصلي شامل خاك رس و سنگ آهك تشكيل شده اند، اما اگر بخواهيم به طور مجزا مواد تشكيل دهنده سيمان را بيابيم، اين مواد عبارتند از: آهك زنده، سيليس، اكسيد آلومينيوم، اكسيد منيزيم و مواد ديگر. اين مواد، براساس جنس سيمان و ساير مشخصات فني آن، با نسبت هاي مختلف وارد كوره شده و تبديل به سيمان مورد نظر مي شود. انواع سيمان سيمان برحسب مشخصات و نوع تركيبات مواد، انواع متفاوتي دارد و هر كدام از انواع سيمان برحسب خواصي كه دارند، داراي كاربرد خاصي هستند كه استفاده از آن براي سدسازي و پل سازي و ساير كارهاي عمراني، از آن جمله هستند كه برخي از انواع سيمان عبارت است از: ـ سيمان تيپ يك(پرتلند معمولي): عموما براي مصارفي كاربرد دارد كه نيازمند ويژگي هاي خاصي از بتن نباشند. از اين نوع سيمان در ساختن پياده روها، روسازي جاده ها، پل هاي بتن مسلح، راه آهن، مخازن، لوله هاي آب و ملات ساختمان هاي بنايي استفاده مي شود. ـ سيمان تيپ 2: از اين سيمان در ساختمان هاي حجيم استفاده مي شود تا هنگام گرفتن بتن، حرارت كمتري ايجاد شود و حجم بتن هم كمتر باشد. ـ سيمان زودگير: اين نوع سيمان در مدت كوتاهي (يك هفته يا كمتر) مقاومت زيادي بدست مي آورد. اين سيمان نسبت به سيمان نوع يك، هنگام گرفتن، حرارت بيشتري توليد مي كند. از اين سيمان زماني استفاده مي شود كه بخواهند زودتر از معمول قالب را برداشته و از بتن استفاده كنند. ـ سيمان ديرگير: اين سيمان هنگام گرفتن، حرارت خيلي كمتري توليد مي كند و موارد استفاده آن هم زمان هايي است كه شدت و مقدار حرارت توليد شده اهميت دارد. بتني كه با اين سيمان ساخته مي شود آهسته تر افزايش مقاومت پيدا مي كند و ديرتر مي گيرد. كاربرد اصلي اين نوع سيمان در ساختمان هاي حجيم بتني است. سيمان هايي كه براي درزگيري چاه هاي نفت به كار مي روند و عمده آنها در برابر دماها و فشارهاي بالا مقاوم هستند هم از اين نوع هستند. ـ سيمان ضدسولفات: اين سيمان زماني به كار مي رود كه بتن در تماس شديد با سولفات ها قرار داشته باشد. ـ سيمان سفيد: براي استفاده در سطح ساختمان ها و مواقعي كه استفاده از سيمان هاي بدون رنگ با مقاومت هاي بالا مورد نياز باشد، كاربرد دارد. در سيمان سفيد به جاي خاك رس از كائولن استفاده مي شود. تيتانيوم و منگنز از جمله موادي هستند كه سفيدي اين نوع سيمان را خراب كرده و موجب كاهش جذابيت بازار آن مي شوند. ـ سيمان پرتلند پوزولاني: از اين سيمان در ساختمان هاي بتني معمولي و بيشتر در مواردي كه مقاومت متوسط در مقابل سولفات ها و حرارت هيدراتاسيون متوسط مورد نظر باشد، استفاده مي شود. ـ سيمان پرتلند آهكي: در تهيه ملات و بتن در تمامي مواردي كه سيمان پرتلند نوع يك به كار مي رود، قابل استفاده بوده و دوام بتن را در برابر يخ زدن، آب شدن، املاح يخ زا و عوامل شيميايي افزايش مي دهد. ـ سيمان بنايي: براي استفاده در مواقعي كه ملات بنايي با مقاومت هاي كمتر از سيمان پرتلند نوع يك مورد نياز است كاربرد دارد. ـ سيمان هاي نسوز 450، 500 و 550: حاوي 40 تا 80 درصد ALho3 با اتصال هيدروكسيلي و فازهاي كلسيم آلومينات بوده و به منظور مصرف به عنوان ماده نسوز در صنايع حرارتي و آتمسفرهاي احياي هيدروژن به كار برده مي شود. ـ سيمان هاي پرتلند ضدآب: اين سيمان كه به رنگ سفيد ـ خاكستري توليد مي شود، انتقال مويينه آب را تحت فشار ناچيز يا بدون فشار، كاهش مي دهد، اما مانع انتقال بخار آب نمي شود. تاريخچه سيمان سمنت (cement) واژه اي است كه از لغت سمنتوم رومي گرفته شده، قدمت آن به پيش از ميلاد مي رسد و مصرف آن در ساختمان پانتئون شهر رم در ايتاليا كه مربوط به 27 سال قبل از ميلاد است، ديده شده، اگرچه از زمان هاي بسيار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوي با استفاده از سيمان در ساخت بنا سود مي جستند، اما كشف سيمان به شكل امروز مربوط است به يك نفر بناي انگليسي بنام ژوزف اسپدين كه از پختن آهك و خاك رس در حرارت بالا و آسياب كردن آن موفق شد، ابتدايي ترين نوع سيمان را كشف كرده و آن را در 21 اكتبر 1824 بنام خود در انگلستان ثبت كند و نام محصول بدست آمده را سيمان پرتلند گذاشت. وي اين ماده را ابتدا براي ساخت فانوس دريايي مورد استفاده قرارداد. علت اين نام گذاري، شباهت ظاهري و كيفيت بتن هاي توليد شده از سيمان هاي اوليه به سنگ هاي جزيره پرتلند در دورست انگليس بوده و تا به امروز براي سيمان هايي كه از مخلوط كردن و حرارت دادن مواد آهكي و رسي و مواد حاوي سيليس، آلومينا و اكسيد آهن و توليد كلينكر و در نهايت آسياب كردن كلينكر بدست مي آيد، استفاده مي شود، البته قبل از ژوزف اسپدين اشخاص ديگري در فرانسه و انگلستان از پختن خاك رس و سنگ آهك محصولات مشابهي بدست آوردند، اما هيچ كدام كار خود را دنبال نكرده و محصول خود را به ثبت نرساندند. تاريخ سيمان قرون 18 و 19 زمان كشف بسياري از پديده ها بود و توجه زيادي به پديده هاي علمي و طبيعي توسط دانشمندان و محققان مي شد. يكي از پديده هايي كه مورد توجه زيادي بود، گيرايش و سخت شدن ملات ها بود. از جمله اين مواد، خواص هيدروليكي ملات ها بود. در اواخر قرن 18 به منظور آشنايي با خواص هيدروليكي ملات هاي ساختماني، گام هاي موثري توسط جواني به نام جان اسميتون برداشته شد و در سال 1769 ميلادي هم مطالعاتي در زمينه خواص تركيبي موجود در خاك رس، گيرايش هيدروليكي و خاصيت سخت شدن اين تركيبات بعمل آمد كه در نتيجه مواد جديد حاصله، سيمان نام گذاري شد. پس از نتايج بدست آمده، در سال 1802 ميلادي، اولين كارخانه سيمان در انگليس احداث شد كه با تلاش يك شيميدان معروف به نام فردريچ جان، با افزايش كيفيت پخت سيمان و همچنين ازدياد درجه حرارت دماي كوره و خردايش بهتر مواد، سيمان مرغوب تري حاصل شد، اما در نهايت اين ژوزف آسپدين بود كه 22 سال بعد، يعني در سال 1824، موفق شد از پخت مخلوط سنگ آهك و خاك رس در درجه حرارت بالا، به نوعي آهك آبي بي نظير دست يابد. تاريخچه سيمان در ايران مطالعات تاريخي نشان مي دهد كه ايرانيان هم همانند فينيقي ها و يوناني ها و رومي ها، قادر به تهيه ملات هاي آبي بوده اند كه توانايي تحمل فشار و انسجام خود را در مجاورت آب حفظ مي كرده است، آثار باقيمانده اي مانند سدها و پل هاي عظيم در مناطق مختلف ايران همچون سد ايزدخواست كه اولين سد قوسي جهان به شمار مي رود، سد كرخه و سد شادروان، ثابت مي كند كه ايراني ها از ديرباز خواص هيدروليك آهك را مي شناخته اند، حتي پختن آهك را رومي ها از يوناني ها و يوناني ها از ايرانيان فرا گرفتند، زيرا قديمي ترين ملات آهكي در ايران كشف شده، چيني ها هم پختن سنگ آهك را مي دانستند و 2000 سال پيش در ساختن برج هاي ديوار چين، از ملات آهكي استفاده مي كرده اند، اما ملات هاي ايران خيلي قديمي تر از اين زمان هاست. اقوام ساكن در مناطق شمالي خليج فارس از نوعي ساروج استفاده مي كردند كه خواص هيدروليكي جالب و مقاومت بالايي دارد. معروف ترين اين ساروج ها، ساروج خمير است كه در بندر خمير تهيه مي شد و هنوز تاسيسات بندري ساخته شده با اين نوع ملات در نقاطي از بندر لنگه و بندر بوشهر پابرجا هستند. در عصر حاضر، اولين كارخانه سيمان كشور در سال 1312 در شهر ري در نزديكي تهران با ظرفيت روزانه 100 تن احداث شد. با گذشت زمان و افزايش تقاضا براي اين محصول، نياز به كارخانه هاي ديگر آشكار شد. بر اين اساس در سال 1314، كارخانه ديگري با ظرفيت روزانه 200 تن خريداري و در سال 1315 در جوار كارخانه قبلي عمليات ساختماني آن شروع و در سال 1316 بهره برداري از واحد دوم آغاز شد. توليد و صادرات سيمان ـ ظرفيت توليد سيمان كشور: در حال حاضر، تعداد واحدهاي سيماني در داخل كشور بيش از 63 كارخانه است كه 94 كوره پخت در آنها فعال و 6 واحد ديگر هم امسال افتتاح مي شود كه 5/9 ميليون تن به ظرفيت قبلي كشور اضافه خواهد كرد. براساس اعلام اداره كل صنايع معدني وزارت صنعت، معدن و تجارت، توليد سيمان كشور در سال گذشته نسبت به سال 88 بالغ بر 3/18 درصد افزايش داشته و در مقايسه با هدف برنامه پيش بيني شده 5 درصد بيشتر بوده است. يکي از مديران وزارت صنعت، معدن و تجارت در اين بخش مي گويد: در حال حاضر ظرفيت توليد سيمان كشور 72 ميليون تن است كه قرار است با راه اندازي طرح هاي جديد سيماني امسال، 5/9 ميليون تن ديگر به اين ظرفيت افزوده شده و اين ميزان به 5/81 ميليون تن برسد. براساس اين اعلام، امسال بين 68 تا 70 ميليون تن توليد سيمان در كشور انجام مي شود. ـ صادرات سيمان كشور: بنابر اعلام اداره كل صنايع معدني وزارت صنعت، معدن و تجارت، در حالي كه در سال 89 ميزان صادرات سيمان كشور به ديگر كشورها بين 8 تا 9 ميليون تن بوده، پيش بيني مي شود، صادرات اين محصول امسال به 15 ميليون تن افزايش يابد. بر اين اساس، تاكنون بيشترين ميزان صادرات سيمان ايران به كشورهاي همسايه مانند عراق، جمهوري آذربايجان و حوزه خليج فارس انجام مي شد، اما با تاسيس شركت صادرات سيمان كشور در دو سال اخير، با هماهنگي و همكاري مسئولان وزارت صنايع و معادن و انجمن صنفي صنعت سيمان، امسال واحدهاي سيماني، ورود به بازارهاي منطقه آفريقا را در دستور كار قرار داده اند. دبير انجمن صنفي كارفرمايان صنعت سيمان هم در اين خصوص اظهار مي دارد: ميزان صادرات مجموع سيمان و كلينكر در سه ماهه نخست سال جاري بالغ بر 2 ميليون و 576 هزار و 632 تن بود كه اين ميزان نسبت به مدت مشابه سال 89 رشد 12 درصدي داشته است. مصارف داخلي سيمان سال گذشته ميزان مصرف داخلي سيمان حدود 50 ميليون تن اعلام شد كه اين ميزان، از مصرف سرانه بالاي اين محصول در مقايسه با كشورهاي همسايه و رقم پايين آن در مقايسه با كشورهاي اروپايي و آمريكايي حكايت دارد. اين امر نشان مي دهد، با وجود سرمايه گذاري گسترده دولت و بخش خصوصي در اين صنعت، همچنان پتانسيل زيادي براي سرمايه گذاري در خصوص تامين بازار سيمان ايران و كشورهاي همسايه وجود دارد. جايگاه توليد سيمان ايران در جهان: آمارهاي جهاني حاكي است، سهم ايران از كل توليد جهاني سيمان در سال گذشته ميلادي به حدود 7/1 درصد رسيد. به گزارش سازمان زمين شناسي آمريكا، ايران از نظر توليد سيمان در منطقه خاورميانه بعد از تركيه در رده دوم قرار دارد. توليد سيمان تركيه در سال قبل به 60 ميليون تن رسيد، همچنين در رده بندي جهاني، ايران از نظر توليد سيمان در رده هفتم قرار گرفته كه نسبت به رده كشورمان در سال 2009 ميلادي، دو درجه ارتقا يافته و از آنجا كه هزينه توليد سيمان در ايران در مقايسه با كشورهاي همسايه و كشورهاي اروپايي بسيار پايين بوده و كشورمان بعلت در اختيار داشتن منابع ارزان انرژي و فراواني نيروي كار ماهر، از مزيت نسبي در كاهش هزينه توليد سيمان برخوردار است، پيش بيني مي شود، در آينده نزديك بخصوص در زمينه تجارت جهاني، ايران به عنوان مركز توليد و صادرات اين محصول در منطقه مطرح شود. توليد سيمان در جهان هم اكنون بيشترين ميزان توليد سيمان جهان در كشورهاي چين، هند، آمريكا و ژاپن انجام مي شود. كشورهاي مذكور همراه با اعضاي اتحاديه اروپا 80 درصد سيمان توليدي دنيا را توليد و براي توليد اين محصول معدني هم برنامه هاي دقيق و سياست هاي مشخصي را پيگيري مي كنند. كشورهاي چين، هند و تركيه، همچنين عمده ترين صادركنندگان سيمان به كشورهاي منطقه به شمار مي روند و پاكستان هم پتانسيل هاي لازم براي صدور سيمان به منطقه را دارد. براساس پيش بيني سازمان هاي بين المللي معتبر، از جمله آژانس بين المللي انرژي (IEA)، به نظر مي رسد ظرفيت توليد و تقاضاي سيمان در جهان تا سال 2012 با رشدي ملايم افزايش يابد. برآورد مي شود تا سال 2012 ميلادي، توليد سيمان در جهان به حدود 3 ميليارد و 370 ميليون تن برسد. براساس اين پيش بيني تا سال 2050 ميزان توليد و مصرف سيمان در جهان به 2 برابر مقادير فعلي خواهد رسيد. با توجه به اين كه رشد روز افزون جمعيت و افزايش نياز به فضاهاي مسكوني، اداري، ورزشي، آموزشي و امري عادي و اجتناب ناپذير است، ساخت و سازها، عمليات ساختماني كه به صورت ساخت اوليه بناها، مرمت، بازسازي موقت، بازسازي كامل و... انجام مي گيرد، نيازمند علم و دانش فني، مصالح استاندارد، گروه اجرايي ماهر و تخصص، آگاهي و شناخت بروز افراد شاغل در بخش ساختمان است. از اين رو، بعلت آنكه بتن، از مصالح مناسبي براي امر ساخت و ساز بوده و اهميت بسيار بالايي دارد، لازم است شرايط توليد، مواد اوليه و ثانويه و مهم تر از همه سيمان و جايگزين هاي مناسب براي آن در توليد بتن، به طور كامل مورد مطالعه علمي، فني و مهندسي قرار گيرد تا هم از نظر بهبود مشخصات بتن و افزايش مقاومت آن پيشرفت هاي خوبي حاصل شود و هم از نظر اقتصادي، در هزينه ها صرفه جويي انجام شود. * منبع: روزنامه اطلاعات, پنج شنبه 10 آذر 1390