مدخل في صناعة الاسمنت- مصنع ينبع

­­­­­

الإهـــــــــــــــــــــداء


إلى مهندسي التدريب أصحاب الخبرة والعطاء...
إلى إدارة التدريب بشركة إسمنت ينبع ...
إلى منسوبي شركة إسمنت الرياض ...
إلى كل من ساهم في النجاح ...

نهدي هذا العمل الذي لم ينجح إلا تحت رعايتهم
المقدمة
بسم الله الرحمن الرحيم
والحمد لله رب العالمين والصلاة والسلام على رسوله الكريم محمد بن عبد الله وعلى آله وصحبه الصالحين ... أما بعد .
تعتبر صناعة الأسمنت في عصرنا الحاضر من أهم الصناعات الحديثة , حيث تعمل دورًا هامًا في تقدم النهضة العمرانية , وكما هو الملاحظ في وجود المباني والمدن الاقتصادية , فإن الحاجة إلى صناعة الإسمنت تزداد بازدياد الكثافة السكانية والحاجة إلى بناء مدن اقتصادية جديدة سنة بعد سنة .
ولهذا السبب قمنا بالتدريب على كيفية صناعة الإسمنت في مركز التدريب بشركة إسمنت ينبع (YCC) لمدة ثلاثة أشهر من الجانبين النظري والعملي , ولهذا قد تم استخلاص هذه الفترة بهذا التقرير الذي يشمل بين طياته الجانب العملي والنظري والذي أسميناه باسم :

صناعة الإسمنت

الجانب النظري:
كانت الفترة للجانب النظري خمسة أسابيع تم فيها التعرف على كيفية صناعة الإسمنت من بداية استثمار المحاجر حتى تعبئة الأكياس الإسمنتية , بالإضافة إلى دور المختبر وضبط الجودة في الإنتاجية مع ملاحظة المشاكل التي تواجه المصنع وتقلل إنتاجيته عن الحد المطلوب مع محاولة إيجاد الحلول لها .وقد اشترك فيه جميع مهندسي الإنتاج وجماعة المختبر والمحاجر.

الجانب العملي:
وكانت الفترة للجانب العملي سبعة أسابيع تم فيها تقسيم المجموعة إلى عدة مجموعات :
مجموعة الإنتاج : وقد شملت مهندسي الإنتاج حيث تم التركيز على عمل المهندسين في المصنع والمهام الموكلة إليهم وكيفية التحكم في إنتاجية المصنع كمًا ونوعًا , واستكشاف المشاكل مع حلولها .
مجموعة المختبر والجودة : وقد شملت مهندس إنتاج واحد مع فنيي المختبر حيث تم التركيز على التحارب التي يقوم بها الفني وطريقة العمل وعدد مرات تكرارها والأسباب في ذلك مع إعطائهم تجارب يقومون بها .
مجموعة المحاجر والجودة : وقد شملت المهندس الجيولوجي حيث تم التركيز على كيفية استثمار المحاجر بالطريقة الصحيحة واستكشاف المنطقة للمواد الأولية وكيفية قلعها .

مجموعة الإنتاج : م. عبد العال الخزعل.
م. مانع الهاشل .
م. محمد الوادعي .
مجموعة المختـــبر والجودة: م.عبد المحسن العمر
حفظي الشهري
علي السلمان
مجموعة المحاجر والجودة: م. علي أبو طالب









السلامة
المهـــــــــــــنية



الأمن والسلامة المهنية

مقدمة:
تعتبر السلامة المهنية والأمن الصناعي من أكثر المواضيع أهمية وخاصة في المصانع الحديثة،حيث توليها الإدارات أهمية كبيرة وذلك لعلاقتها بسلامة وصحة العامل وأيضا بسلامة المنشأة.
وإستراتيجية السلامة المهنية تكمن في ثلاث عناصر:
1. العامل ـــــــ ويأتي بالمرتبة الأولى للحفاظ عليه فعالا ومبدعا وقادرا على أداء واجبه العملي على أتم ما ينبغي.
2. المنشأة ـــــــ وهي الوحدة الأساسية الصناعية( الاقتصادية ) والتي ترتبط بشكل مباشر في عمليات الإنتاج إضافة إلى تأمين مستوى معيشي أفضل لعامل الإنتاج
3. المنتج ــــــــ كمًا ونوعًا .
تعريف السلامة المهنية :
هي فرع من فروع المعرفة أساسيه مجموعه من النظم والتدابير التي بموجبها يتم حماية العامل والمنشأة من الأخطار والإصابات المحتملة أثناء العمل .
أهداف السلامة المهنية :
· دراسة العوامل المؤثرة على صحة وإنتاج الإنسان.
· دراسة واقع عمل الآلات والمواد المستخدمة في الإنتاج وانعكاس ذلك على صحة الإنسان .
· وضع الإجراءات لإزالة العناصر الضارة بالإنسان وبما يتماشى مع أهمية زيادة مردود الإنتاج للمنشأة .



الغاية من السلامة :
تشمل عدة نقاط ونذكر منها :
· التعرف بطرق الوقاية من الحوادث والإصابات .
· تزويد الآلات بوسائل الوقاية اللازمة .
· حصر العمليات التصنيعية والإنتاجية الخطرة ،ووضع الأسس لحمايتها .
· تصنيف مختلف الأعمال وتبيان الظروف الطبيعية لها .
· تنظيم الحركة ومكان العمل بناء على حركة المواد وتسلسل مراحل الإنتاج .
· عمل برامج مكثفة في مواقع العمل وإكساب العاملين مهارات في طرق الوقاية .
· وضع البرامج الوقائية الهادفة لتحسين واقع العمل المهني والصحي وتحسين ظروف العمل ورفع الإنتاجية بتقليل ضياع الوقت
فروع السلامة المهنية :

1. الأمن الميكانيكي : ويختص بطرق الوقاية من الأخطار الميكانيكية الناتجة عن الآلات والعدد اليدوية والميكانيكية ومجمل الظروف المسببة لذلك .
2. الأمن الكهربائي : ويركز على طرق الوقاية من أخطار الكهرباء ويهتم بوضع لوائح تعليمات للوقاية من الأخطار الكهربائية .
3. الأمن الكيميائي : ويركز على طرق الوقاية من الأخطار الناتجة عن مداولة المواد والعمليات الكيميائية أيضا.


الإصابات

تعريف :
هي ذلك الحادث الغير متوقع والذي ينتج عنه تلف من درجة معينه للإنسان أو الآلة ويؤخر سير العمل .

أنواع الإصابات :

1. مباشرة :ناتجة عن التعرض الفجائي لحادث يؤدي إلى ضرر مثل : سقوط مادة كيميائية حارقه على جسم الإنسان... ألخ .
2. غير مباشرة : ناتجة عن ممارسه العمل لفترة طويل في مكان ما يتعرض فيه العامل لمواد ضاره دون الأخذ بالشكل الجيد لمستلزمات الوقاية الصحية /الفردية كانت أو الجماعية /المفترضة.
حيثيات الإصابة :
تدرس المواضيع الهامة التالية في حينه :
- مكان وقوعها (مقدار الضرر) تحديد الأجهزة والأدوات التي سببت الحادث .
- تحديد كيفية حدوث الإصابة .
- نوع الحادث :حرق، جرح ، صعق ، اختناق.
- مدى انتشارها كما هو الحال في الأمراض المهنية .
- تكرار الحادثة .
- ناتج الحادث النفسي .

أسباب الحوادث والإصابات في العمل :

- قلة التوجيه وضعف التدريب من قبل المختصين المتخصصين لهذا الغرض .
- ضعف الخبرة لدى العاملين (ضرورة الانتباه إلى إعداد الكادر وتأهيله وتدريبه لما يتناسب مع تطوير الآلة التي يعمل عليها ).
- سلوك العامل أثناء العمل (يجب أن يتصف العامل بالاتزان والجدية وعدم العبث والمزاح أثناء العمل واتخاذ وظيفة العمل المناسبة لضمان عدم تعرضه للإصابة ).
- الحالة الصحية للعامل (مراعاة واقع العمل الصحي بما يتناسب مع واقع العمل المنسوب إليه).
- الحالة النفسية للعامل (مراعاة الحالة النفسية وتفهمها والتعامل معها بما يتناسب مع مصلحة العمل ).
- عدم استعمال وسائل الوقاية الفردية (الخوذة ، الكمامة ، النظارة الوقائية ، .....الخ).
- عدم وجود وسائل وقاية الآلة ( أغطية نواقل ، حبال أمان ، حواجز........الخ).
- إهمال الصحة وعدم التقيد بمعلومات الطبيب.



المواد وأدوات العمل المستخدمة

المواد المستعملة في التصنيع :

- عدم المطابقة للمواصفات .
- مواد كيميائية لها تأثير سمي .
- أحماض .
- غازات.
الآلات
آلات قديمة :

- أجهزة متحركة /نواقل / مواد /محاور....الخ.
- تجاوز الحدود القصوى لحمولة الآلة .
- إهمال الصيانة الخاصة بالآلة .
- الانفجاريات اللاتي قد تحدث نتيجة أعطال أو انحراف أداء داخل الآلة.

مكان العمل:
- الحيز المناسب لظروف العمل وحركة العاملين .
- ترتيب الآلات ومستلزمات العمل لما يناسب ظروف العمل وعدد العاملين
- حرارة الموقع ودرجة الرطوبة النسبية .
- نظام التهوية.
- نظام الإضاءة.
- مواضيع أخرى.


الضجيج في مواقع العمل
نتائج وأثار الضجيج تؤدي إلى حدوث إرهاق وصداع وتعب لذا يعتبر الضجيج عامل مساعد للحوادث والإصابات ويؤدي مع الزمن إلى نقص القدرة وعلى السمع أيضا.

أنواع الضجيج:
1- ضجيج طبيعي:-
مثل: حركة السيارات أو الحركة بشكل عامل.
2- ضجيج صناعي:-
مثل الآلات في مواقع العمل.

الأداء الخاطئ أو ضعف المهارة :
يلاقي هذا الموضوع الاهتمام الكبير بوضع برامج تدريبية ناجحة مع المتابعة والتوجيه وتكرار الدورات والنوعية المتخصصة ….الخ.

مستوى أداء وتقييم أعمال السلامة المهنية

مستوى التطبيق يحدد بعاملين أساسيين:
1- معدل تكرار الإصابة لـ ( 1000 ) عامل خلال فترة زمنية محددة.
2- متوسط عدد الأيام المفقودة الضائعة.
- معدل تكرار الإصابة = عدد الإصابات ×1000÷ متوسط عدد العمال.
- متوسط عدد الأيام المفقودة = عدد الأيام الضائعة بسبب الإصابات ÷ عدد الإصابات التي أقعدت العامل عن العمل.

اثر حوادث العمل على الإنتاجية الساعية

-الإنتاجية الساعية = كمية الإنتاجية ÷ عدد ساعات العمل.
أي أن الإنتاجية الساعية تتأثر بحجم الإنتاج وعدد ساعات العمل.
- هناك ارتباط وثيق مابين ساعات العمل وعدد الحوادث وذلك بسبب توقف المصابين عن الإنتاج.

تنظيم الأعمال المرتبطة بمنع أو إقلال الحوادث

يجب تنظيم أعمال السلامة وبرامجها وتابعتها وتقييمها مع استمرار التوجيه لضمان ذلك كان لابد من :
1- الإشراف:
تتضمن عملية الإشراف على الأقسام الأخرى إذ أن المسئول المباشر في الأقسام هو القادر على فهم وخلق الظروف الملائمة والأنظمة الصحيحة والإشراف هنا يعني كيفية إقناع وحث وتنشيط همم المرؤوسين للإنتاج بكفاءة مع السلامة وبلا حوادث ويأتي ذلك عبر:
· الترتيب المناسب للأعمال.
· التخطيط للعاملين .
· تحديد الوظائف والأعمال.
· الإشراف والمتابعة عند التنفيذ.
· التقييم بعد التنفيذ.
على أن تكون السلامة القاسم المشترك لكل الخطوات السابقة.

2-واجبات لجنة السلامة العامة:
· وضع لوائح الأمن الصناعي مبين فيها التعليمات بشكل واضح.
· تصميم التقارير والسجلات والخاصة بالحوادث.
· إعداد البرامج التدريبية بالتنسيق مع مسئولي التدريب والأقسام .
· إعداد التقارير الدورية عن الحوادث .
· عمل دراسات دورية مبنية برسوم إحصائية وتقييم نتائج الإجراءات المستخدمة.

3- الأقسام التي يمكن أن تشارك في عملية السلامة المهنية:

· الشؤون الإدارية:
(نماذج وتقارير , إعداد لوائح , تفريغ نتائج , إعداد إحصائيات).
· إدارة التدريب:
(المشاركة في دراسة الاحتياجات الخاصة بمواضيع سلامة العامل والمنشأة وإعداد وتنفيذ برامج التدريب).

4- الإدارة العليا.
مجموعة الوظائف التي تملك وضع سياسات وتعليمات وتملك إلزام العاملين بتنفيذ هذه التعليمات بما يناسب مع ترسيخ سياسة امن سلامة العامل والمنشأة في آن واحد.

5- الإدارة الوسطى والدنيا:
يجب إتباع أساليب الإدارة الحديثة المدروسة مثل:-
· الاهتمام بالمرؤوسين ومعالجة مشاكلهم.
· العمل على رفع معنويات المرؤوسين .
· إعطاء المرؤوسين واجبات ومهام تتناسب مع قدرتهم وطاقتهم.
· الإثابة في حالة الأداء الجيد والتدريب والتوجيه مع حالة الأداء المنقوص.
· العمل الجماعي وروح عمل الفريق الواحد.



الحـــــــــــــــــــــــــرق
مثلث الحرق:
يحترق أي جسم في الكون أذا توافرت له العناصر التالية:
1) درجة حرارة الاشتعال
2) الهواء (الأوكسجين)
3) الجسم المحترق
أنواع الحرائق:

الحرائق الناتجة عن مواد صلبة: (أخشاب , ورق , نفايات......الخ)
الحرائق الناتجة عن مواد سائلة: (النفط ومشتقاته , محاليل كيميائية.........الخ).
الحرائق الكهربائية : (مس وشرارات كهربائية , انفجارات في بعض القواطع).

مواد الإطفاء:

· الماء: لا يستخدم في إطفاء حرائق النفط وبعض المواد الكيميائية.
· CO2: غير قابل للاشتعال ( أثقل من الهواء ).
· الرغوة الكيميائية: وهي فقاعات مملوءة بثاني أكسيد الكربون .
· المساحيق الكيميائية: وهي مواد إطفاء فعالة في حالة حريق الزيوت

الأحماض الكيميائية الخطرة:
1) HNO3حمض الازوت:
- إذا كان مركزا يؤدي إلى حرق المواد القابلة للاشتعال ويستحسن تخزينه في قوارير زجاجية.
- في حالة الحريق يجب لبس قناع واقي خاص ضد أكاسيد الازوت.
2) H2SO4حمض الكبريت:
- خطر عندما يكون مركزا ويستحسن عزله عن المواد القابلة للاشتعال.
- في حالة الحريق يمكن إطفاءه بأي شكل من الأشكال.
- لاستخدم الماء في إطفاءه بأي شكل من الأشكال.

مواد كيميائية ومركبات أخرى:
- كبريت SO4 : يتشكل عند احتراق غازات خطرة , ويستحسن عزله عن الأحماض الغير مؤكسدة .
- صوديوم Na: هي مادة قابلة للاشتعال تلقائيا في الهواء ويستحسن تخزينها أسفل الرف في أوعية فولاذية مغلقة.
- البروم Br : إذا مس المواد العضوية أدى إلى حدوث حريق , ويستحسن تخزينه في قوارير زجاجية , ويعزل عن المواد القابلة للاشتعال.
- البوتاسيوم K : وهي مادة شبيهة للصوديوم من ناحية قابليتها للاشتعال تلقائيا في الهواء ويستحسن تخزينها أسفل الرف في أوعية فولاذية مغلقة.
- كبريتات الكالسيوم : يعطي ابتسامة للماء غاز الاستيلين , ويخزن في براميل حديدية وفي مكان جاف جيد التهوية , ولا يستخدم الماء لإطفاءه عند الاشتعال .
السوائل القابلة للاشتعال:
وهي عديدة وعلى رأسها النفط ومشتقاته وأيضا أنواع من الكحوليات......الخ.

بعض المواد السامة وطرق الإسعاف الأولي من تأثيراتها:
1- HNO3 : تأثيره مهيج للمجاري التنفسية وللعين وفيه خطورة على الحياة.
- الإسعاف اللازم: هواء نقي ويوضع المصاب مستلقيا على ظهره ويستنشق الأكسجين ويعالج بمرطبات طبية معروفة لدى الطبيب.
2- H2SO4 : أبخرته تهيج الغشاء المخاطي.
- يحمل المصاب إلى العيادة الطبية لغسل المجاري التنفسية بمحلول NaHCO3
3- NaOH ,KOH : تأثيره مهيج وحارق .
- الإسعاف اللازم: يحمل المصاب إلى العيادة الطبية ويجب أن يستنشق بخار الماء مضافا إليه حمض الليمون مع شرب الحليب والعسل.
4- CaO: في حالة استنشاقه يؤدي إلى حالة عطاس وبحة في الحنجرة وألام في الصدر وسعال.
- الإسعاف اللازم: يحمل المصاب إلى العيادة الطبية ويجب إن يستنشق بخار الماء ويضاف إليه حمض الليمون مع شرب الحليب والعسل.
5- املاح القصدير: سامة , ويجب على أن يتقيأ المصاب ويعطى محلول MgO في الماء , ويعطى زيت نباتي أيضا.



صناعة
الاسمــــــــــــنت صناعة الأسمنت
تقسم صناعة الأسمنت عادةً إلى ثلاث مجموعات :

1) مجموعة اقسام الإنتاج المباشر(Production) .
2) مجموعة أقسام مساعدات الإنتاج ( (Production Service
3) مجموعة أقسام الخدمات العامة ( General Service) .

1/ قسم الإنتاج المباشر(Production):
هو القسم الذي تدخل ضمنه المواد الأولية في مختلف مراحل الإنتاج من طرف وتخرج من طرف آخر مخالفة لما كانت عليه فيزيائيًا أو كيميائيًا أو الاثنين معًا.

أجزاء قسم الإنتاج المباشر :

- المحاجر
Quarry
- الكسارة
Crusher
- حقول المزج الأولي
Stacker/Reclaimer
- المجفف
Dryer
- مطحنة مواد الخام
Raw Mill
- المزج النهائي
Final Mixing
- الفرن
Kiln
- مطحنة الأسمنت
Cement Mill
- تعبئة الأسمنت
Packing House





2/ أقسام مساعدات الإنتاج المباشر :
وهي الأقسام التي تمد أقسام الإنتاج المباشر بالمساعدات المتنوعة لكي تقوم بإتمام عملها على أكمل وجه .


أجزاء قسم مساعدات الإنتاج المباشر :
- ورشة الصيانة
Work Shop
- ورشة الكهرباء
Electrical
- ورشة الأجهزة الدقيقة
Instruments
- ورشة التحلية وتدقيق المياه
desalination
- مصنع توليد الطاقة
Power Plant
- المختبر
Laboratory
- خدمة البناء
Civil








3/ أقسام الخدمات العامة
وهي التي تقوم بخدمات الإنتاج وخدمات الإنسان .
أجزاء قسم الخدمات العامة :

- المديريات
Administration
- المطاعم
Canteen
- خدمات منازل
Camp Service
- الأمن
Safety (Security)
- المستشفى
Hospital




Process Flow Chart





























تكنولوجيا صناعة الأسمنت

مراحل تصنيع الأسمنت:


1
اقتلاع الصخور
------
المحاجر
2
تكسير الصخور
------
الكسارة
3
خلط أولى الصخور المتكسرة
------
حقول المزج الأولي
4
تجفيف المواد المكسرة ( عند الحاجة)
------
المجفف
5
طحن المواد المكسرة بنسب مطلوبة
------
طواحين المواد
6
مزج وتجانس المواد المطحونة
------
صوامع التجانس
7
تهيئة المواد للحرق
------
المسخن الأولي
8
حرق المواد المتجانسة والمهيأة وإنتاج الكلنكر
------
أفران دوراه
9
تبريد الكلنكر
------
المبرد
10
تخزين الكلنكر
------
المستودعات
11
طحن الكلنكر مع إضافة الجبس
------
طواحين الإسمنت
12
تخزين الإسمنت
------
صوامع التخزين
13
تعبئة وتخزين الإسمنت
------
آلات التعبئة




جيولوجيا الصخور والتعدين
جيولوجيا الصخور

علم الجيولوجيا Geological Science
هو العلم الذي يهتم بدراسة القشرة الأرضية منذ نشأتها ومعرفه أعمارها الزمنية الجيولوجية إلى وقتنا الحاضر بمختلف تراكيبها البنيوية والطبيعية وما الأحداث التي أدت إلى ظهورها وتغيراتها.

الصفات الطبيعية للمعادن و الصخور (Physical Properties )
لكي نتمكن مــن التعرف علي المعدن أو الصخور سواء كان في الحقل أو المعمل يجب علينا معرفه بعض الصفات الطبيعية لها وهي كالآتي:
1) اللون Color:
يعتبر اللون من الصفات الفيزيائية المهمة في علم الصخور ولكن لا يعتبر اللون هو الصفة القاطعة في معرفه الصخور والمعادن
2.الملمس Feel:
نجد أن في خاصية الملمس تميزا واضحا لبعض المعادن ولكن لا نجدها في معادن أخرى ومثال ذالك
· الاوبال ------------------- ملمس ناعم
· التلك ------------------ ملمس صابوني
· البوكسايت ---------------- ملمس خشن
3. المذاق Test:
وتعتبر هذه الخاصية من الخواص المهمة في علم الصخور فمن المذاق يمكن تحديد نوعيه المعادن أو بالرائحة ومن أمثلة ذلك:
الهاليت: يمتاز بمذاق ملحي
أما بالنسبة للرائحة فهناك الكبريت ويمتاز برائحة نفاثة كبريتيه .
ويعتبر المذاق والرائحة من أهم الصفات في معرفه أنواع الصخور , ونجد هذه الخاصية يكثر استخدامها في الصخور الرسوبية .

4. الصلاده Hardness:
وهي مقاومة المعادن وقد اختار العالم النمساوي Mohs عشرة معادن بحيث يخدش كل معدن المعدن الذي يسبقه في الترتيب ويسمى مقياس موهو للصلادة :
- التلك
- الجبس
- الكالسيت
- الفلوريت
- اباتيت
- فلدسبار
- كوارتز
- توباز
- الكورندم
- الماس
أنواع الصخور
وهي تمثل بثلاث مجموعات رئيسية معروفة:
1.الصخور النارية.
2. الصخور المتحولة.
3. الصخور الرسوبية.
1)الصخور النارية Igneous Rocks:
وهي تلك الصخور التي نشأت عن طريق تصلد وتبلور الصهارة Magma وعندما تتصلد داخل الأرض تكون صخور جوفيه Plutonic .
وعندما تتصلد وتتعرض لدرجات تبريد تكون صخور ناريه بركانيه سطحيه .
ويعتمد هذا التقسيم الذي سبق على حجم الحبيبات فإذا كان التبريد بطي يحدث تبلور كبير للحبيبات وتكون حجم حبيباتها كبيره وتكون هذه الخاصية عالية التواجد في الصخور النارية الجوفية .
أما أذا تعرضت الماجما لسطح الأرض يكون هناك تبريد سريع مما يؤدي إلى حدوث تبلور سريع ويكون حجم البلورات صغير .

ويمكن تقسيم الصخور النارية اعتمادًا على عدة عوامل منها :

1- بناء على نسبة السيليكا المئوية Sio2 :
· صخور فليسه Felsic ( مثل الجرانيت ) نسبة السيليكا ( Sio2 ) أكثر من 66% .
· صخور متوسطه Intermediate ( مثل الديوريت ) نسبة السيليكا 52 – 66 %
· صخور مافية Mafic ( مثل الجابرو ) نسبة السيليكا 45 – 52 %
· صخور فوق مافيه Uitramafic ( مثل الديونيت ) نسبة السيليكا أقل من 45 %
2- بناء على نوع المجما :
· فوق المافية Uitramafic
· مافية Mafic
· متوسطة Intermediate
· فلسية Felsic

2) الصخور المتحولة Metamorphic Rocks :
وهذه الصخور تنشأ نتيجة تحول الصخور الرسوبية أو النارية ويعود السبب إلى عدة عوامل :
(الحرارة ، الضغط ، المحاليل المائية) .

وتعتمد الصخور شدة التحول على عاملي الضغط ودرجة الحرارة ولهذا السبب فإن بعض الصخور المتحولة تكون متأثرة بدرجة قليلة low change والبعض الأخر يكون متأثر بدرجة عالية من التغير high change حيث يتغير تركيبها الفلزي كيميائيا وهندسيا.
وتتصف الصخور المتحولة بخصائص مشتركة بين كل من الصخور الرسوبية والنارية فهي تشبه الصخور النارية من حيث البنية التي تكون مبلورة بشكل واضح غير أن فلزاتها تكون موجهة ومرصوصة بشكل منتظم كما أن التصفح يقربها من صفات الصخور الرسوبية .
ويقتصر استخدام الصخور المتحولة بمجالات قليلة مثل: رصف الطرق, وغايات الزينة , إلا أن خاصية التصفح تجعل مقاومتها ضعيفة.

3) الصخور الرسوبية :
وهي الصخور التي تكون نتيجة لتفتت وتحلل صخور سابقة التكوين ثم تنقل نواتج التعرية والتحلل بإحدى وسائل النقل ( ماء, جليد , رياح , الجاذبية ) إلى أحواض مختلفة .
وقسمت الصخور الرسوبية إلى :
· صخور رسوبية ميكانيكية ( الفخار , الطين , الطين الصفائحي .....الخ ).
· صخور رسوبية كيميائية ( الجبس , أكاسيد حديد , انهديريت ......الخ ).
· صخور رسوبية عضوية ( الطباشير , الجوانو , الفوسفريت......الخ).
صخور الدولومايت :

وهو عبارة عن كربونات الكالسيوم و الماغنيسيوم CaMg(CO2)2 ويزداد تواجد صخور الدولومايت في العصور الأقدم جيولوجيًا.
ولا يتكون الدولومايت بصفة أولية بل يكون نتيجة لعملية (الإحلال) وذلك عندما يحل عنصر الماغنيسيوم محل أجزاء من عنصر الكالسيوم .






التعدين
عمليات التعدين وسحب المواد :
ينقسم نظام التعدين إلى قسمين رئيسيين :
النظام المفتوح :
وهو يتتبع الخطوات التالية
· اقتلاع الصخور بدون تفجير ( بآلات متعددة ) .
· جرف وتحميل الصخور .
· نقل الصخور عن طريق الشاحنات (dampers )
· وضعها في الكسارات .
النظام المغلق :
وهو يتتبع الخطوات التالية :
· اقتلاع الصخور عن طريق المتفجرات (عملية خلخلة)
· جرف وتحميل الصخور .
· نقل الصخور عن طريق الشاحنات .
· وضعها في الكسارات.
تفجير المواد :
أساسيات في تفجير المواد :
· يجب أن تكون المواد مناسبة فقط بحيث يكون بالإمكان خلط المواد الرديئة مع الجيدة فيعطينا مواد مناسبة.
· قساوة وهشاشة المواد . بحيث لا يحتاج إلى تفجير إذا كانت المواد هشة بحيث ممكن استخراجها بدون تفجير .
· الأملاح والقلويات التي في المواد تأخذ بعين الاعتبار خصوصًا إذا المحجر قريب من الشواطئ.
· يعتمد التفجير حسب الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد .
مواد التفجير :
عبارة عن مواد كيماوية سريعة التحلل والوميض إذ أن المواد هذه سواءً كانت صلبة أو سائلة تتحول إلى غازات و أبخرة ذات أحجام مختلفة , وينتج عن هذا التحول حرارة وضغط عاليين مما يساعد على تمدد الغازات فيزيد عزم الانفجار .
اختيار مواد التفجير:
لابد من الانتباه إلى حساسية هذه المواد وكثافتها وقوتها وسرعتها ومقاومتها للماء وسعرها بالإضافة إلى توفرها ووجودها في السوق.
حساسية المواد المتفجرة :
هي السهولة التي تتفجر فيها المادة وقدرتها على أحداث عمق الحفرة , وكلما زادت الحساسية زادت الخطورة فعلى سبيل المثال مادة ( Nitroclycerin ) وهي من المواد الحساسية جدًا بحيث يجب خلطها مع مواد أخرى لتقليل الحساسية , بينما مادة الأمونيا يمكن مداولتها مع قليل من الحذر .
كثافة المواد المتفجرة :
وهي حجم المادة على الوزن , كلما زادت الكثافة زادت نسبة التفجير وذلك بسبب زيادة المسامات .
سرعة فعل التفجير :
سرعة سريان موجة الاحتراق أو الشحم في المادة المتفجرة ويتراوح من (1000 إلى 3000 ) قدم / ثانية وهذا لمادتي نترات الصوديوم مع كبريتات الفحم , أما مادة الجلاتين في ما يقارب 2300 قدم / ثانية .
مقاومة المواد المتفجرة للماء :
للمادة المتفجرة خواص مقاومة الماء أو الرطوبة المتواجدة في الصخور .
مادة الديناميت :
ويستخدم في عمليات التفجير في صناعة الاسمنت وهو على عدة أنواع :
1) الديناميت المستقيم :
وعادة يكون خليط من نيتروغليسالين و نترات الصوديوم بالإضافة إلى مواد ماصة كالخشب
طول إصبع الديناميت (8 in )
قطر إصبع الديناميت (1.25-1.8 in )
نسبة المادة الأولية فيه تتراوح من (15-60) % من الخلطة .
2) الجلاتين .

3) الديناميت الأمونيا (NH4NO3 )
وتستخدم فيها مادة الأمونيا في التفجير أقل حساسية من غيرها ويستخدم بكثرة بسبب توفره
وهي مادة سماد نتروجيني , وثابتة في درجات الحرارة العادية وتتحلل عند التفجير إلى عناصر الماء والأوكسجين والنيتروجين .
وقد اكتشف مؤخرًا خليط من زيت الوقود مع نترات الأمونيا وسمي (AN-FO) وهي عبارة عن 94 % من نترات الأمونيا و6% من الوقود , بحيث تخلط بحذر شديد آليًا .






المواد الأولية المستخدمة في صناعة الاسمنت المواد الأولية المستخدمة في صناعة الاسمنت

أ/ المجموعة الأولى ( الأساسية ) :

تعريف :
وهي المجموعة التي لا يمكن تشكيل الخلطة بدون أحد عناصرها جزءا أو كلا .
وتقسم إلى :

الحجر الجيري الكلسي LimeStone (CaCO3) :

مسئول عن تأمين مركبة CaO اللازمة للتفاعل داخل الفرن ويدخل الحجر الجير الكلسي بنسبة 75% تقريبا في خلطة المواد .

الطينة Clay :
وتدخل بنسبة %25 وهي المسئولة عن توفير ثلاث مركبات وهي :
السيليكا SiO2
الألومينا Al2O3
أكسيد الحديد Fe2O3
مكان إضافتها : ويكون في طاحونة المواد الخام : Raw Mill

ب) المجموعة الثانية (المعدلة أو المصححة ) :

وهي المواد التي تضاف إلى المجموعات الأساسية في حال فقر الطينة إلى أحد أكاسيدها
( (SiO2 - Al2O3 – Fe2O3
تكون الإضافة بهدف إزالة الانحراف الحاصل في فقر مركبات الطينة .
تضاف بنسب قليلة وذلك لان تركيز المواد المعدلة كبير جداََ.
مكان الإضافة : ويكون أيضًا في طاحونة المواد الخام.
ج) المجموعة الثالثة ( المواد المضافة):

وتقسم إلى :
إلزامية.
غير إلزامية.

أولا/ المواد الإلزامية :

مادة اٌضافة : الجبس
مكان إضافته: مطحنة الاسمنت .
كمية الإضافة : %5-3من نسبة الكلنكر .
الهدف من الإضافة : يضاف الجبس مع الكلنكر في طواحين الإسمنت بهدف تنظيم زمن التصلب للإسمنت (أي تأخير زمن التصلب) وهو ما يعرف بـ " زمن الشك ".
المؤشر على إضافة الجبس: SO3← ويكون بنسبة % 2.5-1.5

ما هو الفرق بين الجبس العادي والجبس المضاف في صناعة الإسمنت ؟

الفرق بأن الجبس العادي المستخدم بالأسواق يكون محضر بشكل صناعي أو يتبخر جزئ الماء منه بفعل الحرارة حيث يفقد خواصه الطبيعية التي تأتي فقط بوجود الماء في تركيبه
أما الجبس المضاف بالأسمنت فيكون ذو أصل طبيعي ( غير معالج ) محتفظا بخواصه الطبيعية التي تقلل من زمن تصلب الاسمنت.

ثانيا / المواد الغير إلزامية :

الرمل- الكلس النقي – البوزولانا – خبث الحديد .
* أهداف المواد المضافة :
تصنيع أنواع أخرى من الاسمنت .
الإقلال من التكلفة بهدف النافسة .
تعريف البوزولانا :

· هي طف بركاني متفتت له صفات هيدروليكية عند تفاعله مع `.Ca(OH)2
· وهي مادة فعاله نشطه عند تفاعلها مع الاحضارت الإنشائية في الصبات الخراسانية .
· تحدد نسبة البوزولانا اسم الاسمنت وذلك على النحو التالي :
% 15 عندها يسمى الاسمنت البورتلاندي البوزولاني .
% 40 عندها يسمى الاسمنت البوزولاني – البورتلاندي .
أكثر من% 40 عندها يسمى الاسمنت البوزولاني .

أنواع الاسمنت المنتجة عالميا :
1/الاسمنت البورتلاندي العادي ( ( Ordinary Portland Cement ) (Type 1

ويصلح هذا للاستعمالات العادية في الصبات الخرسانية المتنوعة.
وقد تم اكتشافه لأول مرة في جزيرة بورتلاند في إنجلترا .
والمادة الوحيدة المضافة إليه هي الجبس بنسبة %5-3
2/الاسمنت المعتدل الحرارة والتصلب)(Type 2)(Moderate-Heat Hardening )
ويستعمل عندما يراد اسمنت ذو حرارة معتدلة , حيث يجب ألا تزيد الحرارة عن 70-60
كالوري/غرام بعد 7 أيام و 28 يوم على التوالي .
ويستعمل هذا الاسمنت لمقاومة فعل الكبريتات في حدود معتدلة .
وتحدد نسبة ((C3A فيه بـ % 8 .
3/الاسمنت البورتلاندي ذو القوة المبكرة المرتفعة ((Type 3 ((High-Early-Strength Cement
ويحوي نسبة كبيرة من( C3S) مقارنة بالاسمنت البورتلاندي الغادي ,
ويطحن لدرجة نعومة عالية مما يجعله أكثر تصلبًا .
4/الاسمنت البورتلاندي المنخفض الحرارة ((Low Heat Portland Cement)(Type4
تنخفض فيه نسبة ( (C3A)(C3S وبذلك يقل انبعاث الحرارة منه عند التميه .
أما( (C4AFفنسبته مرتفعة قليلا .
ولا يزيد انبعاث الحرارة عند تميه عن70-60 كالوري /غرام بعد 7 أيام و28 أيام .
5/الاسمنت البورتلاندي المقاوم للكبريتات ((Sulfate-resisting)(Type 5
له خاصية عالية لمقاومة فعل الكبريتات في الصبة الخرسانية
6/إسمنت خبث أفران الحديد ( (Portland Blast Furnace Cement)(Type 1S
ويصنع من طحن الكلنكر البورتلاندي العادي مع الجبس وخبث الحديد .
7/الاسمنت الالوميني عالي المحتوى
يصنع من الحجر الجيري والبوكسيت ويحوي نسبة عالية من (,(Al2O3
ونسبة قليلة من ( (SiO2ومعدل قوته مرتفع وهناك اتجاه عالمي لإيقاف استعماله نظرا لانهيار بنايات عديدة بنيت منه .
8/الاسمنت البورتلاندي البوزولاني :
يصنع بإضافة %15من مادة البوزولانا في طاحونة الاسمنت مع الكلنكر والجبس
وهو شبيه في استخدامه للاسمنت البورتلاندي العادي مع بعض الميل لمقاومة الأملاح.


خزن الكلنكر :

يتعرض الكلنكر في العراء إلى عمليات التجوية ( (Weathering التي تؤدي إلى تميه سطحه , ويعتمد مقدار تأثر الكلنكر من حيث نوعيته على مدى الخزن وظروف وتركيب الكلنكر .
وقد أثبتت التجارب لدى جهات عالمية أن خزن الكلنكر لفترات تقارب الستة أشهر قد تؤدي إلى فقدان ما يقارب %40 من القوة الابتدائية و %30 من القوة النهائية (قوة 28يوم)
ونوعية الكلنكر المجوى المخزن لفترات طويلة لا يسمح بطحنه بشكل منفرد لذا يطحن مع كلنكر طازج مما يضمن نوعية كلنكر واسمنت جيدة علمًا عملية تخليط الكلنكر والمجوى والطازج يلزمها دقة وجهد كبير .
خزن الاسمنت :

يحدث أحيانا تميه جزئي للاسمنت في المناطق القريبة من جدران الخزان ينتج عنها تكون كتل صلبة من الاسمنت تعلق بالجدار ثم تسقط نتيجة لاستعمال الخزان مؤدية إلى توقف الجريان , وينتج عن عملية تميه الاسمنت انخفاض في قوة الاسمنت .
وقد تحدث هذه الظاهرة نتيجة الطحن على درجات حرارة عالية تؤدي إلى ارتفاع درجة حرارة الاسمنت الناتج وبالتالي استمرار ارتفاع حرارته في الخزان مما يجعل الجبس يفقد ماء تبلوره وعندها يحدث التميه الداخلي لحبيبات الاسمنت في الخزان .
وهناك مؤثرات أخرى على النوعية منها استعمال ماء التبريد في الطاحونة بكميات أكبر من اللازم وأيضا ارتفاع نسبة القلويات في الاسمنت خاصة K2O ومدى نشاط الاسمنت اعتمادا على محتواه من C3A .

والمعادلة التي بموجبها يفقد الجبس ماءه:

Ca SO4.2H2O→Ca SO4.H2O. 0.5H2O + 0.5H2O

طرق صناعة الأسمنت
كما هو معروف هناك ثلاث طرق لصناعة الاسمنت :
1. الطريقة الرطبة.
2. الطريقة الجافة.
3. الطريقة النصف الجافة.
1-الطريقة الرطبة:
وهي أقدم الطرق الثلاث وبهذه الطريقة تطحن خلطة المواد وتمزج وتتجانس وتحرق بالشكل السائل . وتكون مواد تغذية الفرن بشكل سائل (وحل طيني) بنسبة من الماء تتراوح بين 30-50%.
أما النظام الحراري للأفران فيتألف من فرن طويل مزود بمنطقة سلاسل معدنية مهمتهما التبادل الحراري بين الغازات الساخنة والمواد إضافة إلى خلط ومزج المواد بالشكل الجيد مما يساعد على حرقها وانصهارها واندماجها وتفاعلها بالشكل المطلوب.
وبعض الأفران تزود بمبادل حراري اسطواني عند المدخل أو بتركيبات داخلية أخرى مثل القواطع لتحسين كفاءة التبادل الحراري إضافة الى مبرد الكلنكر.

أما أهم مميزات الطريقة الرطبة فنلخصها بالتالي:
· البساطة وعدم التعقيد في تكنولوجيا النظام ككل قياساً بالطريقة الجافة.
· سهولة التشغيل وعدم الحاجة إلى نوعية خاصة من الفنيين المهرة.
· جودة وسهولة طحن وخلط ومزج وتجانس المواد الأولية لتجهيز وجبة تغذية الفرن.
· ضآلة كمية من الغبار الناتج عن طحن وخلط وحرق المواد.

أما عن مساوئ هذه الطريقة:
· استهلاك الماء بكميات كبيرة مما يضاعف الرصيد الاستراتيجي لمخزون المياه على اليابسة.
· الاستهلاك الكبير للوقود (1200-1500 كيلو كالوري/كغ كلنكر)
· صغر الطاقات الإنتاجية قياساً بالأفران الجافة مما يجعلها غير اقتصادية.
· الاستهلاك لمساحات كبيرة من الأراضي يتطلبها طول الفرن.




2- الطريقة الجافة:
هي الطريقة التي انتشرت انتشاراً واسعاً بعد العالمية الثانية وبدأت تحل شيئاً فشيئاً محل الطريقة الرطبة والطريقة النصف جافة نظراً للعديد من الأسباب وعلى رأسها ارتفاع نسبة الماء في الوجبة المغذية للفرن والاستهلاك الكبير للطاقة الناتج عن تبخير هذا الماء . الأمر الذي ساعد في التقدم التكنولوجي الذي شهدته صناعة الاسمنت في هذا المجال.

خلطة المواد المغذية للأفران في الطريقة الجافة تكون مطحونة وناعمة وجافة بحيث لا يزيد محتوى الرطوبة فيها عن 1% الأمر الذي يجعل هذه الطريقة الأقدر اقتصادياً والأكثر والأسرع تطوراً وانتشارا لما لهذه الطريقة من إنتاجية أكبر لتلبية متطلبات السوق المتزايدة وبتكلفة أقل لواحدة المنتج.
وهناك أنواع من الأفران منها فرن طويل بمبادل حراري وبتركيبات داخلية من جرافات ومنطقة سلاسل وفرن طويل بمبادل حراري بدون تركيبات داخلية وأفران قصيرة مع مبالات حرارية مكونة بعضها من أربعة أو خمس طوابق مع مكلس مسبق.
أما أهم مميزات الطريقة الجافة فنلخصها بالتالي:
· الاقتصاد في استهلاك الطاقة حيث الأفران الحديثة تستهلك دون 800 ك.كالوري/ 1 كغ كلنكر.
· الإنتاجية العالية وخاصةً الأفران ذوات الأقطار الكبيرة.
· إمكانية التحكم الأفضل بمواصفات المنتج مهما كانت طبيعة المواد .
· إمكانية تطبيق نظام الكلسنة المسبقة للمواد مما يساعد في زيادة الطاقة الإنتاجية وتقليل طول الفرن.
· تأمين سلامة أفضل للبيئة

الطريقة النصف جافة:
· هي الطريقة الوسط بين الطريقتين الأخرى من حيث الرطوبة حيث تكون مواد التغذية في هذه الطريقة عبارة عن حبيبات من المواد الناعمة المطحونة بعد أن يتم تكويرها في صحن مائل دوار وذلك باستعمال 12-15% من الماء المعد لهذه الغاية.
· أما نظام الحراري فهو عبارة عن فرن متوسط مع مبادل حراري جنزيري ومبرد كلنكر من أية نوعية معروفة.


المختبر
و
ضبط الجودةضبط الجودة في صناعة الإسمنت
المعمل ( المختبر)
إذا كان الفرن قلب المصنع النابض ، فإن المعمل ( المختبر ) هو العقل الذي يرفد أقسام الإنتاج بمعايير نوعية لابد عنها للحصول على اسمنت ضمن المواصفات والمعايير المعتمدة .
وعليه كان المختبر قسماً متكاملا لإجراء كافة الاختبارات والتحاليل اللازمة لتقييم المنتج وتصويب الانحرافات في مختلف مراحل الإنتاج ، إضافة إلى الاختبارات والتحاليل التي تختص بضبط الجودة وتوكيد النوعية .
أ قسام و وظائف المختبر :
أولا : المختبر الكيميائي :
· تحاليل مختلف عينات المواد الخام :(حجر كلسى , طينة , رمل , فلزات الحديد , بوزولانا , جبس , بوكسايت ........ الخ من التحاليل الكيميائية المختلفة .
· تحاليل المواد المغذاة إلى الفرن ( مجموع الأكاسيد) .
· تحاليل الاسمنت ( مجموع الأكاسيد) .
· تحاليل مادة الكلنكر (أوكسيد الكالسيوم - أوكسيد الحديد -أوكسيد الالمينيوم - السيليكا - أوكسيد المغنيزيوم- أوكسيد الكلس الحر – الفاقد بالحرق – المواد الغير ذوابة – الكلوريدات والقلويات عند الضرورة .
· احتساب القيم والعوامل الخاصة بخلطة المواد المغذاة للفرن ، الكلنكر والاسمنت .
· تسجيل النتائج في سجلاتها الخاصة .
· تحضير المحاليل والكواشف اللازمة.
· تحديد الثوابت الخاصة بالمحاليل المصنعة .
· تدوين كافة المعلومات الخاصة بالمحاليل في سجلاتها .
· فتح سجل خاص بالتحضير والاستهلاك .
· الإشراف على تأمين وتحليل المياه المقطرة .

ثانيا : قسم التحاليل الفيزيائية والميكانيكية :

يختص هدا القسم بإجراء التحاليل اللازمة حسب المواصفة القياسية المعتمدة لمختلف الاختبارات الفيزيائية والميكانيكية للاسمنت البورتلاندى ، ونورد أهم التحاليل المعتمدة :
· اختبار النعومة : يجرى هذا الاختبار لتقدير نعومة الاسمنت معبرا عنها بمساحة السطح النوعية ، والتي تعرف بأنها مجموع المساحات السطحية مقاسة بالسنتيمترات المربعة لجسيمات الاسمنت الموجودة في غرام واحد . ويستخدم عادة جهاز/ بلين / لهدا الغرض – نفاذية الهواء
· تحديد القوام القياسي لعجينة الاسمنت : تختص هذه الطريقة بتعيين كمية الماء اللازم لتشكيل عجينة الاسمنت ذات القوام القياسي المستخدمة في كل من اختبار زمن الشك واختبار ثبات الحجم .
· اختبار تحديد زمن الشك الابتدائي وزمن الشك النهائي ، ويستخدم لهذا الغرض جهاز فيكات / يحدد مقدار نفاذ إبرة الجهاز بتعيين المسافة بينها وبين قاع قالب فيكات بواسطة التدرج الموجود على الجهاز . تتكرر هذه العملية الى أن تتوقف الإبرة عن النفاذ من سطح العجينة نظريا أو الى أن تترك أثرا بالسطح بينما لا تترك حافة الحلقة المثبتة حول الإبرة أي أثر فيه ...... وتحسب بطرح القراءة المتحصل عليها من القراءة الأولى للجهاز والتي سجلت في بداية الاختبار .
· اختبار الثبات / التمدد / : يستخدم لهدا الغرض جهاز / لوشاتيليه / ، ويجرى اختبار ثبات الاسمنت بقياس تمدد حجم عجينة اسمنت قياسية تحت ظروف معينة .
· اختبار الثبات / التمدد / : يستخدم لهذا الغرض جهاز / الاتوكليف / ، ويجرى اختبار ثبات الاسمنت بقياس التغير في طول عينات من الاسمنت بعد معالجتها بالبخار في جهاز الاتوكليف تحت ضغط ( 20 كغ / سم ) ودرجة حرارة ( 215 م ) لمدة ثلاث ساعات .
· اختبار مقاومة الضغط : يستخدم لهذا الغرض طريقة / ايزوريليم – سمبرو / ، وتضغط العينات ( مكعبات ) المأخوذة من اختبار مقاومة الانحناء حتى التهشم وتحسب مقاومة الانضغاط من المعادلة التالية : م = حمل التهشم / المساحة الفعلية المعرضة للحمل .


ثالثا : مختبر الورديات :
تتوزع وظائف المختبر حسب التالي :
ا – تحاليل واختبارات :
· تحليل مجموع الكربونات .
· اختبار نعومة الاسمنت / بلين / .
· قياس أوزان الكلنكر / الوزن النوعي / .
· طحن وتجفيف وتحضير المواد المراد تحليلها .
· قياس الرطوبة في مختلف مراحل الإنتاج .
· تسجيل نتائج التحاليل في السجلات المخصصة لذلك .
· إيصال نتائج التحاليل / الساعية / مباشرة الى الأقسام المختصة .
ب - جلب العينات من :
· مستودعات المزج و التخزين .
· المواد الأولية والنصف مصنعة والنهائية .
· الداخل من المواد لمطاحن المواد .
· المنتج من مطاحن المواد .
· المواد المغذاة إلى الفرن .
· الخارج من مبرد الكلنكر .
· الداخل إلى مطاحن الاسمنت .
· الخارج من مطاحن الاسمنت .
· الاسمنت المباع .
رابعا : جهاز التحليل بواسطة الأشعة :
يتم بواسطة هذا الجهاز إجراء كافة التحاليل الكيميائية بالسرعة والدقة الممتازة والتكلفة المنخفضة الأمر الذي يتماشى مع طموح صناع الاسمنت في منتج أفضل بتكلفة أقل .

خامسا : مختبر تحاليل المياه الصناعية ومياه الشرب :
يستخدم لكشف واختبار صلاحية مياه الشرب المنتجة في أقسام النحلية إضافة إلى استخدامه في إجراء كافة التحاليل المتعلقة بالمياه الصناعية مثل مياه التبريد ومياه الإنتاج ... الخ .
أنواع المياه المحللة في المصنع :
1. مياه الشرب / Drinking Water / .
2. مياه التبريد /Cooling Water / .
3. المياه المستعملة في خطوط الإنتاج /Process Water / .
4. مياه السخانات / Boiler Water / .
* الاختبارات المعمولة لعينات المياه بالمصنع كالاتى :
1. اختبار عسر الماء / Hardness / .
2. اختبار قياس نسبة الكلورايد /Chloride / .
3. اختبار نسبة الحموضة /PH / .
4. قياس نسبة نقل التيار الكهربائي /Conductivity / .
5. قياس نسبة القلويات / Alkalies / بالنسبة لمياه السخانات .
1 – اختبار عسر الماء :
تشترك عينات المياه المأخوذة من قسم التحلية في المصنع في هذا الاختبار وهى كالتالي :
مياه الشرب – مياه التبريد – مياه السخانات – مياه الإنتاج
طريقة العمل :
- نأخذ مقدار 100 ملل من عينة الماء ( أي من الأنواع المذكورة ) ، ونضعها في وعاء دائري مقعر من البورسولان الأبيض لكي تتضح رؤية تبدل اللون بدقة مميزة
- نستخدم قضيب زجاجي للمساعدة في تحريك العينة عند المعايرة .
- نضيف من / 15 – 20 ملل / من محلول كاشف : Buffer Solution .
- نضيف الى العينة تقريبا 0.1 غرام من الكاشف / بلاك تى / : E-B-T . ونمزج العينة جيدا حتى ذوبان الكاشف وتجانسه مع الماء .
- نلاحظ أن اللون أصبح بنفسجي تقريبا .
- نبدأ بالمعايرة بمحلول EDTA( N/10) .
- نلاحظ أن اللون بدأ يتحول من البنفسجي الى الأزرق الفاتح .
- عند ذلك تؤخذ القراءة الموجودة على شاشة الجهاز .
- نقرأ النتيجة وتضرب في معامل التحويل وهو / 0.56 / .
- وبذلك تكون النتيجة بعد التحويل هي نسبة عسر الماء المحلل .
2 – اختبار الكلورايد :
تشترك بعض العينات في هذا الاختبار وهى كالتالي :
مياه الشرب – مياه الإنتاج – مياه التبريد . / باستثناء مياه السخانات / .
طريقة العمل :
- نأخذ 100 ملل من العينة ونضعها في وعاء دائري أبيض اللون من البورسولان
وذلك للتسهيل في ملاحظة اختلاف اللون بالدقة المطلوبة .
- نستخدم قضيب زجاجي لتحريك العينة عند المعايرة .
- نضيف 10 ملل من محلول نترات الفضة ( AgNO3 N/ 20 ) .
- نلاحظ اختلاف اللون من العديم الى الحليبى تقريبا .
- نضيف حامض النتريك المركز / Nitric Acid / من نقطة الى ثلاثة نقاط .
- نضيف مقدار ثلاث نقاط من محلول الومينات الحديد / Ferric Alum /
- نعاير بمحلول ثلاثي كلورايد الامونيوم/ Ammonium Thricloride / .
- نلاحظ تحول اللون الى البرتقالي مع ظهور الكلورايد على السطح كالصابون .
- عندها نأخذ القراءة حسب العلاقة التالية :
10 – القراءة = الناتج
الناتج × معامل التحويل / 17.17 / = نسبة الكلورايد
3- اختبار نسبة الحموضة / PH / :
تشترك المياه المحللة في المصنع في هذا الاختبار كالتالي :
مياه الشرب – مياه الإنتاج – مياه التبريد – مياه السخانات .
طريقة العمل :
- نأخذ تقريبا 80 ملل من الماء ونضعه في وعاء سعته 100 ملل .
- نعاير جهاز PH على الرقم 7.5 التعادل بمحلول قياسي / Standard / .
- نغسل قطبي الجهاز ونجففها جيدا .
- ننزل قطبي الجهاز في الوعاء المحتوى على الماء المراد تحليله مع ملاحظة عدم تلامس القطبين بعضهما البعض أو ملامستهما لجدار الوعاء .
- تستغرق هذه العملية حوالى دقيقتين .
- تؤخذ قراءة الجهاز و تكون هي درجة الحموضة في الماء المحلل .
4 – قياس نسبة نقل التيار الكهربائي / Conductivity / :
تشترك المياه المحللة في المصنع في هذا الاختبار كالتالي :
مياه الشرب – مياه الإنتاج – مياه التبريد – مياه السخانات .
طريقة العمل :
- نأخذ مقدار 80 ملل من الماء ونضعه في وعاء سعته 100 ملل .
- نغسل قضيب الجهاز ونجففه جيدا .
- نضع القضيب في الوعاء المحتوى على العينة ونلاحظ بداية الاحتساب .
- تستغرق هذه العملية حوالي دقيقتين .
- تؤخذ القراءة من الجهاز ونتبع العلاقة التالية :
القراءة + 50 = النتيجة
ملاحظة :
العلاقة التي تتعلق بمياه السخانات تحسب حسب ما يلي :
القراءة × 1000 = النتيجة
5 – قياس نسبة القلويات : / M / Alkalinity / P / Alkalinity :
يعمل هذا الاختبار لمياه السخانات فقط :
طريقة العمل :
- نأخذ 20 ملل من الماء المراد تحليله ونضعها في وعاء سعته 75 ملل .
- نضيف عليه مقدار / 2 / نقطة تقريبا من كاشف فينو فتالين / Phenol Phtalein
- نلاحظ اختلاف اللون من العديم الى الوردي الغامق .
- نعاير العينة بحمض / HCl / ذو التركيز / N 0.02 / حتى رجوع اللون كما كان عليه قبل وضع الكاشف .
- نأخذ القراءة وندونها .
- نضيف مقدار 2 نقطة من كاشف الميتيل البرتقالي / Methyl Orange / .
- نلاحظ اختلاف اللون من العديم الى البرتقالي .
- نعاير العينة / مع التحريك الجيد / حتى يتغير اللون من البرتقالي الى الأحمر الفاتح
- تؤخذ القراءة الثانية وتسجل ونتبع العلاقة التالية في الاحتساب :
القراءة الأولى × 50 = النتيجة ( P- Alkalinity )
القراءة الثانية × 50 = النتيجة ( M – Alkalinity )
سادسا : ضبط الجودة وتوكيد النوعية :
ويبحث في ضمان وتوكيد النوعية بما يتناسب مع المواصفات المعمول بها .

الأجهزة والأدوات المستخدمة في إجراء الفحوص الفيزيائية والميكانيكية للاسمنت البورتلاندى مع ذكر بعض التعاريف والطرق اللازمة لإجراء الاختبارات والفحوصات التالية :
· النعومة .
· القوام القياسي لعجينة الاسمنت .
· الوقت اللازم لبدء التصلب والوقت اللازم لانتهاء التصلب .
· ثبات الحجم .
· مقاومة الضغط ومقاومة الانعطاف.
· حرارة التميه .
أولا : فحص النعومة :
· يتبع في فحص النعومة طريقة / بلين / .
· تعريف : يقصد بالنعومة مساحة السطح النوعي للاسمنت معبرا عنها بمجموع المساحة السطحية لجسيمات الاسمنت الموجودة في غرام واحد مقدرة بالسنتيمترات المربعة .
· مبدأ الطريقة : تحديد مساحة السطح النوعي للاسمنت بقياس الزمن الذي يستغرقه مرور حجم معين من الهواء خلال طبقة محددة من الاسمنت ذات نفاذية معينة .
الأجهزة المستخدمة :
يستخدم جهاز / بلين / نفاذية الهواء ، ويتكون الجهاز من الأجزاء الرئيسية التالية :
· - مانوميتر زجاجي .
· - خلية النافذية / اسطوانة من الزجاج أو من معدن غير قابل للتآكل /
· - قرص مثقب بانتظام من معدن غير قابل للتآكل .
· - مكبس من الزجاج أو من معدن غير قابل للتآكل .
· - ورق ترشيح دائري متوسط المسامية .
· - ساعة توقيت .
ثانيا : القوام القياسي لعجينة الاسمنت
تتضمن هذه الطريقة تحديد كمية الماء اللازم لتشكيل عجينة اسمنت ذات قوام قياسي والمستخدمة في اختبار الوقت اللازم لبدء التصلب والوقت اللازم لانتهاء التصلب إضافة الاختبار ثبات الحجم .
تعار يف :
- الوقت اللازم لبدء التصلب : هو الفترة الزمنية الواقعة بين لحظة إضافة الماء الى الاسمنت الجاف ولحظة نفاذ إبرة جهاز فيكات ( ا ) في عجينة من الاسمنت الى مسافة لاتزيد عن 5 مم تقريبا من قاعدة قالب فيكات .
- الوقت اللازم لانتهاء التصلب : هو الفترة الزمنية الواقعة بين لحظة إضافة الماء الى الاسمنت الجاف واللحظة التي تترك فيها إبرة جهاز فيكات ( ب ) أثرا في عجينة الاسمنت دون أن يظهر الأثر الدائري للقاعدة المثبتة حول الإبرة .
ثالثا : اختبار الثبات / التمدد / بواسطة جهاز لوشاتيليه .
* مبدأ العمل : يجرى اختبار ثبات / سلامة / الاسمنت بقياس تمدد حجم عجينة اسمنت قياسية تحت ظروف معينة .
* الجهاز المستخدم : يستخدم جهاز لوشاتيليه لقياس تمدد عجينة الاسمنت ويتكون الجهاز أساسا من اسطوانة مصنعة من سبيكة نحاسية ذات خاصية مرنة أو من أي معدن مناسب ، سمك جدارها 0.5 مم وقطرها الداخلي 30 مم وارتفاعها 30 مم مشقوقة طوليا ومثبت على طرفي الشق مؤشرين لكل منهما طرف مدبب
رابعا : اختبار الثبات / التمدد / بطريقة الاتوكليف .
يجرى اختبار ثبات الاسمنت بقياس التغيير في طول عينات الاسمنت بعد معالجتها بالبخار في اتوكليف تحت ضغط 20 كغ / سم ودرجة حرارة 215 م لمدة ثلاث ساعات .
الأجهزة :

- القوالب من معدن غير قابل للتأثر بالاسمنت وأجزاؤه متينة ومتماسكة لمنع التسرب وغير قابلة للانحناء عند الربط .
- الاتوكليف يتكون من وعاء للبخار ذي الضغط العالي به مكان لوضع ثرموميتر ومزود بصمام تحكم تلقائي ومقياس ضغط وصمام أمان وصمام تهوية يسمح بخروج الهواء عند بدء التسخين كما يسمح بإطلاق الضغط البخاري المتبقي عند نهاية فترة التبريد إضافة الى توافر شروط أخرى خاصة بالجهاز .
- جهاز قياس الطول : يكون الجهاز صالحا لقياس طول القوالب بتجاوز مقداره + 0.05 مم ويكون مزودا بقضيب من الصلب للمعايرة .

وتحسب النسبة المئوية لتمدد الاسمنت من المعادلة التالية :
لَ – ل
النسبة المئوية لتمدد الاسمنت = ------------- × 100
ل
لَ = طول عينة الاختبار قبل المعالجة بالاتوكلاف .
ل = طول عينة الاختبار بعد المعالجة بالاتوكلاف .
خامسا : اختبار مقاومة الضغط بطريقة ايزوريليم – سمبرو .
* الأجهزة المستخدمة :
- مناخل قياسية مربعة الفتحات .
- الخلاط الالى .
- القوالب المعدنية .
- منضدة الاهتزاز .
- ماكينة اختبار الانحناء .
- ماكينة اختبار الضغط .
على أن تجرى التجارب بخلطها مع رمل قياسي من الكوارتز وذو حبيبات مستديرة ، وأن يكون الرمل على ثلاث درجات :
- ناعم : مقاسه من 0.08 مم وحتى 0.5 مم .
- متوسط : مقاسه أكبر من 0.5 مم وحتى 1.0 مم .
- مقاسه أكبر من 1.0مم وحتى 2.0 مم .

المعايير والمعاملات الكيميائية

وتعتبر هذه المعايير هامة لتحديد صلاحية الاسمنت وجودته في الاستخدام ، ومن أهم هذه المعايير نورد ما يلي :

- معامل الإشباع الكلسى :
هي درجة إشباع الكلس ( CaO ) منسوباً إلى مجموع أكاسيد السيليس والحديد الألومينيوم ( SiO2 – Fe2O3 – Al2O3) ويعبر عن هذه العلاقة الهامة بالتالي :
CaO
L.S.F = ----------------------------------------------
2.8 SiO2 + 1.2 Al2O3 + 0.65 Fe2O3

وكلما كانت العلاقة أقرب إلى الرقم ( 1 ) كانت السيليكا المتحدة مع الكلس أكبر . وتتراوح في العادة قيمة ( L.S.F ) بين ( 90 – 95 % ) . ويعتبر معامل الإشباع الكلسى أحد العلاقات الرئيسية الهامة التي يمكن بموجبها تحديد وضبط نوعية الإسمنت المنتج لشمول العلاقة على جميع الأكاسيد الرئيسية المعروفة في صناعة الاسمنت .
وفى حال تدنى القيمة عن ( 90 % ) نحصل على إنتاج اسمنت بقوة ضعيفة ونوعية رديئة وذلك بغض النظر عن بعض الموفورات الحاصلة في استهلاك كميات الوقود نتيجة لسهولة حرق المواد ( ازدياد نسبة مجموع الأكاسيد الموجودة في المقام بالقياس مع قيمة أوكسيد الكلس الموجود في البسط ) . أما إذا تعاظمت قيمة معامل الإشباع الكلسى فإن ذلك يساعد في الحصول على اسمنت جيد من ناحية القوة والنوعية ، ولكن مع صرف كميات أكبر من الوقود المستهلك وتدنى في الإنتاجية لصعوبة حرق المواد . وفى كثير من الحالات تعطى لمثل هذا الاسمنت أسعاراً مادية أكبر .

- معامل السيليكا ( Silica Ratio ) :

ويأتي من تقسيم محتوى أوكسيد السيليس على مجموع أكسيدي الحديد والألو مينا في خلطة المواد المغذاة حسب العلاقة التالية :
SiO2
S .R = -----------------------
Fe2O3 + Al2O3

ويتراوح معامل السيليكا في العادة ما بين ( 2.2 – 2.6 ) . إن ارتفاع قيمة معامل السيليكا عن الحد المعقول يؤدى إلى صعوبة في الحرق وذلك لضعف في اندماجية الكلس . هذا يؤدى إلى استهلاك كميات أكبر من الوقود بسبب انخفاض الطور المائع عن المجال المسموح به . وهذا الطور يعتبر العامل الرئيسي في تكوين عملية الاندماج والتفاعل ، وبانخفاض هذا الدور لا نتمكن من تكوين بطانة فوق الطوب الناري ، مما يعرض الطوب الناري للتآكل والإهتراء ويعرض اسطوانة الفرن إلى حمولات حرارية كبيرة مما يؤدى إلى الإخلال في شكل نظامية اسطوانة الفرن وأخطار أخرى من تشوهات مختلفة .
أضف إلى ذلك المساعدة في تكوين الخلل في النسب المئوية للتركيب الحبي لمادة الكلنكر مع اكتساب الاسمنت بطأً واضحاً في التصلب وضعفاً في قوته البدائية وصعوبة الطحن في مطاحن الاسمنت .

- معامل الألومينا ( Alumina Ratio ) :
ويعبر عنه بنسبة محتوى أوكسيد الألومينيوم إلى محتوى أوكسيد الحديد ونرمز له بالتالي :

Al2O3
A.R = ------------
Fe2O3

وفى العادة تتراوح قيمة هذا المعيار ما بين ( 1.3 – 1.5 ) .
كلما ارتفعت قيمة ( A.R ) كلما زادت صعوبة الحرق وزاد معها استهلاك الوقود ، وتأتى عن ذلك صعوبة في عملية اندماج السيليكا مع أوكسيد الكالسيوم وذلك نتيجة لانخفاض قيمة أوكسيد الحديد مما يؤدى إلى ارتفاع محتوى مركبة الكلس الحر ( CaOf) .
أما إذا رافق ارتفاع قيمة معيار الألومينا انخفاض في معيار السيليكا عندها نحصل على اسمنت سريع التصلب وذو قوة مبكرة مرتفعة نظراً لارتفاع محتواه من ألومينا ثلاثية الكالسيوم ( C3A ) . وعلى الرغم من التأثير الإيجابي لأكسيد الحديد على سرعة عملية اندماج السيليكا مع أوكسيد الكالسيوم إلا أن زيادته إلى حد تخفيض معيار الألومينا عن الحدود المسموح بها يؤدى إلى إنتاج مكونات إسمنتية بدرجات حرارة منخفضة ينتج عنها تلبد المناطق الخلفية للفرن وزيادة في محتوى الطور المائع .

تصميم خلطة المواد الخام
· يتم تصميم الخلطة قبل بداية إنشاء المصنع بوضع عدة احتمالات للخلطة .
· وتعرف الخلطة الجيدة بأنها الخلطة التي يكون فيها التناسب الكمي والنوعي لمكونات أكاسيد الخلطة بما يحقق تشغيل جيد في الأفران إضافة إلى انتاج نوعية جيدة للكلنكر بأسعار منافسة اقتصاديًا.
طرق احتساب خلطة المواد الأولية :
1) احتساب الخلطة لمركبتين وذلك بمعرفة كمية أكسيد الكالسيوم (CaCO3) لكل منهما وافتراض قيمتها في الخلطة .وتستخدم في حالة عدم وجود تذبذبات كبيرة في كربونات الحجر الجيري والطينة .
مثال : المركبتان هي الحجر الكلسي ومركبة الطينة









2) احتساب خلطة من مركبتين بافتراض قيمة (LSF)



3) احتساب خلطة من ثلاث مركبات مع معرفة (LSF) و (MS) :









4) احتساب خلطة من أربع مركبات مع معرفة (LSF) و (SM) و (AM) :


أقسام
مصنع الاسمنتقسم التكسير
وظيفة الكسارة :
اختزال الحجوم الكبيرة من الصخور وتحويلها إلى حجوم صغيرة (2.5 – 3 سم ) تتناسب تكنولوجيًًا مع الأقسام اللاحقة إضافة إلى تسهيل نقل المواد والتداول معها بالإضافة إلى تسهيل عمل الطاحونة .
بعض أنواع الكسارات :
1- الكسارة المطرقية (Hammer Crusher) :
وتستخدم عادة للحجر الجيري وهي على نوعين :
1) مطرقة مفردة
2) مطرقة مزدوجة
2- الكسارة الصدمية (Impact Crusher) :
وتستخدم عادة لتكسير مواد غير الحجر الجيري مثل الحديد والجبس ...
3-الكسارة ذو الفك المتحرك (Jaw Crusher) :
وتستخدم للمواد القاسية جدًا ونتاجها قليل لأنها تأخذ وقت طويل في التكسير .

أجزاء الكسارة المطرقية (المزدوجة) :
(1)
قمع الكسارة .
(2)
هيكل الكسارة .
(3)
الفلتر القماشي .
(4)
النواقل المختلفة .

أولا : قمع الكسارة :
هو عبارة عن هيكل متسع من الأعلى وضيق من الأسفل , ويكون هيكله فولاذي أو من الإسمنت المسلح والمبطن من الداخل بصفائح فولاذية للحماية من التصدع والانكسار.
ثانيًًا: جسم أو هيكل الكسارة :
هو عبارة عن اسطوانتين توجد فيها محاور وكل محور يحمل عدة مطارق يختلف وزنها باختلاف الكسارة بحيث تدور هذه الاسطوانتين بشكل متعاكس حيث يتم التكسير بواسطة اصطدام المطارق بالمواد والمواد ببعضها البعض حيث تخرج المواد من أسفل الكسارة بحجوم صغيرة (المطلوبة) .

ثالثًا : الفلتر القماشي :
هو الفلتر الذي يعمل على انتزاع الغبار العالق في الهواء والناتج من فعل التكسير بحيث يحجز الفلتر ضمنه الغبار ويفرغ أوتوماتيكيًا عبر ناقل حلزوني معدني إلى الناقل الرئيسي للكسارة بحيث هذا الغبار ( الناعم ) يترافق مع المواد المكسرة إلى حقول المزج الأولي وعليه تكون عملية الفلترة أدت عملها بحيث يخرج الهواء نقيًا إلى الجو الخارجي عبر المدخنة محملاً بقليل من الغبار الناعم جدًا يحيث نضمن سلامة أفضل للبيئة إضافة إلى الإقلال من الهدر .
رابعًا : نواقل مختلفة :
هي نواقل معدنية ومطاطية والهدف منها نقل المواد من مرحلة إلى أخرى وقد صممت هذه النواقل بحيث تستوعب المرحلة السابقة لها , فعلى سبيل المثال الناقل المعدني يكون أسفل القمع وقد صمم ليتحمل حجوم وضغوط الصخور الكبيرة.

ملاحظة :
مصمم الكسارات يأخذ بعين الاعتبار حجوم الصخور المقتلعة مع قساوتها وكمية الرطوبة التي فيها .
بعض الصور الموضحة لأجزاء الكسارة المطرقية :

قسم التجفيف
تعريف المجفف :
تجفيف المواد عالية الرطوبة جزءًا أو كلاً وذلك حسب الرطوبة الممتصة .
- عادةً تستخدم في تجفيف الطينة
- تكون الرطوبة الداخلة 8-9% والرطوبة الخارجة 2-3% .
أجزاء المجفف :
(1)
حجرة تسخين الهواء
(2)
اسطوانة المجفف الدوارة .
(3)
موزع ومنظم لمجرى المواد
(4)
فلتر كهربائي
(5)
نواقل مختلفة


أولاً : حجرة تسخين الهواء :
وظيفتها رفع درجة حرارة الهواء العادي إلى ما يقارب 500 درجة مئوية وذلك لهدف تأمين الهواء الساخن للتجفيف بالتماس بينها وبين الهواء الساخن .
وتتألف هذه الحجرة من مروحة لضخ الهواء الأولي والثانوي بالإضافة إلى مضخة لزيت الوقود .
وتبنى هذه الحجرة من الداخل بالطوب الناري لكي تتحمل حرارة الهواء الساخن فيه .
ثانيًا : الاسطوانة الدوارة :
وهي عبارة عن اسطوانة من الفولاذ مكسية من الداخل بالطوب الحراري وجرافات مثبتة على المحيط الداخلي تساهم في رفع المواد الرطبة ليتسنى لها الالتماس الأكبر مع الهواء الساخن .
- تكون الاسطوانة مائلة بعض الشيء باتجاه المخرج لتسهل حركة المواد فيها .
ثالثًا : موزع المواد :
وهو عبارة عن خزان معدني وظيفته تنظيم سير المواد المجففة عند سقوطها على الناقل المطاطي .
رابعًا : الفلتر الكهربائي :
وظيفته تخليص الهواء من الغبار العالق به وإعادته عن طريف ناقل حلزوني ليصب على الناقل المطاطي المجمع ومنه إلى مستودع المواد الجافة , ويتم بفعل التأين .
خامسًا : النواقل المتنوعة :
نقل المواد والهواء من مرحلة إلى أخرى , ويوجد فيه ناقل مطاطي وحلزوني مع ممر للهواء .

ملاحظة: ليس كل مصانع الاسمنت محتاجة لهذا القسم , ويعتمد ذلك على موقع المصنع ونسبة الرطوبة في المواد المدخلة .
قسم حقول المزج الأولي

تعريف حقول المزج الأولي:
هي مستودعات كبيره إما تكون على شكل مستطيل أو بشكل دائري تأتيها المواد عبر ناقل من قسم الكسارة 0
وهي مخصصة لتأمين رصيد استراتيجي كبير لتشغيل مطاحن المواد الخام قي حال توقف الكسارة حيث تتسع لعشرات ألاف من المواد الأساسية والمواد المصححة والمواد الإضافية بحيث يتم تخزين كل مادة على حده 0


الاستكر: ( STACKER )

يقوم بتكويم المواد على شكل طبقات حيث يتم تجانس وخلط المواد خلطًا أوليًا حتى يمتلأ الحقل بالشكل الكامل .

الركليمار ( RECLIMER )
يقوم بقشط المواد المكومة بشكل مقاطع مائلة ( طبقات رقيقة ) وسحبها إلى عبر ناقل مطاطي إلى مطحنة مواد الخام .










بعض الصور الموضحة لحقول المزج الطولي بعض الصور الموضحة لحقول المزج الدائري
قسم طحن المواد الخام
تعريف طاحونة المواد الخام :
هي الطاحونة التي يتم فيها طحن المواد المكسرة وذلك بعد تحديد نسبها وتحويل هده المواد إلى بودرة ناعمة بما يتناسب مع تكنولوجية عمل الأقسام اللاحقة .
المواد المطحونة :
1-الحجر الجيري
2-الطينة
3- المواد المصححة
أنواع المطاحن :
1-الأنبوبية Ball Mill
2-العمودية Vertical Mill

حيث أن لكل نوع مزايا وعيوب مختلفة
أجزاء مطاحن المواد الخام :
1-مستودعات أولية للمواد المراد طحنها موزونة بموازين
2-طاحونة المواد الخام (جسم الطاحونة الدوار)
3-فوارز وسايكلونات
4-فلتر كهربائي
5-نواقل مختلفة
6-حجرة تسخين الهواء
السرعة التشغيلية:
· السرعة التشغيلية للطاحونة من 75 إلى 80 % من السرعة الحرجة
السرعة الحرجة هي السرعة التي تدور فيها الكور مع جسم الطاحونة وفي هذه السرعة لا يكون هناك فعل طحن
· حجم الكور حوالي 30% من حجم الطاحونة
بعض المعطيات الفنية في طاحونة المواد الخام :
1- نوع المواد المطحونة : حجر كلسي طينة رمل خام حديد
2- عدد الحجرات : حجرة واحدة بالإضافة إلى متر واحد للتجفيف
3- شكل ونوع الربط مع علبة السرعة : محيطية (جانبية)
4- الطاقة الإنتاجية : 325 طن لكل ساعة
5- الهواء الداخل: غازات ساخنة من أعلى المسخن الأولي+ غاز من جزء التجفيف.
6- مراقبة المنتج: 16-18% متبقي على منخل 90 مايكرون
7- الطول والقطر 11.75 : 5,4م
8- وزن شحنة الكرات : 240طن
9- استطاعة المحرك الكهربائي: 4,2ميقاوات
10- الفارزة :ملحق بها أربعة سيكلون
11- طريقة نقل المواد إلى الفارزة بواسطة مراوح سحب
12- سرعه عبور الهواء :70 إلى 80 م لكل ثانية
13- سرعة الطاحونة:13,8دورة ف الدقيقة
14- رطوبة المواد الداخلة: 6,5 5,5 %
15- رطوبة المواد الخارجة : 0,5 %
16- البلائط والحلقة الفاصلة :كون المطحنة مؤلفة من حجره واحدة إلا أن هناك حلقة فاصلة بين هذه الحجرة وبين حجرة التجفيف وذلك بغية سير المواد من أجل تجفيفها بشكل أكبر, وارتفاع هذه الحلقة 1,7 م وتدعم هذه الحلقة ببلائط فولاذيه خاصة
عد صفوف بلائط الجزء الأول 13 صف
عدد صفوف الجزء الثاني 24 صف

توزيع شحنة المطحنة عند الحمولة 100%
قطر الكره (مم)
المتر
الوزن (طن )
70
الأول
27.3
60
الثاني
38.5
50
الثالث
25.6
40
الرابع
59.1
30
الخامس
43.1
27
السادس
16.5
25
السابع
13.2
22
الثامن
7.2
20
التاسع
6.0
اقل من 18
العاشر
3.5

المجموع
240 طن

آلية عمل طاحونة المواد الخام :
1- تدخل المواد بعد وزنها من خلال موازين وتحديد نسبة كل ماده وعند دخول المواد يتم تجفيفها بواسطة غازات ساخنة قادمة من أعلى المسخن الأولي وذلك لتخلص من رطوبة المواد كما نعلم إن المواد الرطبة تكون صعبة الطحن .
2- تمر المواد إلى الجزء الأول من الطاحونة حيث تكون الكور ذات الأقطار الكبيرة والبلائط التي تساعد على حمل الكور حيث تم طحن المواد بطريقة التصادم .
3- تمر المواد إلى الجزء الثاني حيث الكور ذات الحجوم الأصغر والبلائط المصنفة حيث يتم طحن وتنعيم المواد .
4- تسحب المواد بواسطة مراوح هواء إلى الفارزة حيث يتم فصل المواد الناعمة عن المواد الخشنة بطريقة الطرد المركزي .
5- المواد الناعمة تنزل من أسفل الفارزة إلى سيور نقل إلى خزانات المزج النهائي أما المواد الاخشن فتعود مرة ثانية إلى الطاحونة حيث يتم تنعيمها .

صور موضحة لبعض أنواع الطواحين:
أولاً: الطاحونة العمودية








ثانياً: الطاحونة الأنبوبية


قسم تغذية الفرن

هو القسم الذي ينظم سير المواد الممزوجة والمتجانسة بدءاً من خزن التجانس النهائي إلى قسم الفرن عبر موازين مخصصة لضبط أوزان المواد عند دخولها الفرن.

أجزاء قسم تغذية الفرن :
أولاً / خزان المزج ويعتبر من أهم الأجزاء المتواجدة في مصانع الاسمنت ولها عدة وظائف وهي :-
1- يتم فيه مزج وتجانس المواد المطحونة وتحويلها إلى مواد متجانسة فيزيائياً من حيث التدرج الحبي
2- التوزيع الكيميائي لأكاسيد المواد (اختلاف البنية البلورية)
3 – يكون رصيد استراتيجي للمواد التي تعتبر مغذية للفرن.
آلية المزج النهائي
آلية المزج عن طريق نوافخ هوائية تقوم بتحريك وخلخلة المواد مما يساعد في تجانس هذه المواد
ويجب أن يؤخذ في الحسبان أن الرطوبة يجب أن تكون أقل من 1 %
أنواع الخزانات المتواجدة في مصانع الأسمنت

النوع الأول :- نظام متقطع Batch & Batch System))
النوع الثاني :- نظام متواصل Continuous System))
Continuous System))
Batch & Batch System))
يتكون من غرفة كبيرة رئيسية في أسفلها شكل مخروطي (غرف ثانوية)
يتكون من غرفتين غرفة تخزين وغرفة تجانس في نصف الصومعة الفاصل
استهلاك الهواء أقل بالنسبة لطن واحد من المواد
استهلاك الهواء أكثر
يستخدم للمواد التي يكون فيها تذبذب وانحراف قليل
استخدامه للمواد التي فيها تذبب وانحراف أكثر
أخذ العينات لاختبار الجودة من مخرج المواد
بتم أخذها من غرفة التجانس


وتعتبر الغاية من المزج والتجانس هو ما يلي:-
· ضمان عمل الفرن( النوعية والإنتاج)
· الإقلال في التكلفة
· الزيادة في الإنتاجية
ثانياً :- خزانات وسطية :
وهي متنوعة مثل خزان تفريغ وتغذية وتنظيم سير المواد وتأمين رصيد آني للفرن .
ثالثاً :- موازين :
وظيفتها وزن المواد آلياً خلال 24 ساعة قبل دخولها الأفران .
رابعاً :- نواقل مختلفة :-
ناقل هوائي وعمودي وجنزيري .

صور موضحة لصوامع المزج والتجانس النهائي للمواد المطحونة :









قسم الفرن
تعريف قسم الفرن
هو القسم الذي يتم فيه تفكك كربونات الكالسيوم (CaCO3) مع رفع درجات حرارة المواد لصهرها وتفاعلها داخل الفرن الدوار لإنتاج الكلنكر ثم تبريده في مبردات خاصة له, وهو القسم الرئيسي في صناعة الإسمنت
أجزاء قسم الفرن
1) المسخن الأولي مع المكلسن (Preheater) .
2) منشأة التخلص من الغازات (By pass) .
3) منشأة الفلترة (Filter).
4) اسطوانة الفرن الدوارة (Rotary kiln) .
5) مبرد الكلنكر (Grate Cooler).
أولا : المسخن الأولي مع المكلسن :
وظيفته :
تهيئة المواد لدخولها للفرن الدوار برفع درجات الحرارة للمواد الخام وتفكك كربونات الكالسيوم (CaCO3) بنسة 90% تقريبًا حسب المعادلة التالية :
CaCO3 " CaO + CO2 #
وذلك عن طريق التبادل الحراري بين المواد القادمة من صوامع المزج والتجانس (من أعلى ) مع الغازات القادمة من المبرد والمارة على الفرن الدوار (من أسفل) باتجاه معاكس .
أنواعه :
تختلف أنواعه بوجود المكلسن أو عدمه بمعنى نسبة تفكك كربونات الكالسيوم , و أيضًا عدد السايكلونات التي في المسخن الأولي , ولكن لا تختلف في الغاية الرئيسية منه وهي تهيئة المواد لدخولها للفرن الدوار.





مكونات المسخن الأولي الكامل :
1) نواقل المواد الخام :
وهي من نوع النواقل بالحاويات ( Bucket Elevator) والذي ينقل المواد من أسفل صومعة المزج والتجانس النهائي إلى أعلى المسخن الأولي ثم إلى السايكلون الأول عن طريق نواقل هوائية (Air Lift) .

2) خمسة أدوار من السايكلونات المضاعفة (5-Stage Double Cyclones)
وظاهره معدني من الحديد ومبطن بطوب حراري كاملاً لمنع تسرب الحرارة إلى الخارج وبالإضافة إلى حماية الهيكل من الانهيار , وتوجد أنابيب تتصل فيما بينها مع نقل المواد والغازات بحيث يتجهان باتجاه معاكس ويساعد شكلها الهندسي على زيادة التبادل الحراري بين المواد و الغازات بحيث يجعل المواد والغازات تتحرك على شكل زوبعة.

3) المكلسن (Precalciner)
ووظيفته المساهمة في عملية رفع درجة حرارة الغازات مع زيادة نسبة الإنتاج ويدعم بغرف احتراق لكي يساعد في ذلك , بالإضافة إلى دخول الغاز الثلاثي(Tertiary Air) فيه والقادم من المبرد لزيادة نسبة الحرارة والغازات بالإضافة إلى الناحية الاقتصادية بعدم هدر الحرارة التي يولدها المبرد .
بعض الصور لأجزاء المسخن الأولي
آلية حركة المواد والغازات داخل المسخن الأولي والمكلسن:

تدخل المواد من أعلى المسخن الأولي إلى الأنبوب الذي بين السايكلون الأول والثاني , فيقابلها الغازات القادمة من السايكلون الثاني ويحملها إلى السايكلون الأول ثم يتم فيه التبادل الحراري بين الغازات والمواد إلى أن تحصل الغازات على منفذ في أعلى السايكلون فتخرج منه الغازات, أما المواد فتنـزل من أسفل السايكلون الأول إلى الأنبوب الذي يصل السايكلون الثاني بالثالث فتقابل الغازات القادمة من السايكلون الثالث وتدخلها إلى الثاني وهكذا حتى تخرج المواد من السايكلون الرابع وتدخل إلى المكلسن وبعدها إلى السايكلون الخامس ومنه إلى اسطوانة الفرن .
أما الغازات فتبدأ بالدخول من السايكلون الخامس والقادمة من الفرن الدوار مارة بالمكلسن ثم السايكلون الرابع وصولاً إلى السايكلون الأول .

ملاحظات :
· وجود السايكلون الأول مضاعف لزيادة التبادل الحراري بين المواد والغازات ويتم فصل الغازات من المواد أكثر .
· يدخل الهواء الثالث القادم من المبرد بدرجة حرارة 850 درجة مئوية تقريبًا إلى المكلسن لزيادة نسبة الحرارة في المكلسن ونسبة الغازات بالإضافة إلى التقليل من التكلفة .
· يوضع الطوب الحراري داخل السايكلونات ويغلفها من نوع الذي نسبة الألومينا متدنية ويكون خفيف الوزن وعازل جيد للحرارة .

ثانيًا : منشأة التخلص من الغازات (By Pass)
وظيفته:
التخلص من الغازات القادمة من المبرد والمارة على الفرن والتي تحتوي على جزء من القلويات والكلوريدات التي تسبب في مشاكل انسداد في مدخل الفرن والدور الأول من المسخن الأولي وتتراوح نسبة التخلص منها من (10-20 %) .

مكونات منشأة التخلص من الغازات:
1) وحدة (By Pass) : وهو عبارة عن أنبوب مائل, ووجود فرق الضغط يؤدي إلى خروج الغازات من الأنبوب الموصل بين الفرن الدوار ومنشأة المسخن الأولي.
2) برج التبريد : تدخل الغازات بدرجة حرارة تقريبًا 900 درجة مئوية إلى برج التبريد وتخرج بدرجة 200 درجة مئوية تقريبًا ويتم التبريد بمرور الغازات على هواء بدرجة حرارة الجو الخارجي بآلية التبادل الحراري بينها .
3) الفلاتر : بعد خروج الغبار من برج التبريد تدخل على الفلاتر الكهربائية التي وظيفتها هو ترسيب ا الغبار ثم ينزل إلى أسفل الفلتر ومنه إلى الخارج .
4) المدخنة : وهي انبوبة اسطوانية الشكل لخروج الهواء المفلتر إلى الجو الخارجي من الأعلى
ثالثًا : منشأة الفلاتر :
وظيفته :
ترقيد الغبار العالق بالغازات الخارجة من أعلى المسخن الأولي وإرجاعها إلى سير المواد .
أنواعه :
1) الفلتر القماشي .
2) الفلتر الكهربائي .








رابعًا : الفرن الدوار:
تعريفه : عبارة عن اسطوانة معدنية دوارة تدخل المواد فيها فتتفكك وتنصهر ثم تندمج مع بعضها البعض بفعل الحرارة العالية مكونة مركبات جديدة تعرف بأطوار الكلنكر (المنتج الوسطي).
مكوناته :
1) اسطوانة من الحديد المطاوع الذي يتمدد بارتياحية بطول معين وقطر معين بالإضافة إلى ميل معين وله سرعة دوران مخصصة .
2) ثلاث بكرات مضاعفة لكي يرتكز عليه الاسطوانة .
3) دواليب تجديد المسار لكي يتيح للفرن التحرك صعودًا ونزولاً بثبات .
4) محرك قيادة الفرن .
5) أنبوبة الحرق ( الشعلة ) .
6) الطوب الناري الذي يكون داخل الفرن .
يقسم الفرن من الداخل إلى عدة مناطق وهمية حسب درجات الحرارة ومراحل تحول المواد وهي :
1) منطقة دخول المواد , طولها 14 متر ودرجة الحرارة فيها (1100-1150 )
2) منطقة الكلسنة , طولها 10 متر .
3) منطقة الحماية , طولها 11 متر
4) المنطقة الانتقالية , طولها 11 متر .
5) منطقة الاحتراق , طولها 34 متر ودرجة الحرارة فيها ( 1400 – 1450 )
6) منطقة التبريد , طولها 2 متر ودرجة الحرارة فيها ( 1100- 1200 )
وأهم هذه المناطق هي ثلاث :
1) منطقة الكلسنة .
2) منطقة الاحتراق.
3) منطقة التبريد .
أولا : منطقة الكلسنة :
· يتم فيها عمليات تحلل وتفكك ما بقي من كربونات الكالسيوم حسب المعادلة:
CaCO3 " CaO + CO2 #
· إضافة إلى ذلك يتم فيها تفاعل آخر كناتج تفاعل صلب وهي تكون كمية من سيليكات ثنائية الكالسيوم (C2S) .
- يتم فيها تجهيز خلطة المواد الأولية وتلينها .
- يبدأ في نهاية المنطقة تكون الطور السائل ويستمر ويزداد تكونه بالتتابع داخل منطقة الاحتراق بحيث يلاحظ الاختلاف الواضح بين منطقة الكلسنة والاحتراق بما يحص تكون الغلاف (الكوت) بالإضافة إلى الشكل البلوري للمواد .
- حركة المواد في هذه المنطقة يكون مسارها متعرج بشكل مضطرب ويتلاشى هذه الشكل شيئًا فشيئًا كلما اتجهنا باتجاه مخرج الفرن وكذلك لأن طرد ثاني أكسيد الكربون (CO2) يؤدي إلى جعل المواد لينة وسائلة إلى حد ما مما يسبب في انتقاله بسرعة أكبر نسبيًا ويجري على نحو مماثل لجريان الماء , وفي نهاية المنطقة تبدأ المواد بالتسلق باتجاه قوس الفرن ثم تنزلق باتجاه أرضية الفرن , وبذلك يعطي نوع أفضل من المزج وتبادل حراري أكبر .
ثانيًا : منطقة الاحتراق :
- يتكون الطور المائع بالشكل الكامل في هذه المنطقة .
- يصبح الكوت مكتملاً .
- تبدأ عملية تحبب المواد عند درجة حرارة 1300 درجة مئوية .
- في نفس الوقت يبدأ تكون الطور المائع لسيليكات ثلاثية الكالسيوم (C3S) .
- كلما زادة درجة الحرارة بالتوازي مع سير المواد زاد تكور الكلنكر .
- نهاية المنطقة يكتمل حجم حبيبات الكلنكر ويأخذ الشكل النهائي .
- تتحول المواد إلى نصف سائلة وتصبح لزجة ويحدث تباطؤ في حركة المواد وتبدأ المواد في تشكل الكلنكر . وتمارس سيرها بحركة تشبه حركة الشلال .

ثالثًا : منطقة التبريد :
- تكون هذه المنطقة عند مخرج الفرن وصغيرة نسبيًا .
- لا يغطى الطوب الناري بالغلاف ( الكوت ) .
- يتم تصلب الطور السائل .
- يزداد حجم حبيبة الكلنكر نتيجة تماسك الأغبرة والحبيبات الصغيرة بعضها ببعض خلال عملية التبريد .
- للتبريد دور هام في المساهمة في تشكيل البنية البلورية لحبة الكلنكر .
- تبقى حركة المواد كالشلال حتى تصب في المبرد .
تكون الغلاف ( Coating)
تعريف الغلاف :
عبارة عن كتلة من الكلنكر وجزيئات الغبار التي تلتصق على الطوب الناري والتي تحولت من الحالة السائلة أو الشبه سائلة إلى حالة صلبة مما يؤدي إلى حماية الطوب الناري وجسم الفرن من التلين والتشوه والانصهار .
ملاحظات :
- عادة يكون الغلاف بسماكة من (20-25 سم ) وكلما تزاد سماكته يسبب حمولة إضافية على الفرن ويحجز المواد حلفه ومشاكل أخرى عديدة مما يؤدي إلى تدني في الإنتاج .
- لا يتكون الغلاف إلا في منطقة الاحتراق لوجود الطور السائل .
الغاية من تكون الغلاف :
1) الحفاظ على الطوب الحراري من العوامل التالية :
- الاجهادات الحرارية .
- الهجوم الكيميائي .
- عوامل الاحتكاك .
2) الإقلال من الضياع الحراري
العوامل التي تحكم تنمية أو زوال الغلاف :
1) التركيب الكيمائي والفيزيائي للمواد الداخلة للفرن .
2) الناقلية الحرارية للطوب الناري فكلما زادت الناقلية زاد تكون الغلاف عليه .
3) درجة الحرارة للمواد المصهورة عند التلامس مع الغلاف وشكل اللهب القادم من الشعلة .
4) مقدرة مشغل الفرن في إيجاد التوازن للسيطرة على طبقة الغلاف .كيفية تشكل الغلاف :
عندما تصل المواد إلى منطقة الاحتراق تصبح في الطور السائل ويكون فرق في درجة حرارة الطوب الناري والمواد مما يعمل على تجمع بعض المواد وتصلبها على الطوب الناري بمساعدة الغبار القادم من المبرد , وسبب ذلك الفرق في درجات الحرارة , إلى أن يصل إلى التوازن الحراري بين سطح الغلاف من الداخل والمواد المصهورة بحيث لا يلتصق عليه مواد . وعادة يتبدل الغلاف ويتشكل من جديد بسبب سقوط بعضًا منه وتجمع مواد جديدة عليه .
ملاحظات :
- كلما زاد الطور السائل المائع يزيد تشكل الغلاف .
- الخلطات سهلة الحرق يتكون الغلاف بشكل جيد والعكس صحيح في الخلطات صعبة الحرق .
- القلويات تعزز عمليات تشكل الغلاف ولكن لا تزيد نسبة القلويات عن المطلوب لأنه يشكل خلطات غير مرغوب فيها .
الطوب الناري
وهو عبارة عن مواد مكعبة الشكل توضع على سطح اسطوانة الفرن من الداخل بهدف الحماية والعزل الحراري .
ملاحظات :
- يتغير نوعية الطوب الناري بتغير المنطقة التي يوضع فيها في داخل الفرن .
- يكون مقوس من الجهتين بحيث يأخذ شكل الفرن من الداخل بعد اكتمال وضعه
- له أنواع عديدة أهمها الطوب المغنيزي والذي يكون فيه نسبة الماغنيزيوم فيه عالية ويوضع في منطقة الاحتراق . أما منطقة الكلسنة والتبريد يوضع فيه من نوع الطوب الألوميني .
بعض الصور الموضحة لشكل الطوب الناري :

التفاعلات التي تتم داخل الفرن :
جميع التفاعلات التي تتم داخل الفرن هي في منطقة الاحتراق وتتفاعل المواد بعد صهرها وتكون الطور السائل .
خطوات التفاعلات :
1) التحلل الحراري :
للحرارة دورًا مهمًا في تفكك كربونات الكالسيوم (CaCO3) وتجهيز أكسيد الكالسيوم (CaO) اللازم لتفاعلها في منطقة الاحتراق
2) التشوه البلوري :
يحصل نتيجة لارتفاع درجات الحرارة المتتالية إضافة إلى تقطع الروابط الشبكية لجزيئات الخلطة ومنه يحدث التشوه .
3) الانصهار :
وهي المرحلة التي تأتي بعد انهيار البنية البلورية للخلطة بحيث تصبح المادة بالشكل الجديد , وهذه المواد لابد منها لإجراء عملية التفاعلات .
4) الاندماج وتشكل الكلنكر :
تتحد المواد والأكاسيد مع بعضها البعض وتتفاعل تفاعلات معينة لكي تكون مادة جديدة تختلف عن المراحل السابقة كيميائيًا وفيزيائيَا وميكانيكيًا .
5) تبلور الطور المائع :
يتم تبريد الكلنكر في نهاية الفرن (منطقة التبريد) بحيث يأخذ شكله المتصلب (نسبيًا) ويزداد تصلبه بواسطة التبريد في مبردات خاصة .
خلال عملية الحرق وتفكك كربونات الكالسيوم و إزالة محتوى الماء من مركبة الطينة , هناك ثلاثة مراحل لتشكل الكلنكر :

المرحلة الأولى درجة الحرارة إلى (990 ) درجة مئوية :
جميع أكاسيد الألمونيوم(Al2O3) تتفاعل مع جزء من أكاسيد الكالسيوم مولدة ألمونيوم أحادي الكالسيوم (CaO.Al2O3) ويرمز له بـ ( CA) ولكنه منتج وسطي , من جانب آخر تبدأ أكاسيد السيليكا (SiO2) بالاندماج مع أكاسيد الكالسيوم(CaO) مشكلة سيليكات ثنائية الكالسيوم (SiO2.2CaO) ويرمز له بـ (C2S) في هذا الطور ولكن بتركيز منخفض .

المرحلة الثانية : درجة الحرارة إلى 1285 درجة مئوية :
الناتج الوسطي من المرحلة الأولى ( CA) يتحد ويتحول إلى مركب ألمونيوم ثلاثي الكالسيوم (3CaO.Al2O3) ويرمز له بـ ( C3A) وفي نفس اللحظة تندمج أكاسيد الحديد (Fe2O3) مع أكاسيد الكالسيوم (CaO) مكونًا (C2F) والأكثر تعقيدًا ليصبح تفاعله مع الألمونيوم فلوريدات الومونيك رباعية الكالسيوم (4CaO.Al2O3. Fe2O3) ويرمز له بـ ( C4AF) الذي يبدأ بتشكل (C2S) حتى تكتمل .

المرحلة الثالثة : درجة الحرارة أعلى من 1285درجة مئوية :
في هذه الدرجة وبالتسخين الزائد للمواد يشبع (C2S) بأكاسيد الكالسيوم المتبقية وينتج سيليكات ثلاثية الكالسيوم (SiO2.3CaO) والذي يرمز له بـ (C3S) .

المعادلة الأساسية في عملية الاحتراق بالفرن الدوار:

والمعادلات الكيميائية لهذه التفاعلات على الشكل التالي :













اسم المركب
C3S
C2S
C3A
C4AF
درجات تكونه
أعلى من 1300
800 - 1500
1250 – 1350
1250 – 1350
نسبته المئوية
50 - 55
20 - 25
10 – 11
12 - 14
مواصفاته
خواص كريستالية
يعطي مقاومة بدائية ونهائية
مركب سريع التميه
ينشر حرارة معتدلة
يعطي مقاومة نهائية
مركب بطيء التميه
ينشر حرارة منخفضة
خواص بلاستيكية
يساهم في المقاومة الأولية
سريع التميه
حرارته عالية
له دور في إظهار اللون الطبيعي للاسمنت
بعض الصور الموضحة للفرن الدوار :
ظاهرة تكون الحلقات :
تتكون غلاف على شكل حلقة في بداية الفرن مما يسبب في انسداد الفرن وله أسباب منها :
1) تباين تركيب المواد الخام ومواد التغذية بين الدفقة والأخرى :
- تغاير المعاملات والمعايرات الرئيسة .
- ضعف خلط وتجانس المواد
- تباين كمية ولزوجة الطور المائع
- الخلط الزائد للمواد , الأمر الذي يؤدي إلى فصل كثافي وحجمي وبالتالي ضعف في التجانس
- تغاير كمية راجع المرسب وارتفاع تركيز المواد المتطايرة
2) نظام تغذية الفرن :
- تذبذب التغذية من حيث الكمية .
- ضعف انتقالية المواد في الفرن نتيجة لقلة سرعتها .
3) تشغيلية :
- اختلال معدل الوقود أو الهواء ( عملية الحرق) .
- تغاير التدرج الحراري في الفرن وخاصة ارتفاع درجة حرارة مؤخرة الفرن وكذلك زيادة حمل الفرن والحرق المفرط .
- لهب غير مناسب ( احتراق غير كامل ) .
- ارتفاع التغبير من المبرد إلى الفرن مع الهواء الثانوي .
4) أسباب الطوب :
- تغيير الموصلية للطوب الناري بسبب تغيير خواصه الفيزيائية , إذا ما زادت الموصلية ترسبت كميات كبيرة من المواد على سطحه الساخن .
الحلقات تؤدي إلى ما يلي:
1) عند سقوطها تؤدي إلى تدفق تيار المواد إلى المخرج مبردة بذلك مناطق الفرن وبالتالي تؤدي إلى توقيفه وإعادة إحمائه .
2) عند سقوطها مع البطانة الترسيبية , قد يؤدي ذلك إلى سقوط جزء من الطوب الناري.
3) على الأغلب تتكون كرات الكلنكر المؤثرة في وضع البطانة والطوب والمبرد عند سقوطها عليه .
4) تؤدي إلى تأثر سحب الغازات وربما توقف الفرن , وعند كل توقف ينخفض معدل عمر الطوب الافتراضي مع قلة الإنتاجية .


تصنيف لون الاحمرار على جسم الفرن

عند ظهور بقعة حمراء متوهجة يمكن قياس الحرارة في تلك البقعة على اسطوانة الفرن من الخارج بواسطة البيروميتر ، ومن ثم معرفة نوع الطوب الناري المستعمل وتقدير درجة حرارة الجدار الداخلي . يمكن بالحساب تقدير سماكة الطوب الناري في المنطقة الضعيفة ، وهذا من شأنه المساعدة في اتخاذ القرار المناسب فيما يتعلق بتوقيف الفرن أو عدم توقيفه . وفى حال عدم توفر بيروميتر يمكن تقدير درجة حرارة البقعة المتوهجة من اسطوانة الفرن بحسب لونها ، والجدول التالي يوضح علاقة اللون بدرجة الحرارة :
· أحمر خفيف / صعب التميز / 475 م
· أحمر خفيف إلى أحمر غامق 475 – 650 م
· أحمر غامق إلى أحمر كرزي 650 – 750 م
· أحمر كرزي إلى أحمر كرزي متوهج 750 – 825 م
· أحمر كرزي متوهج إلى أحمر برتقالي 825 – 900 م
· برتقالي إلى أصفر 900 – 1090 م
· أصفر إلى أصفر فاتح 1090 – 1320 م
· أصفر فاتح إلى أبيض 1320 – 1540 م
· أبيض إلى أبيض مبهر / ساطع / أكبر من 1540 م

س 1 : ما هي أقصى درجة حرارة يمكن أن يتحملها جسم الفرن دون حدوث أية تشوهات دائمة أو مشاكل مختلفة :
ج 1 :
جسم الفرن يصنع عادة من الصلب الكربوني العادي . يعمل الفرن تحت حمل المواد فيه معرضا لاجهادات ميكانيكية كاجهادات الثني واللي وتحت حمل حراري ، ومع زيادة حرارة جسم الفرن يبدأ التشوه لجسم الفرن ، وهو تشوه رجعى بمعنى أن جسم الفرن يستعيد وضعه السابق مع انخفاض الاجهادات الحرارية إلى وضعها الطبيعي . أما إذا استمرت الحرارة في الارتفاع فإن تشوها يحصل هو ( التشوه البلاستيكي ) ، وهو تشوه دائم . كذلك يصبح هناك إمكانية لحدوث شقوق وكسور في الفرن سيما عند المخرج ، وقد تكون الكسور محورية أو قطرية ، والغالب هي الكسور الطولية . ذلك أن الحديد يصل إلى فعل الكسر بزيادة فعل الاجهادات الميكانيكية والحرارية . ولا ينحصر ذلك على مقدار حرارة الجسم فقط بل الوقت الذي استمرت عليه الحرارة مرتفعة . وأيضا ازدياد الحرارة و الاجهادات وعوامل أخرى يفقد حديد الفرن خواصه بالتدريج ويحدث عندها :


- انخفاض عامل الطوعية .
- انخفاض نقطة الخضوع .
- انخفاض القوة .
- انخفاض المقاومة للإجهادات .

ويجب الإنتباه عند ارتفاع الحرارة إلى أمور عدة منها :
- هل الحرارة ناتجة عن سقوط الطوب / توقف فورى / .
- هل الحرارة ناتجة عن ضعف الطوب / يمكن معالجة الأمر / .
- فى أى الأماكن ترتفع الحرارة ؟
فإذا كانت قريبة من مناطق الحلقة الراكبة القريبة من نطاق الحرق عندها يجب أن تولى عناية فائقة وأن يتم الإنتباه الى الحركة النسبية للحلقة الراكبة حتى لا تصل إلى قرابة الصفر ، وبالتالى فقد الفراع بينها وبين جسم الفرن مما يؤدى إلى تمدد الجسم داخل الحلقة وتشوه دائم قد يستدعى قص الفرن وغلا يبقى مؤثرا على الطوب ويؤدى الى سقوطه خلال فترات قصيرة .
ومن واقع خبرة الاسمنت يجب عمل التالى عند ارتفاع حرارة جسم الفرن فى نطاق الحرق :
- عند وصول الحرارة إلى 475 م يجب ايلاء الموضوع انتباه ومتابعة خاصة .
- عند وصول الحرارة أعلى من 475 م لا بد من اتخاذ اجراءات أولية لتحريك اللهب بعيدا عن المنطقة المحمرة أو المرتفعة .
- عند وصول اتلحرارة إلى 600 م يجب التوقف فورا .

س 2 : فرن بمبادل حرارى ومكلس مسبق ظهرت فيه بقعة حمراء قريبة من الحلقة الأخيرة عند مخرج الفرن ..... ما هو الإجراء المناسب المتخذ ؟
ج 2
يتم معالجة الموضوع حسب النقاط التالية :
1) إذا كانت البقعة محمرة بشكل طفيف ومتقطع فإن ذلك ناتج على الأغلب من فقدان البطانة الترسيبية أو اصدام اللهب بالبطانة فى اتجاه معين أو السببين معا .
2) إذا كان السبب ما ورد فى / ب / فيجب تعديل وضع اللهب بحيث لا يصطدم بتالبطانة وذلك عن طريق زيادة طوله قليلا . وإذا استدعى الأمر ادخال انبوبة اللهب بكاملها الى الداخل أو سحبها إلى الخارج لتبتعد عن تلك المنطقة المتضررة حسب مقتضيات الوضع .
3) تستمر المراقبة الداخلية فى غرفة التحكم لدرجة حرارة جسم الفرن فى الموضع المتضرر ، وكذلك المتابعة الخارجية حتى يتم اختفاء الإحمرار ، يستحسن تبريد المنطقة بواسطة مروحة هواء .
4) إذا كان الإحمرار شديدا فلا بد من حل للوضع و إلا تضرر جسم الفرن وتشوه ولا بد عندها من ايقاف الفرن واطفاء اللهب والنظر الى منطقة الإحمرار داخل الفرن للتأكد من سقوط بطانة فوقية أو طوب نارى أو ضعف شديد فيه :
(1) إذا كان ضعف فى الطوب أو سقوط بطانة يتم تدوير الفرن على المحرك المساعد بحيث تصبح منطقة الإحمرار أسفل الفرن ومن ثم يوقف الفرن لفترة قصيرة ثم يدور حسب برنامج التدوير المتبع بحيث تبقى فى كل الحالات منطقة الإحمرار مغطاه بالمواد المتواجدة فى الفرن وهكذا الى أن تختفى منطقة الإحمرار نهائيا . توضع مروحة تبريد مقابلة على منطقة الإحمرار ويعاد تشغيل الفرن بالشكل الطبيعى العادى على أن يكون اللهب ميالا الى الطول بعيدا عنها ، وتراقب المنطقة المحمرة فإذا اختفت يعنى ذلك أن البطانة الترسيبية كانت قد سقطت .
(2) إذا ما استمرت فإن ذلك يعنى ضعف شديد فى الطوب ولا بد من ايقاف الفرن لتصليح الوضع وإلا تفاقم وأدى الى تشوه غير قابل للاختفاء أو التعديل مع تغاير فى بيضاوية الفرن .
خامسًا : المبرد (Grate Cooler) :
وظيفته:
يعمل على تبريد الكلنكر الخارج من الفرن الدوار من درجة حرارة 1200 درجة مئوية تقريبًا إلى درجة حرارة 110 درجة مئوية تقريبًا في ظرف عشر إلى خمسة عشر دقيقة .
ويتبع نظام التبريد الصاعق ( السريع ) .
الفرق بين التبريد الصاعق والبطيء :
المؤثر عليه
التبريد السريع
التبريد البطيء
الطور المائع
يكون التبريد فيه على شكل زجاجي مع تصغير حجم بلورات أطوار الكلنكر
يكون التبريد فيه على شكل بلوري مع زيادة في حجم بلورات أطوار الكلنكر
أكسيد الماغنيسيوم
حجم بلورات أكسيد الماغنيسيوم صغير وبالتالي تأثيرها في تمدد الأسمنت مقبول .
وجوده بنسب عالية وأحجام كبيرة في الاسمنت يحدث التشققات في الصبات الخراسانية
الطحن والإماهة
يقل حجم الطور (C3S) في التبريد السريع بحيث يمكن الطحن بسهولة والحصول على نعومة جيدة مع تميه سهل لهذا الطور .بالإضافة إلى عدم ارتداده إلى طور C2S .
يزيد الحجم في طور (C3S) هذا التبريد بحيث يصعب ويحتاج إلى كور معينة في الطحن بالإضافة إلى صعوبة التميه وارتداده إلى طور C2S .
مقاومة الفعل الكيميائي
يؤدي إلى ارتفاع مقاومة الإسمنت لفعل الكبريتات وذلك أن C3A تتشكل على الشكل الزجاجي المقاوم لفعل الكبريتات
يؤدي إلى انخفاض مقاومة الإسمنت لفعل الكبريتات .
القوة
له الأثر على القوة بعد ال28 يوم عندما يكون (A/F) أكبر من (2) بينما ينخفض الأثر على معاير الألومينا بحدود (1.4) ثم يعاود الأثر للتبريد السريع للارتفاع عند انخفاض معاير الألومينا عن (1.4)
العكس صحيح في ذلك .

أنواع المبردات :
له عدة أنواع منها :
أ) المبردات الدوارة :
1) المبردات الأنبوبية الدوارة .
2) المبرد الطواف .
ب) المبردات الجنزيرية :
وهو الأشهر منها ويأتي على عدة أنواع منها :
1) المبرد الجنزيري الرحال .
2) المبرد الجنزيري ترددي الحركة . ويأتي منها عدة أنواع .
ج) المبردات العمودية .

المبرد الجنزيري (Grate Cooler):
مكوناته :
· صف من البلائط الثابتة يتلوه صف آخر متحركة
· البلائط في الأجزاء الأولى مائلة أكثر من غيرها وثابتة ومصنوعة من سبيكة معدنية معينة من الفولاذ والكروم بسبب الحرارة العالية للكلنكر .
· الجزء المتحرك من البلائط يؤدي إلى دفع الكلنكر إلى الأمام بطول لا يقل عن 12 سم .
· يدخل الهواء من الفراغات بين البلائط المتحركة والثابتة لتبريد الكلنكر .
· نهاية المبرد يوجد كسارة لتصغير حجم الكلنكر مع مجموعة الحركة التابعة لها .
· عجلات ومحاور سائدة للجنزير .
مبدأ التبريد :
يعتمد على الهواء القادم من المراوح الخاصة له التي تكون عادة أسفل المبرد بقوة مما يلامس سطح الكلنكر فيبرده ويتحول إلى هواء ساخن .
تتباين كمية الهواء المستعمل للتبريد حسب درجة الحرارة للكلنكر الساقط من الفرن والتدرج الحبي له وتقدر كمية الهواء اللازمة للتبريد بشكل عام (2.3- 3.3) كغ هواء لكل كغ كلنكر .

آلية التبريد :
يدخل الهواء عن طريق مضخات هواء ويتلامس مباشرة مع الكلنكر ويتخلخل معه ثم يتجه إلى أعلى المبرد فينقسم إلى :
1) القسم الأول منه يدخل الفرن ويسمى الهواء الثانوي(1200درجة مئوية تقريبَا ).
2) القسم الناثي منه يسحب إلى المكلسن الموجود في المسخن الأولي ويسمى الهواء الثالثي(900 درجة مئوية تقريبًا ).
3) القسم الثالث ( 260درجة مئوية تقريبًا ) منه فيسحب إلى مبادل حراري لتبريده وإرساله إلى عملية الفلتره ومنها إلى مخازن الكلنكر .
أما الكلنكر ينزل من الفرن بدرجة حرارة حوالي 1150 درجة مئوية تقريبًا ويتلامس مع الهواء فيتجزأ إلى :
1) الجزء الأول من الكلنكر (60 – 70 % ) يتحرك إلى كسارة المبرد بفعل حركة البلائط المتناوب ومنه إلى السير الناقل وصولاً إلى مخازن الكلنكر.
2) أما الجزء الثاني (30 – 40 %) يستطيع أن ينزل عبر الثقوب الموجودة في البلائط متجهة إلى النواقل ثم إلى مخازن الكلنكر.
3) أما الجزء الأخير من الكلنكر (3 – 4%) يحمل أغلبه الهواء ويتجه معه إلى حيث هو متجه
صورة مبرد الكلنكر :
ظاهرة الكلنكر الناعم :
عندما لا يكون التبريد جيدًا وكافيًا تحصل انفجارات (C3S) نتيجة اجهادات ميكانيكية حرارية خلال عملية التبريد مما يتحصل على كلنكر ناعم ويتشكل دارة كلنكر ناعم مابين المبرد والفرن لها مردود سلبي على العملية التشغيلية وبالتالي نقص الإنتاجية .
مساوئ الكلنكر الناعم :

لا يختلف الكلنكر الناعم عن الكلنكر الخشن ( النظامي ) من حيث المواصفات الكيميائية .
1) تكوين سحابة متواصلة تحجب الرؤيا وتؤدي إلى تدني درجة كفاءة مقياس الحرارة في منطقة الاحتراق .
2) يعمل على نحت الطوب الناري في المناطق التي لا يتكون فيها الغلاف والمنطقة التي بها غلاف يبدأ في التساقط .
3) صعب الطحن على الأغلب مما يؤدي إلى صعوبة في خفض نعومة الاسمنت وبالتالي زيادة استهلاك الطاقة مع انخفاض إنتاج المطحنة .
4) صعوبة التداول والتخزين في النواقل والخزن مما يصعب التحكم به .
5) يساهم في عمل الحلقات في الفرن في بداية منطقة الاحتراق .
6) زيادة الحمل على المرسبات الكهربائية .
7) يساهم في انسداد البلائط مما يؤدي إلى إحمائها وصعوبة حركة الجنزير .
8) تساهم في الانسداد الذي يحدث في بداية الفرن مع القلويات والكلوريدات .









قسم طحن الأسمنت

لا تختلف كثيرًا عن مطحنة مواد الخام بل توجد فروق بسيطة بينهما هي :

مطحنة الاسمنت
مطحنة مواد الخام
تستخدم فيه رذاذ الماء لتبريد جو المطحنة بنسبة معينة لكي لا يفقد الجبس خواصه الفيزيائية والكيميائية .
تستخدم فيه هواء ساخن قادم من المسخن الأولي لكي تكون الرطوبة أقل من 1% حتى يكون فعل الطحن جيدًا .
المواد التي تدخل المطحنة هي الكلنكر مع إضافة إلزامية للجبس العادي مع إضافة غير إلزامية لمواد أخرى مثل البوزولانا .
المواد التي تدخل هي المواد الرئيسية مع المواد المعدلة .
سعة إنتاجية أعلى من مطحنة المواد.
سعة إنتاجية أقل .
تقاس النعومة في مطحنة الإسمنت بقياس بلين في المختبر .
تقاس النعومة بقياس ما يتبقى على منخل رقم 90 مايكروم .
نعومة الإنتاج فيها أعلى .
نعومة الإنتاج فيها أقل من مطحنة الإسمنت.
أغلب ما تكون حجرة واحدة
أغلب ما تكون حجرتين

ملاحظة :
بينما الأمور الأخرى غير ما ذكر في الجدول فهي على الأغلب متشابهة إلى حدٍ ما .

بعض الصور التي توضح مطحنة المواد:

قسم التعبئة
يوجد نوعان لتعبئة الاسمنت وهي :
1) الصوامع المخزنة للاسمنت وهي إلى الشاحنات مباشرة .
2) التغليف في أكياس وزنها 50 كيلوغرام .
النوع الأول :
هو تخزين الإسمنت في صوامع خاصة لثلاث أهداف :
1) تأمين رصيد استراتيجي للشركة في حالة توقف طواحين الإسمنت .
2) التبريد الطبيعي للإسمنت في الصومعة وذلك للمحافظة على مواصفاته .
3) تعبئة الشاحنات بمادة الإسمنت بالطريقة السائبة .
النوع الثاني :
هو تغليف الإسمنت في أكياس ذات مواصفات معينة بوزن 50 كيلوغرام وذلك من خلال ممرات وآلات تعبئة أعدت لذلك على نوعيها العادي والأوتوماتيكي .
أجزاء قسم التعبئة :
1) صوامع تعبئة الإسمنت (Silo) :
وهي عبارة عن صوامع من الإسمنت المسلح يصب الإسمنت فيها من الأعلى ويستخرج الإسمنت من الأسفل لتعبئة الشاحنات ومن الوسط تقريبًا لقسم تعبئة الأكياس .
2) مستودعات وسطية :
تنظيم سير المواد إلى آلة التعبئة وتأمين رصيد أني للعمل .
3) نواقل مختلفة :
وهنالك العديد من النواقل منها الهوائي والعمودي والمطاطي وتعمل على نقل المواد عبر المراجل.
4) الموازين والآلات للتعبئة :
هي آلة أعدت لذلك مبرمجة بحيث تعمل على تعبئة الكيس 50 كيلوغرام ويتم ذلك عبر برمجتها من خلال موازين معينة ( خلايا وزنيه إلكترونية ) لفتحات الآلة .


الجانب
العمــــــــــلي
قسم مهندسي الإنتاج
تقسيم الجانب العملي
لقد كانت فترة التدريب العملي سبعة أسابيع , وقد تم توزيعها إلى قسمين رئيسيين هما :
القسم الأول الخمسة الأسابيع الأولى :
وقد قسم اليوم في هذه الأسابيع إلى ثلاثة فترات وهي:
1) من الساعة (8-10):يكون التمركز في غرفة التحكم المركزي (CCR) مع رؤية عمل المشغلين والمناقشة التي تدور بنهم مع مهندسي الإنتاج بالإضافة المناقشة مع مهندس التدريب .
2) من الساعة (10-3) :الذهاب إلى أجزاء المصنع بالكامل خلال الفترة , من المحاجر إلى التعبئة , بالإضافة إلى محطة توليد الطاقة وتحلية مياه البحر. حسب الجدول التالي :
اليوم
التاريخ
الموقع
11\11\2006
السبت
محطة توليد الطاقة الكهربائيةPower plant
12\11\2006
الأحد
محطة تحلية مياه البحرDesalination
13\11\2006
الاثنين
كسارة الحجر الكلسىLime stone Crusher
14\11\2006
الثلاثاء
كسارة المواد المصححة Clay Crusher
15\11\2006
الأربعاء
كسارة المواد المضافة Tertiary Crusher
18\11\2006
السبت
حقول المزج الأولي Raw Mat. Storage
19\11\2006
الأحد
طواحين مواد الخامRaw Mills
20\11\2006
الاثنين
تحليل الغازات مع المواد Mat. & Gas Analysis
21\11\2006
الثلاثاء
المعمل في الخط الجديد Laboratory
22\11\2006
الأربعاء
المسخن الأولي Pre Heater
25\11\2006
السبت
خروج الغازات من الممر الجانبي By Pass
26\11\2006
الأحد
الفرن الدوار Kiln rotary
27\11\2006
الاثنين
الفرن الدوار Kiln rotary
28\11\2006
الثلاثاء
المبرد Grate Cooler
29\11\2006
الأربعاء
طواحين الاسمنت Cement Mills
2\12\2006
السبت
التعبئة Packing House
3\12\2006
الأحد
محطة الزيت Oil Station
4\12\2006
الاثنين
قياسات العمليات Process Measurements
5\12\2006
الثلاثاء
الحسابات Calculation
6\12\2006
الأربعاء
ترتيب التقريرTraining Report

3) من الساعة (3-4): العودة إلى (CCR) ومناقشة ما شوهد في فترة العملي مع كتابة التقارير اليومية .
القسم الثاني :الأسبوعان الأخريان :
وقد تم التركيز فيه على عدة نقاط :
1) الحسابات والمعادلات المطلوبة في خط الإنتاج مع معرفة المشاكل في جمع الأقسام وحلولها .
2) التركيز على قسم الفرن في الحسابات وكيفية التشغيل والتحكم فيه .
3) ترتيب وإعادة كتابة التقرير النهائي للدورة بالكامل (ثلاثة شهور) .
4) عمل بعض الوظائف ومطابقتها مع النظري .

مركز التحكم المركزي (CCR)
وهي غرفة التحكم المركزي والتي تحتوي على كمبيوترات متصلة بمعدات المصنع , والتي ينطلق منها المصنع ويشتغل ويتحكم بتشغيله وحل المشاكل التي تواجه المصنع كيميائيًا وفيزيائيًا بعد الإشارة إلى أماكن المشاكل والانحرافات .
وتوجد ثلاثة أقسام لــ (CCR) :
(CCR) لقسم الكسارة :
وهي الغرفة التي يتحكم عن طريقها في كمية إنتاجية الكسارة وإرسال المواد إلى حقول المزج الأولي وتوزيعها على شكل طبقات (Stacker) ولها أفرع لكل كسارة فرعها الخاص .
(CCR) لقسم التعبئة :
وهي الغرفة التي يتحكم عن طريقها تنظيم وترتيب التعبئة بنوعيها وتتحكم من بداية وجود الاسمنت في صوامع تخزين الاسمنت إلى أن تصل إلى الأكياس في الشاحنات .

(CCR) للقسم الوسطي :
وهو ابتداء من الركليمر في حقول المزج الأولي مرورًا بطاحونة المواد ثم صوامع التجانس النهائي وقسم الفرن ثم طواحين الاسمنت إلى صوامع تخزين الاسمنت .
وهو يعمل على تنظيم سير المواد في هذا القسم والإشارة إلى وجود المشاكل التي تواجه المصنع مع الإشارة إلى أماكنها أيضًا .فيقوم الطاقم الفني بإزالة الانحراف والمشاكل عن طريقه .
ويوجد فيه عدة كمبيوترات موصلة كهربائيًا وإلكترونيا إلى مواقع المصنع بالكامل بحيث يتابع المشغل والطاقم الفني جميع تحركات الأجهزة ويتحكم بزيادة أو نقصان أي عامل من العوامل المؤثرة في إنتاجية المصنع بحيث يحافظ على المنشأة والإنتاجية فترة أطول .

العمل في (CCR)
يكون العمل في (CCR) على شكل ورديات والسبب يرجع إلى أن قسم الفرن يجب أن يعمل خلال اليوم كله ولا يتوقف نهائيًا .
هذا من جهة المشغلين , بينما يعمل في نفس المكان ما يسمى برئيس الورديات ويكون الاتصال المباشر بينه وبين مهندسي الإنتاج ومدير الإنتاج .
أهمية (CCR) والمشغلين :
· تشغيل المصنع .
· متابع سير المواد والغازات .
· متابعة درجات الحرارة والضغوط , خاصة في قسم الفرن .
· المحافظة على كمية الإنتاج المطلوبة من المصنع .
· متابعة درجة حرارة الفرن الخارجية والتي من خلالها تعرف درجة حرارة الفرن الداخلية بما يسمى ألسكانر (Scanner) .

بعض الصور المأخوذة لغرفة التحكم المركزي (CCR) :

التحكم بطواحين الاسمنت
التحكم بقسم الفرن
السكنر والفرن لا يعمل
السكنر والفرن يعمل
Process Engineering Calculations
in Cement Industry

Calculation of Atmospheric Pressure with Altitude from Sea Level

P (mmwg) = 10133 x e -0.0001255*h
Where h = ht. from sea level in m

Conditions at NTP

Pressure = 1 Atm = 1.013 x 105 N/m2
Temperature = 273 K

Air Density at NTP

Gas law
P x V = n x R x T

V (Volume) = mass/density
n = mass/MW of air
R (Constant) = 8.314
Flow
Movement of gas particle in a duct when some external force is applied on the gas.

Pitot Tube, Pressure meter














Flow Calculations
Calculation of Velocity in a duct

D.P. = Density x (Velocity)2
2

Velocity = C x (2 x 9.8 x D.P.)0.5
(Density)0.5

Where C = Pitot tube constant
D.P. = Difference in Pressure in mmwg
Density = Kg/m3
Velocity = m/sec

Calculation of Density

Density ρ = Density at NTP x 273 x (10120-(St. Pr.))
(Kg/m3) (273+T gas) x 10336

Density at NTP in Kg/Nm3

St. Pr. in mmwg

T gas in degree C

Calculation of Flow

Flow = Velocity x Area of Duct x 3600 m3/hr

Area of duct (m2) = π x D2
4
Where
D = Diameter of duct (m)
π = 3.14
V = m/sec





Calculation of Flow at Fan inlet for FD Fans

Flow = Velocity x Area of inlet Duct x 3600 m3/hr

Velocity is measured by Anemometer at Fan inlet

Area of duct = π x D2
4
Where
D = Diameter of duct
π = 3.14


Flow Conversion from m3/hr to Nm3/Hr

Volumetric Flow rate = m3/hr


Mass Flow rate (Kg/Hr) = m3/hr x density (kg/m3)


Mass Flow rate (Nm3/Hr) = Mass Flow rate (Kg/hr)
Density at NTP (Kg/Nm3)

Mass Flow rate = Nm3/hr


Mass Flow rate = Nm3/hr x density at NTP (kg/Nm3)
(Kg/Hr)

Volumetric Flow rate (m3/Hr) = Mass Flow rate (Kg/hr)
Density of gas (Kg/m3)

Velocities in ducts
Preheater gas ducts = 16 – 18 m/sec

Tertiary air ducts = 24 – 26 m/sec

Kiln Hood = 6 m/sec

Coal conveying pipes = 35 m/sec

Venting line hood = less than 5 m/sec

Composition of Air By Volume

Oxygen (O2) = 21%
Nitrogen (N2) = 79%

By Weight

Oxygen (O2) = 23.3%
Nitrogen (N2) = 76.7%

Calculation of False air in the system

False air (%) = 100 x (O2 (outlet) – O2 (inlet))
(21 - O2 (Outlet))

Calculation of Kiln Feed to Clinker Factor
Kiln Feed/Clinker Factor

= ( (1-Fuel Cons (%) x Fuel Ash (%))\10000) x( (1 + Dust Loss)\100)
((1 – LOI)\100)

Fuels
C + O2 = `CO2, Heat Evolved 7829 Kcal/Kg

C + O2 = CO , Heat Evolved 2400 Kcal/Kg

H2 + 0.5 O2 = H2O, Heat Evolved 28641 Kcal/Kg

S + O2 = SO2, Heat Evolved 2213 Kcal/Kg

Calculation of Theoretical Air Requirement for
Combustion of Fuel.
HFO Analysis
%
84.5
C
%
11.9
H
%
0.22
N
%
3.28
S
%
0.1
O
Kcal/Kg HFO
9407
C.V.

Calculation of Theoretical Air Requirement for
Combustion of Fuel.

C + O2 = CO2
12 32 44

CO2 Produced = 44/12*0.854
= 3.098 Kg/Kg Fuel

O2 Required = 32/12*0.854
= 2.253 Kg/Kg Fuel

Calculation of Theoretical Air Requirement for
Combustion of Fuel.

H2 + 0.5 O2 = H2O
2 16 18

H2O Produced = 18/2*0.119
= 1.071 Kg/Kg Fuel

O2 Required = 16/2*0.119
= 0.952 Kg/Kg Fuel

Calculation of Theoretical Air Requirement for
Combustion of Fuel.

S + O2 = SO2
32 32 64

SO2 Produced = 64/32*0.0328
= 0.0656 Kg/Kg Fuel

O2 Required = 32/32*0.0328
= 0.0328 Kg/Kg Fuel





Calculation of Theoretical Air Requirement for
Combustion of Fuel.

N2 Produced = 0.0022 Kg/Kg Fuel

O2 Available = 0.001 Kg/Kg Fuel

Total O2 Required for burning of Fuel

O2 for C + O2 for H + O2 for S – O2 Available

2.253 + 0.952 + 0.033 – 0.001 = 3.237 Kg/Kg Fuel

Calculation of Theoretical Air Requirement for
Combustion of Fuel.

O2 Required for burning of Fuel = 3.237 Kg/Kg Fuel

Corresponding air = 3.237/ 0.233

= 13.892 Kg/Kg Fuel

= 13.892/1.293

= 10.745 Nm3/Kg Fuel

Calculation of Combustion Gases from Fuel

Total Combustion Gases Produced from Combustion of Fuel

CO2 from C + H2O from H + SO2 from S + N2 + Excess O2

= 3.098 + 1.071 + 0.0656 + 0.0022

= 4.2368 Kg Combustion/Kg Fuel.






Calculation of Specific Heat Consumption

Clinker Production = 9000 TPD
= 375 TPH
Kiln Fuel Consumption = 11200 Kg/Hr
Pyro-1 Fuel Consumption = 10800 Liter/Hr
= 9720 Kg/Hr
Pyro-2 Fuel Consumption = 10600 Liter/Hr
= 9540 Kg/Hr
Total Fuel Consumption = 30460 Kg/Hr
Specific Fuel Consumption = 0.0812 Kg/Kg Clinker
Calorific Value of Fuel = 9407 Kcal/Kg Fuel
Specific Heat Consumption = 9407* 0.0812
= 763.8 Kcal/Kg Clinker

Fan Laws

Capacity O (Fan Speed)
Pressure O (Fan Speed)2
Power O (Fan Speed)3
Capacity O (Impeller Dia.)3
Pressure O (Impeller Dia.)2
Power O (Impeller Dia.)5

Fan Efficiency

Fan Efficiency = Theoretical Power x 100
Shaft Power

Fan Theoretical Power (KW) = Flow (m3/sec) x Pressure (mmwg)
102

Actual Power = √3 x Voltage (Volts) x Current (Amps) x Power Factor

Shaft Power = Actual Power x Motor Efficiency

Kiln & Cooler Loading
Kiln Volumetric Loading = Kiln Output (TPD)________
Kiln Effective Volume (m3)

Kiln Effective Volume = π x (Kiln effective Dia.)2 x Kiln Length
4

Norms = 5.5 -6.0 TPD/m3

Kiln Thermal Loading (Million Kcal/hr/m2)

= Kiln O/P (TPD) x Kiln Fuel (%) x Heat Consumption x 10
24 x Kiln effective cross sectional area

Kiln Effective cross sectional area = π x (Kiln effective Dia.)2
4

Norms = 5.5 -6.0 Million Kcal/hr/m2


Clinker Cooler Loading (TPD/m2)= Kiln Output (TPD)
Cooler grate area (m2)


Norms = 60 TPD/m2

Degree of Material Filling in Kiln

Residence time of material in kiln (min) :-

= 11.4 x Kiln Length (m)________________
Kiln RPM x 60 x (Kiln Effective Dia.) x Kiln Slope (m/m)

Degree of material filling :-

= Clinker (Kg/Hr) x KF/Clk. Factor x R. Time (min) x 100
BD of KF (Kg/m3) x 60 x Kiln Vol. (m3)

Norms :- 12 – 14 %

Flame Momentum

Flame momentum is mixing of fuel with primary air & secondary air for better combustion of fuel.

Flame momentum :- % of primary air x Tip velocity (m/sec)

Unit of flame momentum :- %. m/sec
or
:- N/MW (European standard)
Norms :- 1400 – 1450 %.m/sec
5.0 – 5.5 N/MW

بعض الوظائف التي عملت في الفترة التدريبية العملية
أولا : التحكم بضغط رأس الفرن من جهة المبرد (Kiln hood pressure )
وهي منطقة أعلى الفرن الدوار من جهة المبرد المنطقة التي يدخل الكلنكر فيها إلى المبرد . وهي منطقة توازن بسبب وجود مروحتين تسحبان الغازات باتجاه متعاكس ( مرحة المبرد و مرحة الغازات الخارجة من الفرن )
الاستنتاجات :
· يجب أن يكون الضغط في هذه المنطقة متعادل وفي معدل ثابت تقريبًا ( -1.0 to +1.0 mbar) .
· يفضل أن يكون أقل من الصفر يعني متجهًا نحو السالب , والهدف من ذلك عدم إتاحة الفرصة للشعلة بالرجوع عن مسارها وأخذ الاتجاه العكسي ,بسبب ارتفاع الضغط في نهاية الفرن (موجب) مما يؤدي إلى خروج اللهب عبر الفوهة التي يشاهد منها الشعلة .
· يتحكم بهذا الضغط عن طريق مرحة المبرد بحيث يكون مؤشرها أوتوماتيكيًا مع سرعة المروحة .
· في حالة زيادة الضغط تقل سرعة المروحة والعكس صحيح .
· يجب على المشغل متابعة هذا الضغط وجعله في المعدل المسموح به لأنه يؤثر على بقاء الغازات وسريانها في الفرن .


الجانب العملي
قسم المختبر
و
ضبط الجودة

الجانب العملي

تم التعرف والاطلاع بشكل عام على أقسام المختبر وذلك في الخطوط الإنتاجية القديمة وأيضا الخط الجديد ومن خلال ذلك تم التعرف على كل قسم وترتيبه من ناحية الجودة وذلك بمعرفة آلية عمله ووظائف ومهام كل أجزائه .وفيما يلي الأقسام :

أولا/ المختبر القديم :

يتكون من ثلاثة أقسام وهي كالتالي :
1- القسم الفيزيائي والميكانيكي.
2- قسم جهاز الأشعة السينية X-Ray .
3- قسم التحاليل الكيميائية اليدوية .

ثانيا/ المختبر الجديد :

يتكون من قسمين :
1- القسم الفيزيائي والميكانيكي.
2- قسم جهاز الأشعة السينية X-Ray

أولا/ المختبر القديم :
القسم الفيزيائي ويتكون من عدة تجارب وهي على النحو التالي:
جهاز بلين Blaine Apparatus
- الهدف من التجربة: قياس مدى نعومة و نفاذية الاسمنت .
- أجزاؤه:
1- الميزان الالكتروني.
2- خلية .
3- قرص صلب.
4- ورقة ترشيح.
5- ساعة توقيت .
6- ضاغط هوائي .
7- أنبوبة تحوي زيت .
طريقة العمل :
وضع عينة الاسمنت في الميزان بدقه متناهية بحيث نزنها بمقدار 3.0410 جرام.
ويتم من ناحية أخرى وضع القرص المثقب داخل الخلية ومن ثم وضع ورقة ترشيح فوقها وبعدها نضع العينة الموزونة مسبقا داخل الخلية ثم توضع ورقة ترشيح أخرى فوقها وتقفل بمكبس للخلية ، ومن ثم نضع العينة في جهاز بلين ويتم الضغط على الضاغط الهوائي حتى يصل الزيت فوق علامة البدء , ويتم بعد ذلك تحريك الزيت بفتح مفتاح الإغلاق مما يجعل الهواء يندفع داخل الأنبوبة وعند وصول الزيت عن المؤشر العلوي نوقت الساعة الى أن يصل الزيت للمؤشر السفلي ويحسب بعد ذلك الزمن بالثانية , وبعد ذلك يتم مقارنة النتيجة مع جدول معد مسبق بقياسات ثابتة ممكن من خلالها معرفة مدى نعومة الاسمنت .
وكانت نتيجة التجربة الخاصة بنا ( ( 74 secondsوبمقارنتها مع الجدول تكون النتيجة 3130 غ/سم 2 وهذا الرقم يدل على أن الاسمنت مطحون بنعومة جيدة مما يجعل نوعيته أفضل.
تجربة مقاومة الاسمنت :
- الهدف من التجربة : اختبار مدى مقاومة الاسمنت للضغط في الصبات الخرسانة .
- الأجهزة المستخدمة :
1- جهاز أوتوماتيكي لخلط الاسمنت .
2- جهاز أوتوماتيكي لقياس قوة الاسمنت.

طريقة العمل :
يستخدم في هذه التجربة ( الرمل – الاسمنت – الماء المقطر ) .
يتم وزن تقريبا 740 جرام من عينة الاسمنت , ويضاف عليها 359 مل من الماء المقطر في وعاء مخصص ليتم خلطها في الجهاز. ويتم وزن تقريبا 2035 جرام من الرمل ويوضع في حجرة مخصصة في الجهاز .
ويتم الخلط أوتوماتيكيا في الجهاز بسرعة هادئة لمدة 30 ثانية , وبعد ذلك يضاف الرمل ويتم الخلط مستمرا لمدة 30 ثانية أيضا , وبعد ذلك تزيد سرعة الخلط لمدة 30 ثانية أيضا ,
وبعد ذلك يتوقف الجهاز أوتوماتيكيا لمدة 30 ثانيه أيضا , ويتم في هذه اللحظة إخراج الوعاء وخلطة يدويا و إرجاعه مرة أخرى للجهاز. ويتم بعد ذلك الخلط بشكل سريع لمدة 30 ثانية .
وبعدها يتوقف الجهاز نهائيا .
وبعد ذلك يتم وضع عينة الاسمنت المخلوطة في قوالب وحيث كل قالب يحتوي على ثلاثة حجرات , ثم يتم ضغط العينة فيها ويتم ذلك بواسطة مضرب يدوي مخصص , حيث يضرب أربع ضربات في كل جانب , ويتم إعادة ذلك , أي في كل قالب يتم ضغط العينة في كل حجرة 64 مره , وبعد ذلك توضع القوالب في غرفة درجة حرارتها تقريبا 25-23 درجة مئوية لمدة 24 ساعة .
وبعد ذلك يتم إخراج عينة الاسمنت من القالب وتوضع في حوض مائي ليتم التفاعل الكيميائي في درجة حرارة الجو لمدة يوم و3 أيام و7 أيام و28 يوم .
ويتم إجراء اختبارات مقاومة وقوة الاسمنت عبر الجهاز المخصص لذلك وحيث يعمل الجهاز اتوماتيكيا فيتوقف تلقائيا وتسجل القراءة وتقاس القوة من جدول معد مسبقا .
وهذه صور توضح أجزاء وأجهزة تجربة مقاومة الإسمنت:

جهاز اختبار قوة العينة تجربة حساب مجموع نسبة الكربونات :

- الهدف من التجربة : حساب نسبة الكربونات في الحجر الجيري "Lime Ston " .
طريقة العمل :
يتم وزن عينه من الحجر الجيري تقريبا 0.5 جرام وبعد ذلك توضع في الدورق ويضاف اليها 25 مل من حمض HCL وبعد ذلك تسخن في المسخن ( Heater ) بشكل هادئ لمدة 5-4 دقائق
وبعد ذلك يغسل جدار الدورق بماء مقطر لكي يسقط أي شي على الجدار .
ويتم إضافة 4-3 قطرات من الكاشف فينول فيثالين ( Phenol Phthalien ) .
وبعد ذلك يتم معايرتها بواسطة محلول هيدروكسيد الصوديوم NaOH وتتم المعايرة بشكل دقيق حتى يتغير اللون الى اللون البنفسجي , وتسجل القراءة .
وتحسب نسبة الكربونات من العلاقة التالية :
% = 5( 25- (reading\2) )

قسم جهاز الأشعة السينية X-Ray :
تعريف :
هو جهاز خصص لفحص الأكاسيد في العينة بواسطة نفوذية الأشعة السينية من خلال العينة .
المواد المحضرة:
يتم تحضير عينات الكسارة ومطاحن المواد الخام والاسمنت و الكلنكر وفق الخطوات التالية :
1- أخذ العينة من القسم لتكون ممثلة ماأمكن خلال أوقات محددة.
2- توضع العينة في منخل والمتبقي يتم تكسيره مره أخرى في كسارة مخبرية .
3- يتم خلط ومزج العينة بطريقة التربيع ويؤخذ عينة ممثلة .
4- يتم تجفيف العينة المطلوبة من الرطوبة العالقة بها بواسطة المسخن .
5- طحن العينة بعد التجفيف بواسطة طاحونة مخبرية .
6- وزن عينة محددة حوالي 20 جرام من المواد الخام و50 جرام من الكلنكر .
7- كبس العينة في جهاز مكبس X-Ray .
8- تحليل العينة في جهاز X-Ray .
9- قراءة وتحليل النتائج .
ثانيا/ المختبر الجديد :

وهو لا يختلف عن المختبر القديم من ناحية القسم الفيزيائي والكيميائي , ولكن يختلف من
ناحية جهاز X-Ray حيث مبدأ العمل هنا بشكل آلي بوجود الرجل الآلي الذي يعمل على جلب العينة وإرسالها إلى أشعة (X-ray ) .

بعض النتائج التي أخذت من جهاز الأشعة السينية(X-ray )
العينة : الحجر الكلسي ( Lime stone ):

K2O
SO3
MgO
CaO
Fe2O3
Al2O3
SiO2
0.20
0.02
0.74
54.15
0.48
1.60
4.03
LSF
AM
SM

P2O5
Cl
Na2O
94.00
3.35
1.95
0.02
0.06
0.04

الاستنتاجات :
· الملاحظ أن نسبة أكسيد الكالسيوم (CaO ) في العينة جيد مما يدل على جودة الحجر الكلسي .
· مجموع القلويات ( K2O & Na2O ) أقل من الواحد مما يدل على عدم حدوث مشاكل تشغيلية في مؤخرة الفرن الدوار , إضافة إلى قلة نسبة الكلوريدات فيه .
· يلاحظ أن نسبة المودول الألوميني (AM ) مرتفعة وذلك يرجع إلى انخفاض نسبة أكسيد الحديد وارتفاع نسبة الألومينا .
· وجد أن مودول الإشباع الكلسي ممتازة وضمن الجودة المطلوبة .
بعض الصور الموضحة لجهاز (X-ray)
جهاز اختيار العينة التي تدخل (X-ray )
الرجل الآلي
الجانب العملي
قسم المحاجر
و
ضبط الجودة


Manufacturing process:

Limestone is mined at the captive mine located at a distance of about 3-km from YCC site. Quarried limestone boulders are crushed to below 25 mm size in a primary crusher located at the mine. Crushed limestone is then conveyed to the plant site by belt conveyor,


































Main Equipment in Yanbu Cement Plant

The following tables will give a general information about major equipment for new line4.




Equipment
No
Cap.
Size
Type
L.S Crusher
1
1200 TPH
*********
Double Rotor Hammer
Raw Mills
2
325 TPH
each
5.4 Ø x 8.75m LG
Single Chamber Air Swept Tube Mill
Kilns
1
7000 TPD
5.6 Ø x 82m LG
Dry Process With Preheater and Alkali By Pass System
Cement Mills
2
190 TPH
5.4 Ø x 18.4m LG
2 Chamber Close Circuit Mill
Packers
4
120 TPH
9 Spouts
Rotary Packers





















Limestone Mining.

The limestone deposits present in the mining lease area of YCC are essentially coral reef formations comprising extensive skeletal coral limestone especially at the surface, generally underlain by broken and sometimes powdery coral debris and marl.
The current method used by YCC for limestone quarrying is ripping and dozing at a slope of 20o to 30o.
The run of the mine is stockpiled in the lease area.
Blasting is not at all carried out.
The stockpiled limestone is loaded by wheeled loaders into large dumpers, which deliver the material to the primary crusher, located currently at a distance of 800 to 1500 m from the quarry face.
Overburden removed from the existing quarry is stocked separately in the mining lease area.
The primary crusher is a semi-mobile consisting of a hammer crusher mounted on a separate crawler transporters. With capacity 1200 t/h and running 12 h/day.
The crushed limestone from the quarry is transported to the cement plant by 3 km long belt conveyor. An approach road of 3 km along the conveyor belt is present for movement of plant vehicles.
In L4 limestone quarry we have more quality variations so we have to do more controlling of the materials in the mine before supplying it and we can do that by blinding the high quality materials with the low quality materials .










Line-4 limestone mine

In Line-4 mine, we have around 314 million tons of reserve is available, But we have more chloride variations in our materials which causes problems in burning. For that we have to do more control for quality in the mine before supplying the materials and we can do that by in pit blinding for example mix the high quality materials with the low quality materials.
The quality of Lime stone deposit is assessed through drilling and by analyzing the drill core samples.

In the last three month’s in my extended period I learned many things like how I can handle complete shift independently also in this period I saw many problem in the mine about quality, quantity and heavy equipments and how I can solve it in line-4 mine also I did small study about gypsum mine area 2 and I did time cycle study about by pass dust bulker, I will list down all of this activities.Quarrie Description:

Limestone Quarry:-

The limestone quantities indicated to be available in each block are as follows:

Block A : extends to 122500 m2 and has average thickness of 11.17 m which, allowing for an average of 0.5 m of overburden comprising sand and contaminated limestone, will result in 10.67 m of workable limestone. After allowing a further 2% for cavitation,etc. the indicated gross reserve is 104 Mt. low grade.

Block B : extends to 60,000 m2 and has average thickness of 10.2 m which, allowing for an average of 0.5 m of overburden comprising sand and contaminated limestone which reduced the average working thickness to 9.7m and 2% for cavitations, the indicated gross reserve is 119Mt. low grade.

Block C : extends to 875000 m2 and has average thickness of 14 m which, allowing for an average of 0.5 m of overburden comprising sand and contaminated limestone which reduced the average working thickness to 13.5 m and 2% for cavitations, the indicated gross reserve is 91Mt.
high grade.(Total exposed limestone 4.56 Mt)
B
C
A



















Mine Equipments L-4 :-

Equipment
Capacity
Type of Engine
Engine Rate
Loader
992D
10m3 – 3100 t/shift
3412 V-12
*******
Dumper
777C
75t – 2500-3000 t/shift
3508 EUI
V-8
770 flywheel horsepower at 1800 rpm
Dozer
D11N
1500-2000 t/shift
3508 DITA
V-8
770 flywheel horsepower at 1800 rpm



Vehicles in line 4 :-

Dozer
4
1000-2000 t/shift
Loader
2
10 m3
Dumper
4
75 t
Rock breakers
1
60 t/r











الخاتمة

تم أخذ صورة وافية وشافية لكيفية صناعة الإسمنت من بداية اقتلاع الصخور وحتى التعبئة وما دور كلا من المختبر والمحاجر في ضبط الجودة .
تم التعرف على كيفية أخذ الاحتياطات الأمنية في المصنع والتعامل مع الإصابات التي تحدث من خلال العمل , وقد استغرق هذا الأمر ثلاثة شهور انتهت بانتهاء يوم الأربعاء بتاريخ 20/12/2006 م .


والسلام خير ختام