فرن دوار أسمنت أبيض

أنواع أفران الدوران الأسمنت الأبيض

يُستخدم فرن الدوران الأسمنت الأبيض كفرن صناعي لحرق خليط المواد الخام عند درجة حرارة تتراوح بين 1400 و 1500 درجة مئوية لإنتاج الكلنكر الأبيض من خليط المواد الخام للأسمنت الأبيض. يتكون هيكل أفران الدوران الأسمنت الأبيض من أسطوانات أفقية تميل قليلاً عن المستوى الأفقي. وهي مجهزة بأجهزة احتراق على كلا الطرفين أو على أحد الطرفين، وتدور ببطء حول محورها. هناك نوعان رئيسيان من أفران الدوران الأسمنت الأبيض: فرن الدوران مع عمود الجير وأفران الدوران الصديقة للبيئة.

• فرن الدوران مع عمود الجير:

  يتم إدخال الحجر الجيري إلى فرن العمود من قمته. يُنتج الوقود الموجود أسفل فرن العمود الحرارة التي تنتقل إلى أعلى عبر الفرن. ينتج الحجر الجيري المُسخّن تفاعلاً كيميائيًا يسمى التكليس، حيث يتم إطلاق CO2، ويتم إنتاج الجير الحي. ثم يتم إخراج الجير الحي من خلال مخرج فرن العمود. تُستخدم أفران الدوران بشكل شائع في مصانع الإسمنت. في عام 2000، كانت 78% من مصانع الإسمنت في الولايات المتحدة الأمريكية تستخدم أفران الدوران. تنتج أفران الدوران منتجات عمودية أكثر دقة من أفران العمود. حوالي 95% من الجير المنتَج في الولايات المتحدة الأمريكية يتم إنتاجه بواسطة أفران الدوران.

• فرن الدوران الصديق للبيئة:

  هو نوع من معدات إنتاج الإسمنت صديقة للبيئة لأنه يوفر الطاقة. يوفر الكثير من الطاقة باستخدام حرارة الإسمنت المُفرغ لتسخين المواد الخام التي تدخل النظام عبر نظام مُسبق التسخين. فوق المُسبق التسخين الحلزوني، يوجد مُسبق تسخين رأسي يُسمى فرن الكالسيوم. تدخل المواد الخام المُختلطة إلى الفرن وتخرج مُسخّنة. ثم يتم تغذيتها إلى فرن الدوران حيث يتم أسمنتها بالكامل وتحويلها إلى كلنكر الإسمنت. قامت بعض مصانع الأسمنت الأبيض بتعديل عملية إنتاج الأسمنت الأبيض من خلال دمج فرن الدوران الصديق للبيئة مع فرن الكالسيوم. يستخدم هذا النظام حوالي 30-50% من الوقود المُستخدم عادةً في عملية إنتاج الأسمنت الأبيض التقليدية.

مواصفات وصيانة فرن الدوران الأسمنت الأبيض

تختلف مواصفات فرن الدوران باختلاف المصنع. بشكل عام، يبلغ قطره 3-5 أمتار. نسبة الطول تقارب 10:1. يستهلك حوالي 50 طنًا من الفحم و 1200 كيلووات ساعة من الكهرباء لإنتاج طن واحد من الأسمنت الأبيض.

يكلف مصنع بقدرة إنتاج تبلغ 5500 طن في اليوم حوالي 240 مليون دولار أمريكي. وستبلغ تكلفة مصنع أصغر بسعة إنتاج تبلغ 3500 طن في اليوم حوالي 150 مليون دولار أمريكي. يمكن بناء فرن دوران أسمنت أبيض صغير بسعة تصل إلى 50 طنًا يوميًا مقابل حوالي 30 مليون دولار أمريكي. يمكن أن تتراوح استثمارات جميع أنواع الأفران من 10 ملايين دولار إلى 240 مليون دولار أمريكي.

تُوضح النسبة المئوية استهلاك الطاقة في فرن الإسمنت على النحو التالي:

• حوالي 32% مطلوبة للتسخين المُسبق والتكليس للمواد الخام.
• حوالي 22% تُستخدم لتبريد الكلنكر واستعادة الحرارة.
• حوالي 40% تُستخدم لحرق الوقود في الفرن.

عادةً ما يُستخدم فرن عمودي أو فرن عمود صغير للإنتاج على نطاق صغير بسعة يومية أقل من 300 طن. قد تُستخدم أنواع أخرى، بما في ذلك الفرن الأفقي، لسعات أكبر. يمكن أن يصل إنتاج أفران الدوران شهريًا إلى 30.000 إلى 50.000 طن لكل خط فرن. تُشمل أنواع الأسمنت المُنتَجة بواسطة فرن الدوران: الأسمنت البورتلاندي، المُقاوم للكبريتات، الأبيض، بئر النفط، المُسرّع التصلّب، الناعم للغاية، ورماد الفحم.

عادةً ما يُستخدم فرن عمودي أو فرن عمود صغير للإنتاج على نطاق صغير بسعة يومية أقل من 300 طن. قد تُستخدم أنواع أخرى، بما في ذلك الفرن الأفقي، لسعات أكبر. يمكن أن يصل إنتاج أفران الدوران شهريًا إلى 30.000 إلى 50.000 طن لكل خط فرن. تُشمل أنواع الأسمنت المُنتَجة بواسطة فرن الدوران: الأسمنت البورتلاندي، المُقاوم للكبريتات، الأبيض، بئر النفط، المُسرّع التصلّب، الناعم للغاية، ورماد الفحم.

تُعد الصيانة السنوية لفرن الدوران الأسمنت الأبيض ضرورية لزيادة عمر المعدات وتحسين كفاءة أدائها. من الضروري أيضًا الاستثمار لتحسين معايير السلامة في الموقع وحماية السلامة البيئية من خلال تقليل البصمة الكربونية.

بالإضافة إلى فرن الدوران، قد تحتاج معدات الإسمنت المساعدة في المصنع إلى الصيانة أيضًا. قد تشمل هذه المكونات الهيدروليكية، والفلاتر الصناعية، ومحركات نظام الخلط، ومحرك ومُحرك علبة التروس للمطحنة، والمحركات الاستقرائية، والفاصلات والمُبردات، والمراوح، والمضخات، وأنظمة المحامل، إلخ. يمكن لفريق من الخبراء تقييم حالة آلات الإسمنت المساعدة والرئيسية وإجراء الإصلاحات، وإعادة التصنيع، والاستبدال، إلخ. سيكونون قادرين على تحديد الأعطال والأضرار في فرن الدوران باستخدام أحدث تقنيات الليزر والبرامج.

عادةً ما يتم إجراء فحص شامل لأجزاء فرن الدوران، بما في ذلك غلاف الفرن، وجودة بطانة المقاومة للحرارة، ودوران الدعم، والدفع، وعجلة التروس ونابض الدفع. يتم إصلاح أي ضرر على الفور. تضمن عقود الصيانة مع الموردين خدمة على مدار الساعة وتوفير قطع الغيار على الفور لمصانع الإسمنت. كما يتم وضع جداول صيانة شاملة ودورية بحيث تبقى وظائف مصنع الإسمنت مثالية في جميع الأوقات.

يجب أيضًا الالتزام بمعايير صناعة مكافحة الغبار وتصفية الهواء. يجب استخدام المعدات لقمع أو تخفيف الغبار أثناء التعامل مع الأسمنت الأبيض أو المواد الأخرى. يجب جمع النفايات وتحليلها وتقييم مخاطرها. يجب على مشغلي مصانع الإسمنت اتخاذ تدابير لتقليل تعرض الموظفين للغبار وضمان ارتداء معدات الحماية الشخصية (PPE).

سيناريوهات استخدام أفران الدوران الأسمنت الأبيض

تُشمل بعض السيناريوهات الرئيسية التي تُستخدم فيها منتجات فرن الدوران الأسمنت الأبيض ما يلي:

• إنتاج الإسمنت:

  يبقى هذا هو الاستخدام الأكثر شيوعًا لآلات أفران الدوران. تُعد أفران الدوران لاعبًا رئيسيًا في إنتاج الأسمنت البورتلاندي العادي. روابط فرن الدوران هي نفسها التي تُستخدم لإنتاج الأسمنت الأبيض. وهذا يعني أن هناك خيارًا متاحًا للتبديل إلى إنتاج الأسمنت الأبيض إذا كان هناك طلب كبير على الأسمنت الأبيض داخل السوق مقارنةً بالأسمنت العادي.

• إنتاج المواد المقاومة للحرارة:

  المواد المقاومة للحرارة هي مواد مقاومة للحرارة قادرة على تحمل درجات حرارة عالية دون الانهيار أو فقدان سلامتها الهيكلية. عادةً ما تتطلب هذه المواد تركيبات كيميائية غير طبيعية لـ亳初产. يمكن استخدام أفران الدوران الأسمنت الأبيض لإنتاج هذه المواد المقاومة للحرارة. من أمثلة هذه المواد: السيليكات الألومينية أو المغنيسيا.

• إنتاج الجير الحي والدولوميت:

  يتم تشكيل كل من الجير الحي والدولوميت بعد الخضوع لعملية تكليس باستخدام فرن الدوران الأسمنت الأبيض. يتكون الجير الحي في الغالب من الحجر الجيري ويُسمى أيضًا جير الكالسيوم. عندما يُستخدم فرن الدوران لإنتاج الأسمنت الأبيض، يكون الحجر الجيري هو المادة الخام الرئيسية. وهذا يعني أيضًا أنه خيار محلي لإنتاج الجير الحي.

  للجير الحي والدولوميت بعض التطبيقات المهمة في صناعات الصلب، والزجاج، والورق، على سبيل المثال لا الحصر.

• العمليات المعدنية:

  يمكن استخدام آلات أفران الدوران الأسمنت الأبيض لتنفيذ عدد من العمليات المعدنية المهمة. يشمل ذلك إنتاج الزنك، والتيتانيوم، والنيكل أيضًا. في إنتاج الزنك، يُستخدم فرن الدوران الأسمنت الأبيض لتنفيذ عملية تُسمى الاستخلاص. خلال هذه العملية، يتم تعريض خام لدرجات حرارة عالية جدًا ثم يتحلل كيميائيًا.

  في إنتاج التيتانيوم، يُستخدم فرن الدوران الأسمنت الأبيض لفصل ثاني أكسيد التيتانيوم عن الحديد. تتضمن العملية تسخين خام الإلمنيت لدرجات حرارة عالية جدًا مع عوامل غير مؤكسدة مثل الهيدروجين أو الكربون.

كيفية اختيار فرن الدوران الأسمنت الأبيض

عند شراء فرن دوران أسمنت أبيض جديد أو استبدال أجزاء من الفرن الحالي، من الضروري تسليط الضوء على بعض الأشياء المهمة التي يجب على مشتري الأعمال وضعها في الاعتبار. تُشمل بعض هذه الأشياء: جودة المواد الخام، وكفاءة الطاقة في الفرن، وسعة الفرن وحجمه.

• جودة المواد الخام

  يجب أن يكون كربونات الكالسيوم بنسبة نقاء عالية قدر الإمكان؛ يكفي الرخام أو الحجر الجيري. من أجل زيادة الكفاءة، يجب على مشتري الأعمال أيضًا البحث عن طين أو كاولين عالي الجودة. يؤثر التركيب الكيميائي لهذه المواد بشكل كبير على بياض ونوعية منتج الأسمنت الأبيض النهائي.

• كفاءة الطاقة

  يمكن للمشترين التأكد من أنهم يختارون خيارًا مسؤولًا من خلال اختيار الأفران المصممة مع مراعاة كفاءة الطاقة. تتوفر العديد من البدائل في السوق اليوم والتي يمكن أن تُقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة أثناء إنتاج الإسمنت. تُشمل هذه البدائل مجمعات التبريد والمُسبق التسخين، وأنظمة الفرن المُعزولة، ومحركات السرعة المتغيرة للمراوح والمنفاخات، ودعم الاستخدام البديل للوقود، على سبيل المثال لا الحصر.

• السعة والحجم

  قد تختلف احتياجات مشتري الأعمال حسب حجم عملياتهم ومتطلبات السوق. في مثل هذه الحالات، سيكون من المثالي إنتاج فرن دوران أسمنت أبيض بسعة كبيرة. من ناحية أخرى، قد تكون الأفران الأصغر مناسبة لأولئك الذين لديهم متطلبات إنتاج محدودة أو عند اختبار منتجات جديدة.

أسئلة وأجوبة حول فرن الدوران الأسمنت الأبيض

س1: ما هو الفرق بين فرن الدوران الأسمنت الأبيض وفرن الأسمنت العادي؟

ج1: يكمن الاختلاف الأساسي بين فرن الدوران الأسمنت الأبيض وفرن الأسمنت العادي في المواد الخام المُستخدمة والتحكم في شروط الإنتاج. بينما يمكن لـ أفران الأسمنت العادية تحمل مستويات عالية من الشوائب في تغذيتها، يجب أن يسعى إنتاج الأسمنت الأبيض إلى أقصى قدر من النقاء في كل من المواد الخام والوقود لمنع التلوث الذي يؤثر على اللون. علاوة على ذلك، للحفاظ على بياض الكلنكر، يجب التحكم في درجة الحرارة داخل أفران الدوران الأسمنت الأبيض بدقة بالغة. يشمل ذلك تنظيم الغلاف الجوي بدقة وتجنب الإفراط في إطلاق النار الذي قد يؤدي إلى تأثيرات تلوين غير مرغوب فيها.

س2: هل أفران الدوران الأسمنت الأبيض صديقة للبيئة؟

ج2: يمكن تصميم مصانع أفران الدوران الأسمنت الأبيض لتقليل التأثير البيئي، مع أنظمة جمع الغبار، وضوابط الانبعاثات، واستخدام الوقود بكفاءة. ومع ذلك، فإن التأثير البيئي لإنتاج الأسمنت الأبيض أعلى بشكل عام مقارنةً بالإسمنت العادي.

س3: كم من الوقت يستغرق تحريك المادة عبر فرن الدوران؟

ج3: تستغرق المادة حوالي ساعتين للانتقال عبر الفرن. تكون المادة على اتصال بغازات شديدة السخونة تدور داخل الفرن، مما يؤدي إلى تسخين المادة والتفاعل معها.

س4: كم يستهلك فرن الدوران من الوقود؟

ج4: يستهلك فرن الدوران الأسمنت الأبيض الكبير حوالي 3300 جيجاجول من الوقود لكل طن من الكلنكر المُنتَج.

س5: ما هي سعة فرن الدوران؟

ج5: تبلغ سعة فرن الدوران حوالي 300 طن في الساعة.