سیمان , تاریخچه و سیر تکاملی کوره های دوار

سیر تکاملی کوره های دوار مشابه سیرتکاملی کوره های سیمان و آهک پزی است. در سال1960 و 1970 توسط یک زمین شناس ، رسوب های طبیعی سیمانی در مکانی مربوط به 12000000BC (قبل از میلاد) کشف شده است که از واکنش بین سنگ آهک و پوسته های نفت زا در احتراق خودبخودی رخ داده است.

بین 300 تا 3000 BC سیرتکاملی سیمان توسط مصریها ادامه پیدا کرد . مصریها گل و لای را همراه با نی و پوشال جهت به هم چسباندن آجرهای خشک در بناهای عظیم مانند اهرام استفاده می کردند.

سپس این تکامل توسط چینی ها ادامه یافت به طوری که چینی ها از مواد دارای خواص سیمانی در ساخت دیوارهای بزرگ سود می بردند. بعدا" پروژه هائی مانند راه Appian که توسط رومی ها ساخته شد منجر به استفاده از مواد پوزولانی از جزیره Pozzuoliایتالیا گردید. بهر حال تاریخچه دقیق استفاده از مخلوط پخته شده پوزولان وآهک به عنوان یک ماده چسبنده سیمانی واضح نیست.در آمریکا پروژه هائی مانند کانالها در نیمه اول قرن نوزدهم، خصوصا" کانالErie ،در واقع اولین تقاضای مصرف سیمان در مقیاس بالا بوده است.

سیمان پرتلند به معنای امروزی توسط آقای Joseph Aspdin از انگلستان اختراع گردید . او گچ نرم شده را با خاک رس نرم شده مخلوط کرده و در یک کوره آهک پزی پخت. در ابتدا از یک کورههای ساکن جهت پخت استفاده می شد و بعد از پختن، اجازه می دادند که محصول خنک شده سپس خرد گردد. بعدا“ در سال 1870 آقای Thomas Millen و دو پسرش برای اولین بارسیمان پرتلند را در یک قطعه لوله فاضلاب تولید کردند. این شاید اولین علامت استفاده ازکورههای دوار در آمریکا باشد.

در سال 1885 یک مهندس انگلیسی بنام F.Ransomeیک کوره افقی با شیب ملایم که در حال چرخش بود و مواد از یک سر وارد شده و از سر دیگر خارج می شدند را اختراع کرد.در واقع منشا اصلی پیدایش کوره های دوار امروزی اختراع آقای F.Ransome بوده است. چون این کوره دارای پخت یکنواختر و بیشتر بود به سرعت جای کورههای قدیمی را گرفت.

آقای Thomas A.Edison نقش مهمی را در پیشرفت کورههای دوار ایفا کرد.اولین کوره بلند دوار او در صنعت سیمان پرتلند در کارخانه سیمان خودش در سال 1902 استفاده شد. این کورهها در حدود 150 فوت طول داشتند . در مقابل کورههای معمول آن زمان که در حدود 60 تا 80 فوت طول داشتند.
در سال 1900 پیشرفت های اساسی در طراحی و بهره برداری از کوره های دوار رخ داد به طوریکه اختراعات زیادی در طراحی و ساخت کورهها انجام شد هر چند که بسیاری از آنها هرگز مفید واقع نشدند.

امروزه از کوره های دوار در صنعت برای احیای سنگ آهن،پختن آهک،کلسیناسیون کک و... بهره می برند.در واقع استفاده گسترده از این کوره ها در صنعت به دلیل قابلیت آنها در پخت مواد از حالت دوغابی تا حالت دانه دانه ای و با توزیع دانه بندی متفاوت و نیز قابلیت کاربرد آنها در محیطهای مجزا می باشند.مثلا" در حالیکه شرایط احیا در داخل بستر مواد است روی بستر مواد شرایط اکسیداسیون فراهم است.(این حالت، یک حالت منحصر به فرد برای کوره های دوار است که در دیگر کوره ها به راحتی قابل دسترسی نیست.)طبیعت کوره های دوار که توانائی زمان ماند شعله 2-5 ثانیه و ایجاد دمای 2000 درجه کلوین را دارد آن را از نظراقتصادی برای کوره های زباله سوزی،ضایعات کارخانجات و... مناسب می سازد. هر چند که کار با کوره های دوار چندان هم راحت نمی باشد و تولید غبار،راندمان حرارتی پائین،عدم یکنواختی در کیفیت محصول تولیدی مشکلاتی هستند که همراه این کوره ها باقی مانده اند.

انواع کوره های دوار:

طراحی های مختلفی برای کوره های دوار انجام شده که اقتضای کاربرد آنها بوده است. این کوره ها در فرم و شکل های مختلفی بوده اند ولی شکل کلی آنها یک استوانه مستقیم دمبل شکل بوده است.

در داخل کورهها همچنین از موانع یا بالابرهائی برای افزایش زمان اقامت مواد و نیز از قلابهائی برای کمک به حرکت و اختلاط مواد استفاده گردید.

جدول : برخی از مزایای ذخیره انرژی در استفاده از بالابر ها در داخل کوره را نشان میدهد.

به دلیل راندمان حرارتی پائین کوره های طویل اولیه ، اکثر طراحی ها به دنبال افزایش راندمان اختلاط و انتقال حرارت در کوره بوده اند . لذا اغلب کوره ها به تجهیزات بهبود دهنده انتقال حرارت مجهز شدند مانند پری هیتر ( برای گرم کردن خوراک قبل از ورود به کوره) همچنین از کولر ها جهت خنک کردن محصول نهائی ، بازیافت حرارت جهت گرمایش هوای احتراق سود بردند.

کوره تر:

الف : خوراک این کوره به صورت دوغاب می باشد.

ب : معمولا“طویل هستند (150 -180متر ) یا (500 -600 فوت)

ج : به منظور افزایش انتقال حرارت بین خوراک و گاز و نیز خرد کردن توده های بهم پیوسته خوراک از زنجیرهای طویلی در ورودی کوره استفاده می شود.

د : در صنعت سیمان راندمان خوبی ندارند.

کوره خشک طویل :

الف : از کوره تر کوتاهترند . (90-120متر) یا (300 -400 فوت) علت کوتاه تر بودن آن نسبت به کوره ترخشک بودن خوراک کوره و رطوبت کمتر آن است.

ب : مانند کوره تر عمل کلسیناسیون داخل کوره انجام می گیرد.

ج : برای وقتی که اندازه ذرات بزرگ هستند مناسب است.

کوره خشک کوتاه:

الف: کوتاهتر است به دلیل تجهیز به یک پری هیتر(15-75 متر) یا (50-250 فوت)

ب: خوراک خشک است.

ج:بار حرارتی کمتر است

کولرها و خشک کن ها :

کولر استوانه ای:

1. این نوع کولر متصل وهمراه کوره می چرخد.
2. جریان گاز و مواد در آنها متقابل است.
3. تعداد آنها با فرمول ساده زیر قابل محاسبه است:

D:قطر کوره

d: قطر کولر

کولر با بستر پر شده :(گریت کولر)

1. مواد بر روی صفحات متحرک پخش می شوند.
2. جریان مواد و هوای خنک کننده به صورت متقاطع است.
3. راندمان حرارتی بالائی نسبت به کولر دوار دارند.

کوره با حرارت غیر مستقیم:

1. این کوره از بیرون گرم می شود.
2. برای وقتی طراحی می شوند که تماس مستقیم مواد و گاز که منبع گرمائی است امکان پذیر نباشد.
3. به دلیل راندمان حرارتی پائین این کوره کوچک است.(در حدود 1.3 متر قطر) یا (50 اینچ قطر)