کاربرد سولفات آهن در تولید سیمان

کاربرد سولفات آهن در تولید سیمان

سولفات آهن، نوعی نمک معدنی است که به فرم هیدراته، با درصدی رطوبت و با ظرفیت های آهن 2 و 3 در صنایع مصرف می شود. این نمک در مواردی نظیر تولید کودهای کشاورزی، تهیه و سنتز انواع رنگدانه های صنعتی، تولید مصالح ساختمانی و صنایع تصفیه آب و پساب مورد استفاده قرار می گیرد. یکی از کاربردهای بسیار مهم نمک معدنی فوق، استفاده از آن در صنعت سیمان است. مهم ترین موارد مصرف سولفات آهن در تولید سیمان، کاهش ترکیبات کرومات در سیمان است. در این مطلب به طور اختصاصی پیرامون این بحث صحبت خواهیم کرد.

انواع شکل های ساختاری سولفات آهن برای مصارف تولید سیمان

به طور کلی نمک معدنی سولفات آهن به فرم های نمک مونو هیدراته، 6 آبه و 7 آبه در سیمان به کار می رود. هر یک از این ساختارها دارای اشکال متفاوتی هستند و در مقادیر معینی در تولید سیمان استفاده می شود. بسته به نوع فرآیندی که برای خشک کردن سولفات آهن استفاده می شود، نه تنها نوع نمک از نظر توزیع اندازه ذرات و حجم تغییر پیدا می کند بلکه خواص فیزیکی و شیمیایی آن نیز عوض می شود. آنچه در محصول نهایی این نمک به دست می آید، ذرات جامدی هستند که از نظر ابعاد و دانه بندی ذرات، متفاوت می باشند. اجازه دهید این مفهوم را با یک مثال تشریح کنیم.

اگر سولفات آهن 7 آبه را تا دمایی بیش از 40 درجه سانتی گراد حرارت بدهیم، به فرم نمک 4 آبه تبدیل می شود و اگر حرارت دادن را تا دمای بیشتر از 80 درجه سانتی گراد ادامه دهیم، سولفات آهن تک آبه به دست می آید. انحلال پذیری فرم 7 آبه این نمک معدنی در آب، بیشتر از فرم تک آبه است اما پایداری آن در برابر حرارت، کمتر از فرم مونو هیدراته سولفات آن می باشد.

اگر قرار باشد یک محصول متفاوت با خواص بهینه برای تولید سیمان با استفاده از نمک سولفات آهن به کار رود باید معیارهای زیر در نظر گرفته شوند:

1-توجه به نقطه دقیق و صحیح اندازه گیری (این نقاط شامل ورود سولفات آهن به کارخانه سیمان، قبل از ورود به دستگاه کلاسیفایر، پس از خروج از کلاسیفایر و قبل از بارگیری و حمل سیمان ها است)

*دستگاه کلاسیفایر: کلاسیفایر، یک دستگاه ایده آل و کارآمد برای دانه بندی، آسیاب کردن و جداسازی ذرات جامد مختلط است که بر اساس نیروی گریز از مرکز کار می کند و یکی از تجهیزات اصلی کارخانه های تولید سیمان می باشد.

2-شرایط دمایی در نقطه اندازه گیری / تجهیزات اندازه گیری

3-شرایط دمایی و مکانی ذخیره سازی

4-دسترسی و بارگیری

کاربرد سولفات آهن 7 آبه در صنعت سیمان

نمک های کریستالی سولفات آهن 7 آبه که در صنعت سیمان به کار می روند معمولاً دارای 2 تا 6% وزنی می باشند. این نمک در آب به مقدار کافی حل می شود بنابراین تنها در صورتی می توان آن را ذخیره و بسته بندی کرد که به حالت اشباع درآمده باشد. یکی از مهم ترین کاربردهای سولفات آهن 7 آبه، استفاده از آن برای کاهش کرومات در سیمان است. این نمک در این حالت، نقش کاهنده را ایفا می کند.

*اگر محلول اشباع شده از سولفات آهن 7 آبه را به مراحل تولید سیمان اضافه کنید، حضور آب به عنوان یک عامل محدود کننده تلقی می گردد؛ این شرایط هنگامی مفید می باشد که غلظت یون کرومات، بالاتر از حدود 5 ppm باشد.

*علاوه بر موارد فوق، تماس با یک واکنشگر جاذب می تواند نفوذ مایعات را کاهش دهد.

در هر دو مورد فوق، افزودن سولفات آهن 7 آبه باید حتماً قبل از ورود مواد اولیه به خط تولید سیمان در کارخانه انجام شود. میزان آب کریستاله شده در ساختار این نمک در طول فرآیند کلینکر حذف می شود و این نمک معدنی در محصول نهایی به فرم مونو هیدراته حضور خواهد داشت.

اهمیت تعیین مقادیر استاندارد سولفات آهن در سیمان

اگرچه انواع نمک معدنی فروسولفات برای کاهش کرومات در سیمان اهمیت دارند اما تجهیزات و شرایط اندازه گیری در نقاط مختلف کارخانه (منظور، نمونه برداری از مواد در مراحل مختلف است)، کیفیت نهایی سیمان را تعیین می کنند. این نکته را همواره در نظر داشته باشید که حلالیت بسیار پایین فرم مونوهیدراته این نمک باید با افزودن مقادیر ناچیز آب، جبران شود. در همین راستا، پایداری حرارتی این نمک تک آبه به ویژه برای مراحل عملیاتی تولید سیمان بدون تجهیزات خنک کننده، ایمنی بیشتری را فراهم می سازد. در پایان باید ذکر کرد که سولفات آهن 7 آبه و تک آبه، هر دو در صنعت سیمان کاربرد دارند.