عملية إنتاج الأسمنت

إنتاج الخبث (كلينكر) والأسمنت عملية كثيفة الاستخدام للمواد الخام والطاقة.

عادة يتم استخراج الحجر الجيري (المصدر الأساسي لكربونات الكلسيوم CaCO3) والطين (المصدر الأساسي للسيليكا SiO2، والألومينا Al2O3 وأكسيد الحديد Fe2O3) من المحاجر المملوكة للشركة ثم خلطه قبل الاستعمال ليصل إلى تركيبة كيميائية مستهدفة. ويتم بعدها استعمال مواد تصحيحية، مثل الرمل وخام الحديد والبوكسيت أو مواد مخلفات صناعية (مواد خام بديلة) لضبط التركيبة الكيميائية لهذه المادة وتصحيحه قبل الخلط في المطحنة.  ثم يتم تخزين الجريش الخام الناعم في صومعة ومجانسته فيها بدرجة أكبر. 

يكمن جوهر تصنيع الأسمنت في العملية الحرارية التي تقع داخل نظام الفرن الذي تصل سعته هذه الأيام إلى 12 ألف طن من الخبث (كلينكر) يوميا.

ويتكون نظام الفرن من نظام ثابت للتسخين المسبق له في العادة خمسة مراحل أعاصير ومرحلة تكليس مسبقة. يتم تسخين الجريش الخام (المعروف أيضا بملقم الفرن) إلى ألف درجة مئوية وتكليس كربونات الكلسيوم فيه: CaCO3 -> CaO + CO2 (g). ثم يتم تسخين المادة في الفرن الدائري الموصل إلى درجة حرارة 1450 مئوية لتكوين خبث الأسمنت (الكلينكر) البورتلاندي.

الخبث (كلينكر) عبارة عن مجموعة أربعة مواد اصطناعية (ألايت، بيلايت، ثلاثي ألومينات الكلسيوم وأكسيد الحديديك) لها خصائص هيدرولية، أي أنها تتصلب عند امتزاجها بالماء.

يتم بعدها تبريد وتجميد هذه المواد الاصطناعية بسرعة في مبرد الخبث (كلينكر) وهو العنصر الثالث في نظام أفران الأسمنت. ويشكل الوقود عنصرا ضروريا في حدوث هذا التحول الكيميائي. في الماضي كان الوقود المستخدم هو النفط والغاز، ثم الفحم والفحم البترولي، إلا أنه ومنذ ثمانينات القرن الماضي، يتم استخدام أنواع وقود بديلة بشكل متزايد. ولابد من الإشارة هنا إلى أن رماد الوقود يدمج بالكامل في الخبث (كلينكر) بحيث أن تركيبته النهائية تتكون دائما من الجريش الخام المكلس والرماد المتبقي بعد احتراق الوقود.  الخبث (كلينكر) هو المرحلة الوسيطة الهامة للمنتج في صناعة الأسمنت ويتم الإتجار بها أيضا كسلعة بين شركات الأسمنت على مستوى العالم.

ويصنع الأسمنت من خلال خلط الخبث (كلينكر) والجبس والمكونات الفلزية (مثلا الحجر الجيري، البوزولانة، الرماد المتطاير أو حبيبات خبث الأفران العالية، الرغوة الترابية) في مطاحن الأسمنت.

يضاف الجبس للتحكم في عملية تصلب الأسمنت.  تضاف المكونات الفلزية للحد من مقدار الخبث (كلينكر) في الأسمنت وإضفاء خصائص خاصة على المنتج.  الأسمنت العادي البورتلاندي (OPC) النقي لا يحتوي سوى على الخبث (كلينكر) والجبس، أما أنواع الأسمنت المخلوطة فهي تلك التي تحتوي على المكونات الفلزية.