چرخه تولید آهک

چرخه آهک، در ماهیت و طبیعت علم شیمی جزء بهترین مثال ها می باشد، این چرخه برای هر دو آهک با کلسیم و آهک دولومیت درست می باشد.

چرخه تولید آهک چگونه است؟

تولید آهک یک فرآیند صنعتی است که از مواد خام کربنات کلسیم (معمولاً سنگ آهک یا سنگ چشمه) به عنوان ورودی استفاده می‌کند. چرخه تولید آهک عمدتاً شامل مراحل زیر است:

۱. استخراج مواد خام:

مواد خام برای تولید آهک، به صورت اصطلاحی سنگ آهک یا سنگ چشمه است. این مواد از معادن استخراج می‌شوند.

۲. خردایش و سنگ شکنی:

مواد خام استخراج شده به ابعاد مناسب خرد می‌شوند تا در مراحل بعدی فرآیند به راحتی قابل استفاده باشند.

۳. کوره‌های تولید آهک (کوره آهک):

مواد خرد شده و به ابعاد مناسب رسیده وارد کوره‌های تولید آهک می‌شوند. این کوره‌ها در دمای بسیار بالا (معمولاً بیش از 900 درجه سلسیوس) و با افزودن منبع گازهايی همچون زغال سنگ یا گاز طبیعی، به کربنات کلسیم تبدیل می‌شوند.

برای خرید و ثبت سفارش بهترین آهک کلیک نمایید

۴. تصفیه و تولید آهک:

در دماهای بالا و در حضور گازهایی که از منبع حرارتی (زغال سنگ یا گاز) تولید می‌شود، مواد خرد شده تبدیل به آهک می‌شوند. این فرآیند شیمیایی به عنوان “کلسیناسیون” شناخته می‌شود.

۵. تبرید آهک:

آهک تولید شده از کوره به دمای زیادی می‌رسد و برای استفاده در فرآیندهای مختلف، به دمای مناسب تبرید می‌شود.

۶. انبارداری و حمل‌ و نقل:

پس از تبرید، آهک به انبارهای مخصوص انتقال داده می‌شود و سپس با استفاده از وسایل حمل‌ونقل مناسب به مقصد نهایی منتقل می‌شود.

آهک در صنایع مختلف از جمله فولادسازی، تولید آهن و فولاد، صنایع شیمیایی، صنایع ساختمانی و تصفیه آب استفاده می‌شود.

چرخه فوق، از واکنش های شیمیایی آهک می باشد که پایه و اساس کاربردهای مختلف آهک را نشان می دهد.

وقتی سنگ آهک (کربنات کلسیم) را در کوره می سوزانیم، تبدیل به آهک زنده شده و دی اکسید کربن را آزاد می نماید.

برای تولید آهک هیدراته ( هیدروکسید کلسیم )، آب را به آهک زنده ( آهک پخته شده ) می افزایند.

دی اکسید کربن، قابلیت جذب به آهک را از طریق هوا دارد و اگر آهک در معرض هوای دارای دی اکسید کربن باشد و یا در پروسه ای به آن، گاز 2CO تزریق گردد، دوباره تبدیل به کربنات کلسیم می گردد که به آن کربناسیون مجدد یا Recarbonation گفته می شود.

سه ماده اصلی این چرخه به ترتیب به شرح زیر می باشد:

• سنگ آهک یا کربنات کلسیم
• آهک زنده یا اکسید کلسیم
• آهک هیدراته یا هیدروکسید کلسیم

سوزاندن سنگ آهک در حدود 900 درجه سانتی گراد رخ می دهد. حرارت کوره ها جهت حصول اطمینان از پخته شدن تمام مناطق و هسته سنگها اغلب تا 1200 درجه سانتی گراد می باشد.

همچنین بخوانید: کاربردهای آهک در کشاورزی، باغبانی و دفع آفات

واکنش تجزیه حرارتی کربنات کلسیم به صورت زیر می باشد:

طی این واکنش شیمیایی، آهک زنده  ( آهک پخته شده ) تولید می شود.

اکسید کلسیم، ترکیب اصلی آهک زنده است که کیفیت آن وابسته به فاکتورهای مختلفی از جمله خواص فیزیکی، واکنش پذیری با آب و ترکیب شیمیایی می باشد.

آهک زنده به علت دسترسی آسان و ارزان قیمت بودن نسبت به مواد مشابه قلیائی دیگر، نقش اساسی در طیف گسترده ای از فرآیندهای صنعتی دارد و با اضافه نمودن آب به آن، یک واکنش گرمازا می باشد و باعث تولید آهک هیدراته می شود .

واکنش هیدراتاسیون آهک زنده به صورت زیر می باشد:

فرآیند هیدراتاسیون آهک پیچیده بوده و نسبت به اختلاط مقدار آب و آهک، به علت ایجاد حرارت و بخار حاصله اساساً از معادله واکنش شیمیایی آن پیروی نمی کند، طبق معادله برای تولید 100 تن آهک هیدراته بایستی مقدار 24.3 تن آب و مقدار 75.7 تن آهک زنده لازم است در حالیکه در عمل برای این کار بایستی 50 تا 60 تن آب مصرف گردد که این مقدار مصرف آب وابسته به میزان اکتیو بودن آهک و همچنین اندازه ذرات آن دارد.

آهک هیدراته با اینکه اساساً یک ماده خشک می باشد ولی بطور کلی دارای مقادیر کم رطوبت آزاد(کمتر از 1 %) نیز هست.

حدود 10 تا 15 درصد آهک زنده تولیدی در کشورهای توسعه یافته به آهک هیدراته تبدیل می شود ( درصدی که احتمالاً به دلیل عدم وجود صنایع بزرگ فولادسازی می باشد).

در آهک شکفته شده در آب یا آهک آبدیده، ذرات هیدروکسید کلسیم به صورت سوسپانسیون در آب پخش می شوند که به نام شیر آهک یا دوغاب آهک، یک محصول بسیار پرمصرف و شناخته شده ای می باشد.

فرآیند کربناسیون مجدد، اساساً نقطه مقابل و عکس فرآیند کلسیناسیون می باشد. هر دو ماده آهک زنده و آهک هیدراته زمانی که برای مدت طولانی در معرض هوا قرار گیرند، شروع به جذب دی اکسید کربن موجود در هوا می کنند بنابراین آهک به حالت اولیه خود (سنگ آهک) برگشته و کربنات کلسیم جایگزین جزء اکسید شیمیایی می شود.

واکنش به شرح زیر انجام می پذیرد:

کربناسیون مجدد در تعدادی از محصولات بر پایه آهک رخ می دهد و در بسیاری از موارد سودمند است. برای مثال هنگامی که این پروسه در ملات آهکی رخ می دهد به طور موثری، قدرت پیوندها را افزایش و به عنوان یک راه حل طبیعی ضد ترک خوردگی عمل می نماید.

همچنین در تولید کربنات کلسیم رسوبی نیز از این روش استفاده می شود، جهت تولید کربنات کلسیم رسوبی با درصد خلوص بالا، گاز دی اکسید کربن را با آهک هیدراته در رآکتور وارد می نمایند، ناخالصی های آهک وارد واکنش نمی شوند در حالی که آهک هیدراته با گاز واکنش داده و کربنات کلسیم تولید می شود.

سپس با یک فرآیند جداسازی سانتری فیوژی ناخالصی ها از کربنات جدا و حاصل فرآیند تولید یک ماده با ارزش دارای خلوص بسیار بالا می باشد که در صنایع داروئی و شیمیایی به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد.