تحقیق مقاله آهک

آهک از مهمترین مصالح کلسیم دار است که در ساختمان به شکلهای گوناگون مورد استفاده قرار می گیرد. ممکن است بشر هم زمان پیدایش آتش به آهک دسترسی پیدا کرده باشد.

بدین طریق که انسانهای اولیه از سنگ اهک برای ساختن اجاقهای خود استفاده می کردند، و این سنگ در مجاورت آتش پخته شده و در اثر بارندگی شکفته شده و هیدراته گشته و موجب بهم چسبانیدن قطعات سنگی مجاور خود گردیده است. مصرف آهک در جهان مخصوصاً در ایران سابقه چند هزار ساله دارد. در ساختمانهایی که از عهد باستان و دوران قبل از اسلام در ایران به جا مانده است مصرف آهک را نشلن می دهد ، در ساختمان دیوار چین که به سیصد سال قبل از میلاد مسیح مربوط است آهک بکار رفته است.

ساختمان دیواری است که به طول تقریبی 3200کیلومتر و به ارتفاع 6تا15متر و به عرض 5/4 تا 5/7 متر که بین مغولستان و چین در زمان سلطنت شی هوانگ تی کشیده شده است.

در صنعت ساختمان سازی مصالح کلسیم دار مخصوصاً کربناتهای کلسیم که سنگهای آهکی جزء آنهاست بصورت های گوناگون مصرف می شوند، از جمله به صورت سنگهای ساختمانی مانند سنگهای تراورتن و مرمر و غیره که برای فرش کف  و پله مصرف می شود و یا به صورت اکسید کلسیم CaO که به ان آهک زنده می گویند که به عنوان مانند چسبنده ملات در ساختمان سازی از آن استفاده می شود. ولی آهک زنده بعلن میل ترکیب شدیدی که با فلزات دارد لذا با فلزات مصرف شده در ساختمان مانند لوله های آب و لوله های شوفاژ ترکیب شده و در آنها  خورندگی ایجاد کرده و موجب پوسیدگی آنها می شود.

به همبن علت رفته رفته از میزان مصرف آهک در ساختمان کاسته و با توسعه کارخانه های سیمان پزی در ایران و سراسر دنیا رفته رفته سیمان جای آهک را در صنعت ساختمان سازی گرفته بطوری که امروزه در کمتر ساختمانی از آهک به عنوان ملات استفاده می شود.

ولی در راه سازی برای افزایش تحمل فشاری و کشش خاک مخصوصاً در قشرهای پایین راه سازی برای تحکیم بخشیدن به آن و همچنین جلوگیری از هجوم روئیدن گیاه به دامنه راه و باندهای فرودگاه مصرف می شود.

در صنعت سیمان پزی هم مصرف آهک دارای نخش اساسی و مهمی می باشد. با توجه به نقش سیمان در ساختمان ملاحظه می شود که آهک هنوز از ساسی ترین مصالح مورد نیاز در صنعت ساختمان سازی است.

علاوه بر صنعت ساختمان سازی آهک در صنایع چینی سازی- شیشه گری- ذوب- آهن- صنایع غذایی در تصویه قند- آجر ماسه اهکی و غیره نیز مصرف می شود.

سنگ آهک:

سنگ آهک یا کربنات کلسیم به فرمول CaCO3  سنگی است ته نشستی که بطور وفور در طبیعت یافت می شود.

سنگ آهک اگر خالص باشد رنگ آن سفید است و اگر با مواد دیگر همراه باشد به رنگهای مختلف دیده می شود، مثلاً با اکسیدهای مختلف اهن به رنگهای قهوه ای یا زرد و یا سرخ در می آید و اگر اب کربن همراه باشد به رنگهای آبی- سیاه یا خاکستری است. اگر سنگ اهک با کربنات منیزیم همراه باشد به فرمول   MgCo3، CaCO3   به آن سنگ اهک دولومیتی می گویند.

سنگ آهک کم مایه و پر مایه:

اگر معدنی از سنگ آهک دارای 90% سنگ آهک باشد به ان معدن پر مایه و اگر کمتر از 75% سنگ اهک داشته باشد به ان معدن کم مایه می گویند.

همه نوع سنگ اهکی قابل مصرف برای آهک پزی نیست فقط سنگهای آهکی ته نشستی دریا که در اثر خشک شدن آب دریا در دسترس ما قرار گرفته اند به مصرف آهک پزی می رسند. این نوع سنگها بطور وفور در تمام نقاط زمین یافت می شود. بعضی دیگر از انواع سنگ آهک به مصرف آهک پزی می رسد ولی به علت نا خالصی هایی که دارند آهک آنها نا مرغوبتر می باشد.

آهک پزی :

آهک پزی یعنی خارج کردن CO2 از سنگ اهک که این کار بوسیله حرارت دادن به سنگ اهک سنگ انجام می شود برای آهک پزی باید به سنگ آهک آنقدر حرارت بدهیم تا CaCO3 به CO2 و CaO تجزیه شده و فشار CO2 مطابق محیط بشود (تقریباً یک اتمسفر ) و از آن جدا شده و متصاعد گردد.

اگر به سنگ آهک پر مایه  CaCO3 حرارت بدهند و گرمای کوره به حدود هزار درجه سانتیگراد برساند. CO2 متصاعد شده و CaO  باقی می ماند.

CaCO3 + حرارت         CaO  +  CO2  

سنگهای آهک کم مایه که در حدود80تا85 درصد وزن آن سنگ اهک باشد و 15 تا20 درصد بقیه وزن انرا کربنات منیزیم و یا ناخلصهای دیگر تشکیل دهند برای پختن به حرارت بیشتری نیاز دارد و از گرمای حدود1400 در جه سانتیگراد CO2 آن متصاعد می شود.

اگر گرمای کوره آهک پزی را زیاد تر کنیم و آنرا به حدود 2600 درجه سانتیگراد برسانیم بشرط آنکه فشار داخل کوره در حدود یک اتمسفر باشد آهک موجود در کوره ذوب و روان   می شود، آهک ذوب شده را به صورت پوشش بعنوان دیرگداز در کوره های دیگر به مصرف می رسانند.

اصولاً جدا شدن CO2  از سنگ آهک (اساس آهک پزی) بستگی به فشار محیط دارد همینطوریکه گفته اگر فشار یک اتمسفر باشد سنگ آهک در حرارت حدود 900 درجه سانتیگراد و به عبارت دقیقتر در حرارت 5/894 درجه می پزد. (CO2   موجود در آن آزاد  می گردد.) و اگر فشار را به یک دهم اتمسفر برسانیم حرارت لازم برای پختن سنگ اهک به حدود775 درجه می رسد و اگر فشار را بالا برده و تا 40 اتمسفر برسانیم حرارت لازم برای شختن سنگ اهک در حدود 1200 درجه سانتیگراد می باشد.

با توجه به مطلب فوق ملاحظه می شود که در فشارهای پایین تر برای خارج کردن CO2   از محیط به حرارتهای کمتری نیاز داریم. بدین لحاظ در نقاط مرتفع که فشار کم و حرارت افتاب شدیدتر است سنگ اهک در اثر تابش آفتاب رفته رفته به CO2   و CaO   تجزیه می گردد. البته این کار خیلی به کندی انجام می شود.

بطور خلاصه هر یک گرم CaCO3 در فشار یک اتمسفر391 کالری حرارت لازم دارد تا به  CO2   و CaO    تجزیه گردد.

کوره های آهک پزی:

کوره های چاهی:

 قدیمی ترین نوع کوره متداول در ایران کوره هیا چاهی می باشد و کار آن بدین طریق است که در درون زمین یا در سینه کوه گودالیبه عمق حدود دو تا سه متر حفر می نمایند و درون ان یک لایه سنگ اهک که از قبل کلوخه شده است به ضخامت 50 سانتیمتر می چینند و روی ان حدود 15 سانتیمتر ذغال سنگ می ریزند و دوباره 50 سانتیمتر سنگ اهک و 15 سانتیمتر ذغال سنگ تا بهمین ترتیب کوره پر شود آنگاه کوره را از زیر آتش می کنند. در هنگام چیدن سنگ اهک و ذغال سنگ باید انرا طوری روی هم قرار دهند که هوا از بین کلوخه های اهک رد شده و در نتیجه اتش به همه جای کوره به طور یکسان برسد.

با توجه به اینکه این نوع کوره ها بصورت دودکش عمل مینماید و هوا از پایین به بالا با سرعت جریان پیدا می کند لذا سرایت اتش بطور یکنواخت در تمام کوره میسر می گردد.

بعد از حدود 48 ساعت(این مدت بستگی به نوع  ذغال سنگ، جریان هوا و بطور کلی شدت گرمای ایجاد شده دارد) قسمتهای زیر پخته شده است و آنرااز کوره خارج می نمابند و دوباره کوره را از بالا با لایه های سنگ اهک و ذغال سنگ تغذیه می کنند و آهک خارج شده را پس از سرد شدن به بازار عرضه می نمایند. کار این نوع کوره ها پیوسته است یعنی می توان همیشه کوره را از بالا تغذیه نموده و اهک پخته شده را از پایین کوره خارج نموده.

در این کوره ها به علت غیر فنی بودن عمل اولاً  درجه حرارت کوره در تمام نقاط ان یکسان نیست. در نتیجه اهک بدست آمکده از این نوع کوره ها بطور یکنواخت پخته نشده است. در ثانی بعلت عدم تجهیزات جنبی مصرف سوخت در این نوع کوره های فوق العاده زیاد می باشد زیرا در این کوره ها حرارت خارج شده از دودکش و همچنین حرارتی که اهک پخته شده هنگام خارج شدن از کوره دارد هدر می رود. از طرفی گاز خارج شده از این نوع    کوره ها موجب الوده کردن محیط زیست می گردد.

استفاده از این نوع کوره ها رفته رفته در ایران در حال منسوخ شدن است.