کاربرد سنگ‌آهک در مصارف صنعتی

به گزارش می متالز، ناخالصی‌های مهم سنگ آهک عبارتند از منیزیم، سیلیس، آلومینیوم و منگنز. سنگ آهک در کوره و در دمای مناسب با ترکیب شیمیایی آن پخت می‌شود. سنگ آهک خالص در دمای خالص حدود ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد و سنگ آهک رسی یا دولومیتی در دمای حدود ۱۳۰۰درجه سانتیگراد کلسینه می‌شود.
به آهک هیدراته، شکفته نیز گفته می‌شود. آهک زنده در برابر هوا و رطوبت ناپایدار است و از این‌رو نمی‌توان آن را مدتی طولانی نگهداری کرد اما آهک هیدراته را می‌توان مدتی طولانی انبار کرد. برای تهیه آهک زنده پایه کار آن است که باید میزان کربنات کلسیم در سنگ آهک بیش از ۹۰درصد و مقدار SiO۲+Fe۲O۳+Al۲O۳ آن کمتر از ۴درصد باشد. سنگ آهک در کوره‌های افقی یا عمودی پخته می‌شود.

مصارف آهک زنده و هیدراته

آهن و فولاد ۴۱ درصد، صنعت ساختمان ۳۲ درصد، محیط‌زیست ۳ درصد، صنایع شیمیایی ۶ درصد، کاغذسازی، سرامیک، رنگسازی، تصفیه قند، چرم‌سازی، کشاورزی و صنعت نفت ۸ درصد را مصرف آهک زنده و هیدراته را به خود اختصاص می‌دهند.

صنایع فولاد

تا پیش از سال ۱۹۶۰ میلادی (۱۳۳۹) آهک به عنوان کمک ذوب در فولادسازی همراه با دیگر مواد و به روش کوره‌های روباز، استفاده ‌شده است.
میزان آهک مصرف شده برای تهیه یک تن فولاد حدود ۱۲ کیلوگرم است. از سال ۱۹۶۰ به این‌سو و با رواج روش کوره‌های بازی اکسیژنی (بی‌اُاف)، فقط از آهک به عنوان کمک ذوب استفاده می‌شود و میزان آهک مصرفی به حدود ۵۰ تا ۱۰۰ کیلوگرم در تن افزایش یافته است. مقدار آهک مصرفی برای صنایع فولاد از حدود ۱.۴ میلیون تن در سال ۱۹۶۱ میلادی (۱۳۴۰) به ۸.۱ میلیون تن در سال ۱۹۷۹ میلادی (۱۳۵۸) افزایش یافته است.
در امریکا بر آهک زنده حدود ۱۰ تا ۳۰ درصد اکسید منیزیم زنده می‌افزایند و گوگرد و فسفر از عناصر مزاحم شمرده می‌شوند و به این دلیل است که میزان آنها در سنگ آهک باید ناچیز باشد. نقش آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب، به عنوان جداکننده و جمع‌کننده عناصر زائد و ازجمله گوگرد، فسفر، آلومینیوم و سیلیس و با افزایش آن به سرباره نیز اهمیت دارد.

مصارف متالوژی آهک

برای ذوب کردن کانسنگ بعضی از فلزات مانند مس از آهک استفاده می‌کنند. آهک علاوه بر کاهش دمای ذوب موجب جذب گاز SO۲ می‌شود. در فلوتاسیون مواد معدنی از آهک به عنوان کنترل‌کننده PH محلول استفاده می‌شود. در بیشتر روش‌های استخراج منیزیم از آب دریا، آهک نیز به کار می‌رود. در تهیه آلومینیوم به روش بایر، میزان قابل‌توجهی آهک مصرف می‌شود. در استحصال طلا به روش سیانوراسیون نیز آهک را به کار می‌برند.

مصارف بهداشتی آهک

 یکی از مصارف بهداشتی آهک، بهبود کیفیت آب آشامیدنی است. بی‌کربنات موجود در آب با افزودن آهک موجب کاهش سختی آب می‌شود. برای استریل کردن آب به کمک آهک، نخست PH آب را برای مدتی از ۳ تا ۱۰ ساعت و در حدود ۱۱.۵ تثبیت می‌کنند. پس با وارد کردن گاز CO۲ سطح PH آب را به میزان استاندارد (PH=۵.۷) کاهش می‌دهند. بخش زیادی از آهک به شکل لجن ته‌نشین می‌شود.
آهک همچنین موجب ته‌نشین شدن ترکیبات فسفاته و نیتروژن می‌شود. همچنین در کنترل PH پساب‌ها و ته‌نشین کردن مواد زائد و خنثی کردن پساب‌های اسیدی کارخانه‌ها و کنترل آلودگی هوا مورد استفاده قرار گیرد. در کارخانه‌های ذوب فلزات و نیز به عنوان جذب‌کننده گازهای سمی مانند HCl، HF و SO۲ و... از آهک استفاده می‌کنند.

مصارف شیمیایی آهک

 در تهیه کربنات و بی‌کربنات سدیم از آهک استفاده می‌شود. برای تهیه یک تن کربنات سدیم حدود ۷۰۰ کیلوگرم آهک موردنیاز است. در تهیه کاربید کلسیم از آهک استفاده می‌شود. مخلوط آهک و کک در کوره الکتریکی و دمای ۳۰۰۰ تا ۳۴۰۰ درجه سانتیگراد به کاربید کلسیم تبدیل می‌شود. برای تهیه یک تن کاربید کلسیم به حدود یک تن آهک احتیاج است. از کاربید کلسیم به منظور تولید گاز استیلن (C۲H۲) استفاده می‌شود. درحال‌حاضر گاز استیلن را از گاز اتیلن تهیه می‌کنند و این روش از کاربید کلسیم مناسب‌تر است.
مواد شیمیایی آلی آهک نیز کاربرد دارد، برای تهیه ترکیب‌های اتیلن و پروپیلن، گلینکول‌ها، نمک‌های آلی کلسیم‌دار، همچنین تصفیه و تغلیظ اسید سیتریک و گلوکز به آهک نیاز است.
 سایر مصارف شیمیایی آهک در تهیه منیزیم از آب دریا، تهیه نمک طعام و حشره‌کش‌ها و مواد رنگی است.

آهک در کاغذسازی

در صنعت کاغذسازی به منظور تهیه پالپ سولفات، استفاده دوباره از کربنات سدیم و تهیه هیپوکلریت کلسیم که خاصیت سفیدکنندگی دارد، از آهک استفاده می‌کنند.

آهک در مصالح ساختمانی و سرامیک

به عنوان ملات، روکش داخل ساختمان و در شیشه‌سازی به عنوان کمک ذوب از آهک بهره می‌گیرند. در دیرگدازهای دولومیتی، آهک نیز به کار می‌رود. در تهیه سیمان آهک ماده اصلی و عمده را تشکیل می‌دهد.

دیگر مصارف آهک

 در کارخانه‌های قند و شکر از آهک استفاده می‌شود. در تهیه قند و شکر از آهک برای تصفیه و جداسازی ترکیبات فسفاته و اسیدهای آلی استفاده می‌شود. در کارخانه‌هایی که از چغندر استفاده می‌کنند، به ازای هر تن شکر ۲۵۰ کیلوگرم و در کارخانه‌هایی که از نیشکر تغذیه می‌شوند، برای تهیه هر تن شکر ۲ تا ۷ کیلوگرم آهک به کار می‌گیرند. در صنایع نفت برای خنثی کردن ترکیبات آلی سولفورها، بی‌اثر کردن گاز SO۲ و تهیه گریس ویژه از آهک استفاده می‌شود. در صنایع رنگ‌سازی از آهک به عنوان ماده پرکننده استفاده می‌کنند. در چرم‌سازی از آهک برای جدا کردن مو یا پشم از پوست حیوانات از آهک بهره می‌گیرند (صنعت دباغی). در کشاورزی نیز برای کنترل PH آب از آهک استفاده می‌کنند.

میزان تولید آهک

میزان آهک زنده و هیدراته تولیدی جهان در سال ۱۹۷۹ افزون‌بر ۱۱۲۹۷۲۲۹۰ تن گزارش شده که از این تعداد، ۲۱ درصد در شوروی سابق، ۱۶ درصد در امریکا، ۹ درصد در آلمان غربی، ۷ درصد در لهستان و ۸ درصد در ژاپن تولید شده است.

سنگ آهک در ایران

سازندهایی که آهک آنها مناسب است، به این شرح هستند:

پالئوزوئیک

قدیمی‌ترین سنگ آهکی که در مقیاس نیمه صنعتی استفاده می‌شود، آهک سازنده مبارک است. سازندهای آهک قدیمی‌تر به دلیل بالا بودن میزان ناخالصی‌ها ازجمله اکسید منیزیم و کانی‌های رسی، مناسب نیستند. مناسب‌ترین سنگ‌های آهکی پالئوزوئیک به پرمین تعلق دارد. این سنگ‌ها به رنگ خاکستری و به شکل توده‌ای یافت می‌شوند.

مزوزوئیک

سنگ‌های آهکی ژوراسیک میانی در کوه‌های البرز و کپه داغ (مزدوران)، قلعه دختر، اسفندیار و بادامو در ایران مرکزی برای تهیه سیمان بسیار مناسب هستند. آهک‌های کرتاسه به دلیل کیفیت مناسب، گسترش وسیع در سطح کشور در بیشتر کارخانه‌های سیمان استفاده می‌شوند. برای نمونه کارخانه‌های سیمان تهران، اصفهان، کرمان، صوفیان، درود، آبیک و نکا از آهک کرتاسه استفاده می‌کنند.

سنوزوئیک

آهک‌های سازند قم در بیشتر مناطق مناسب هستند. آهک‌های سازند آلماری بیشتر مناسب هستند و درحال‌حاضر کارخانه‌های سیمان شیراز و بهبهان از این سازند بهره می‌برند.