ประวัติความเป็นมา

         คำว่า ซีเมนต์ (Cement) มาจากภาษาละติน ซึ่งแปลว่า "ตัด" โดยใช้เรียกหินปูนที่ตัดเป็นชิ้นๆ  เพื่อจะนำมาเผาเป็นปูนขาว (Lime)

         ในปัจจุบัน ซีเมนต์ หมายถึง ตัวประสานวัสดุสองชนิดหรือหลายๆ ชนิดให้ติดแน่นในสมัยโบราณชาวอียิปต์ใช้ปูนซีเมนต์เป็นวัสดุเชื่อมประสานในการสร้างพีระมิด โดยได้มาจากการเผาดินและยิปซัม ส่วนชาวกรีกและชาวโรมันใช้เถ้าภูเขาไฟบดรวมกับปูนขาว ทราย และน้ำ เรียกว่า ปอซโซลานิกซีเมนต์ (Pozzolanic Cement) ซึ่งทำปฏิกิริยาทางเคมีและแข็งตัวได้ในน้ำ ตัวอย่าง สิ่งก่อสร้างต่างๆ ที่สร้างโดยชาวโรมัน อาทิเช่น  มหาวิหารทรงกลมในกรุงโรม (Roman Pantheon) และโรงละครครึ่งวงกลม (Colosseum) เป็นต้น

          คอนกรีต คือ วัสดุก่อสร้างชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยส่วนผสม ๒ ส่วนคือ วัสดุประสาน ซึ่งได้แก่ ปูนซีเมนต์กับน้ำ ผสมกับ วัสดุผสม ซึ่งได้แก่ ทราย หินหรือกรวด เมื่อนำมาผสมกันจะคงสภาพเหลวอยู่ช่วงเวลาหนึ่ง ซึ่งนานพอที่จะนำไปเทลงในแบบหล่อที่มีรูปร่างตามต้องการเมื่อคอนกรีตแข็งตัวเต็มที่แล้ว จะมีคววามแข็งแรงและสามารถรับน้ำหนักได้มาก ทั้งนี้จะแปรไปตามอายุของคอนกรีตที่เพิ่มขึ้น

          ซีเมนต์และคอนกรีตเป็นวัสดุก่อสร้างที่ใช้กันมาเป็นเวลายาวนาน จากหลักฐานพบว่า ในยุคต้นๆ  ตั้งแต่ ๗,๖๐๐ ปีที่ผ่านมา มีการใช้ซีเมนต์ในรูปของคอนกรีต เพื่อทำพื้นกระท่อมของชาวประมงที่อยู่บริเวณริมฝั่งแม่น้ำดานูบ และกระท่อมของพวกนักล่าสัตว์สมัยยุคหิน หลังจากนั้น ได้มีการพัฒนาซีเมนต์และคอนกรีตอย่างต่อเนื่องมาจนถึงปัจจุบัน โดยมีรายละเอียดดังนี้

วัตถุดิบในการผลิตปูนซีเมนต์

          วัตถุดิบที่ใช้ในการผลิตปูนซีเมนต์ แบ่งออกเป็น ๓ ชนิดใหญ่ๆ ดังนี้

          ๑. วัตถุดิบที่มีส่วนประกอบของปูนขาว   (Lime Component) เป็นวัตถุดิบที่มีส่วนประกอบทางเคมีเป็นแคลเซียมคาร์บอเนต (Calcium Carbonate. CaCo₃) ซึ่งมีความบริสุทธิ์ประมาณ ๘๕ - ๙๕ % ตัวอย่างวัตถุเหล่านี้ตามธรรมชาติได้แก่ หินปูน (Limestone) ชอล์ก (Chalk) และดินขาว (Marl)

          ๒. วัตถุดิบที่มีส่วนประกอบของดินดำ (Clay)  เป็นวัตถุดิบที่มีส่วนประกอบทางเคมีของซิลิคอนไดออกไซด์ (Silicon Dioxide, SiO₂) อะลูมินัมออกไซด์ (Aluminum Oxide, Al₂O₃) และเฟอร์ริกออกไซด์ (Ferric Oxide, Fe₂O₃) ตัวอย่างวัตถุเหล่านี้ตามธรรมชาติ ได้แก่ ดินดำ (Clay) และ ดินดาน (Shale)

          ๓. วัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติ (Corrective Materials) เป็นวัตถุดิบที่ใช้สำหรับเพิ่มเติมสารประกอบบางตัว ซึ่งมีไม่เพียงพอในดินดำหรือดินดาน วัตถุดิบเหล่านี้ได้แก่ ทราย (ในกรณีที่ต้องการซิลิคอนไดออกไซด์) แร่เหล็กหรือดินลูกรัง (ในกรณีที่ต้องการเฟอร์ริกออกไซด์)  และดินอะลูมินา (ในกรณีที่ต้องการอะลูมินัมออกไซด์) เป็นต้น

กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์

แบบเปียก (Wet Process)

          วัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตคือ  ดินขาว (Marl) และดินเหนียว (Clay) สำหรับดินขาวมีอยู่ในระดับฟื้นดินหรือใต้ดินตามธรรมชาติ โดยปกติจะมีความชื้นสูง การผลิตเริ่มจากนำวัตถุดิบทั้งสองชนิดมาผสมกับน้ำในบ่อตีดิน (WashMill) กวนให้เข้ากัน นำไปบดให้ละเอียดในหม้อ บดดิน (Slurry Mill) จนได้น้ำดิน (Slurry) แล้วกรองเอาเศษหินและส่วนที่ไม่ละลายน้ำออก เหลือแต่น้ำดินที่ละลายเข้ากันดี จากนั้นนำไปเก็บพักไว้ในยุ้งเก็บ (Silo) เพื่อตรวจสอบคุณภาพและปรับแต่งส่วนผสมให้ได้คุณภาพตามที่กำหนดน้ำดินที่มีส่วนผสมที่ถูกต้องแล้ว จะถูกนำไปรวมกันที่บ่อกวนดิน (Slurry Basin) เพื่อให้มีปริมาณเพียงพอ และกวนให้ส่วนผสมรวมตัวเป็นเนื้อเดียวกันอีกครั้งหนึ่ง ก่อนที่จะนำไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) ความร้อนในหม้อเผาจะทำให้น้ำระเหยออกสู่บรรยากาศ เหลือแต่เม็ดดินซึ่งเมื่อให้ความร้อนต่อไปจนถึงอุณหภูมิหนึ่ง จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีกลายเป็นปูนเม็ด(Clinker) ขั้นตอนการบดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์ ทำโดยนำปูนเม็ดมาผสมกับยิปซัม(Gypsum) แล้วบดให้ละเอียดเป็นผงในหม้อบดซีเมนต์ (Cement Mill) ความละเอียดในการบดและอัตราส่วนระหว่างปูนเม็ดกับยิปซัมต้องเลือกอย่างเหมาะสม เพื่อให้ได้ปูนซีเมนต์ที่มีคุณสมบัติตามที่ต้องการ จากนั้นจะลำเลียงปูนซีเมนต์ไปเก็บไว้ในยุ้งเก็บปูนซีเมนต์ผง (Cement Silo) เพื่อรอการจำหน่ายต่อไป

          การผลิตปูนซีเมนต์แบบเปียกนี้ไม่เป็นที่นิยมในปัจจุบัน เนื่องจากต้องใช้เชื้อเพลิงปริมาณมากในการผลิตปูนเม็ด และยังมีอัตราการผลิตต่ำ ซึ่งทำให้ต้นทุนการผลิตสูง

แบบแห้ง (Dry Process)

          วัตถุดิบหลักที่ใช้ในกระบวนการผลิตคือ  หินปูน (Limestone) ซึ่งได้จากการระเบิดหินจากภูเขาหินปูน แต่หินปูนที่ได้ยังมีขนาดใหญ่ จึงต้องนำมาลดขนาดโดยเครื่องย่อย (Crusher) เพื่อให้เหมาะสมกับกระบวนการผลิตขั้นต่อไป วัตถุดิบอื่นคือ ดินดาน (Shale) และวัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติ (Corrective Materials) ซึ่งใช้เฉพาะบางตัว เพื่อให้ได้ส่วนประกอบทางเคมีตามค่ามาตรฐานที่กำหนด วัตถุดิบอื่นเหล่านี้ก็ต้องผ่าน เครื่องย่อยเพื่อลดขนาดให้เหมาะสมเช่นกันวัตถุดิบที่ผ่านการย่อยแล้วจะถูกนำมาเก็บไว้ที่กองเก็บวัตถุดิบ (Storage Yard) จากนั้นก็จะลำเลียงไปยังหม้อบดวัตถุดิน (Raw Mill) ต่อไป

          หม้อบดวัตถุดิบ (Raw Mill) มีหน้าที่บดหินปูน ดินดาน และวัตถุดิบปรับแต่งคุณสมบัติให้เป็นผงละเอียดซึ่งเรียกว่า วัตถุดิบสำเร็จ (Raw  Meal) การควบคุมอัตราส่วนของวัตถุดิบที่ป้อนเข้าสู่หม้อบดวัตถุดิบมีความสำคัญ เนื่องจากอัตราส่วนของวัตถุดิบที่เหมาะสมจะทำให้วัตถุดิบสำเร็จมีคุณสมบัติทางเคมีที่เหมาะสมกับการเผา

          หลังจากผ่านกระบวนการบดแล้ว จึงส่งวัตถุดิบสำเร็จไปยังยุ้งผสมวัตถุดิบสำเร็จ (Raw Meal Homogenizing Silo) เพื่อเก็บและผสมวัตถุดิบสำเร็จให้เป็นเนื้อเดียวกัน ก่อนส่งไปเผาในหม้อเผาแบบหมุน (Rotary Kiln) กระบวนการเผาช่วงแรกเป็น ชุดเพิ่มความร้อน (Preheater) จะค่อยๆ

          เพิ่มความร้อนให้แก่วัตถุดิบสำเร็จ แล้วส่งวัตถุดิบสำเร็จไปเผาในหม้อเผา ซึ่งมีอุณหภูมิเพิ่มสูงขึ้นจนถึงประมาณ ๑,๒๐๐ - ๑,๔๐๐ องศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมีตามลำดับ จนในที่สุดกลายเป็นปูนเม็ด (Clinker) จากนั้นทำให้ปูนเม็ดเย็นลง แล้วจึงลำเลียงปูนเม็ดไปเก็บไว้ที่ยุ้งเก็บเพื่อรอการบดปูนเม็ดต่อไป สำหรับการบดปูนเม็ดให้กลายเป็นปูนซีเมนต์นั้น มีขั้นตอนดังที่กล่าวมาแล้วในการผลิตแบบเปียก

          การผลิตปูนซีเมนต์แบบแห้ง ไม่ต้องใช้น้ำในการผสมวัตถุดิบ ดังนั้น จึงประหยัดค่าใช้จ่ายในการผลิต โดยเฉพาะค่าเชื้อเพลิง และเป็นที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน

ที่มา:

http://guru.sanook.com/enc_preview.php?id=2955&title=กรรมวิธีการผลิตปูนซีเมนต์

http://guru.sanook.com/enc_preview.php?id=1334&title=การผลิตปูนซีเมนต์

นายจักราวุธ บัณฑุรัตน์

ร่วมแสดงความคิดเห็น