هیدراتاسیون چیست؟
هیدراتاسیون به معنای ترکیب مواد با آب است و به عمل اضافه کردن آب به یک ماده یا ترکیب می‌گویند. هیدر از واژه‌ی آب گرفته شده است و هیدراتاسیون به ترکیب یک ماده با آب اطلاق می‌شود.
واکنش هیدراتاسیون فرانسوی،یا هایدریشن انگلیسی(hydration) در شیمی آلی، واکنشی است که در آن یک هیدروکسیل گروه (OH-) و یک یون مثبت (پروتون اسیدی) به دو اتم کربن افزوده می‌شود.
RRC=CH2 in H2O/acid → RRC(-OH)-CH3
این فرایند در حالت جامد، مایع یا گاز رخ دهد و به طور گسترده ای در شیمی سنتزی، بیولوژی، شیمی آلی و دیگر زمینه های تحقیقاتی استفاده شود. هیدراتاسیون برای تولید ترکیبات شیمیایی جدید، تشکیل تکلوئیدها و ترکیبات کریستالی، و همچنین به عنوان یک روش برای جذب و کشف گازهای مخرب و استفاده شود.
آهک هیدراته یا هیدروکسید کلسیم:
آهک هیدراته یا هیدروکسید کلسیم با فرمول شیمیایی Ca(OH)2 یک ترکیب شیمیایی است که به صورت سفید یا قرمز رنگ، به شکل پودر یا دانه های بلورین دیده می شود. این ترکیب به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله در صنایع ساختمانی، فلزی، کاغذسازی، صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار میگیرد.
آهک هیدراته به عنوان یک عامل آلکالایی قوی استفاده می شود و از آن به عنوان کاتالیزور برای هیدرولیز و راکتیون‌های شیمیایی دیگر نیز استفاده می شود. همچنین، به عنوان یک ماده جاذب آب، جلوگیری از تخریب باکتریایی و محافظت از سازه های ساختمانی در برابر شرایط جوی استفاده می شود.
هیدروکسید کلسیم همچنین در صنایع زراعی به عنوان یک ماده اسیدزا کشاورزی برای تنظیم pH خاک و بهبود کیفیت خاک استفاده می شود. این ترکیب همچنین در صنایع پاکسازی آب و پسماند، تهیه مواد شیمیایی، کشاورزی و محصولات آرایشی نیز استفاده می شود.
هیدراتاسیون آهک و تولید هیدروکسید کلسیم:
با استفاده از ترکیب آهک زنده (اکسید کلسیم) با آب، واکنش هیدراتاسیون صورت گرفته و ملکول آهک هیدراته Ca(OH)2 ایجاد می شود. آهک هیدراته در زنجیره ی تولید آهک می تواند به عنوان محصول میانی برای تولید کربنات کلسیم رسوبی در نظر گرفته شود، اما با توجه به کاربرهای فراوان آن در صنایع مختلف، به عنوان محصول نهایی عرضه می گردد. آهک هیدراته یا همان هیدروکسید سدیم به دو روش تولید می گردد:
1- روش تولید پودر آهک هیدراته
در این روش صنعتی تولید آهک هیدراته، پس از خردایش سنگ آهک و تبدیل آن به آهک کلسینه، دانه بندی و خردایش دوباره برای دست یابی به سایز مناسب تجهیزات هیدراتاسیون انجام می شود. آهک پخته شده، توسط سیستم انتقال دارای توزین دقیق به شکل پیوسته به هیدراتور وارد می شود. در عمل هیدراتور همان رآکتور واکنش برای هیدراتاسیون آهک است. در این مرحله آب با دما و میزان مناسب به آهک اضافه شده و هم زده می شود. محصول خروجی از هیدراتور برای جداسازی و افزایش کیفیت وارد سپراتور شده و بخش های دارای دانه بندی بزرگ به آسیا منتقل و به پودر آهک هیدراته یا همان آهک شکفته با مش (اندازه ی دانه ها) مورد نیاز تبدیل می شوند. مقدار استاندارد رطوب باقیمانده در محصول، در این روش باید کمتر از یک درصد باشد.
2-روش تولید شیرآهک
در این روش، آهک پخته پس از خردایش به همزن پیوسته (Slacker) وارد شده و در این تجهیز آب کافی اضافه می شود. در ابتدا آهک با آب واکنش داده و سپس به دلیل آب اضافی بخشی از آهک هیدراته در آب حل می شود. با توجه به درصد انحلال به نسبت کم آهک در آب، مخلوطی سفید یا شیری به صورت سوسپانسیون ایجاد می شود که به آن شیر آهک گفته می شود. این محصول به صورت مستقیم در برخی از صنایع از قبیل تصفیه آب، تولید شکر از چغندر یا نیشکر و مواد غذایی کاربرد دارد. همچنین با استفاده از تجهیزات فیلتراسیون شیرآهک، امکان جداسازی آهک هیدراته از آب و تولید پودر خشک وجود دارد.
نمونه هایی از هیدراتاسیون:
هیدراتاسیون سیمان:
هیدراتاسیون یکسری واکنش های شیمیایی است که در اثر برخورد آب و سیمان هیدرولیکی اتفاق میفتد. وقتی آب و سیمان در خمیر سیمان ترکیب می‌شوند، بیشتر دانه‌های سیمان بلافاصله شروع به حل شدن در آب می‌کنند که این امر فرآیند هیدراتاسیون را آغاز می‌کند.
این واکنش‌ها ترکیبات جدیدی را تولید می‌کنند و هرچه هیدراتات سیمان بیشتر شود، آب و سیمان بیشتری مصرف شده و ترکیبات بیشتری تولید می‌شود. ترکیبات گسترش می‌یابند و همچنین شروع به تجمع و اتصال به یکدیگر می‌کنند.
در نهایت، تجمع ترکیبات منجر به سفت شدن، سخت شدن و توسعه مقاومت خمیر سیمانی می‌شود و بتن پلاستیک را به محصولی با دوام و مقاوم تبدیل می‌کند؛ اما هیدراتاسیون بتن فقط ترکیب سیمان و آب نیست! میزان هیدراتاسیون سیمان به عوامل مختلفی بستگی دارد که در ادامه مقاله در مورد آنها صحبت می‌کنیم.
هیدراتاسیون آهک:
با افزودن آب به آهک پخته شده، فرآیند شیمیایی هیدراتاسیون آهک که از نوع فرآیند های گرما زا است انجام می شود. در صورت وجود آب اضافه، فرآیند منجر به تولید سوسپانسیون آهک هیدراته در آب می شود. شایان ذکر است که با توجه به وجود رطوبت در هوا، در صورتی که آهک پخته شده در شرایط آب بند و غیر قابل نفوذ بسته بندی نشود، هیدراته شده و با این فرآیند، حجم آن به شدت اضافه می شود.
تجهیزات هیدراتاسیون، خط تولید آهک هیدراته:
همانگونه که در مطالب قبلی عنوان شد، هیدراتاسیون آهک به دو روش در صنعت مرسوم است، که با توجه به تفاوت ها، دارای تجهیزات تولید و ذخیره سازی متفاوتی به این شرح هستند:
تجهیزات تولید پودر آهک هیدراته:
خط تولید پودر آهک هیدراته، از مجموعه تجهیزات متنوعی بهره می برد که برای خردایش، انتقال، دانه بندی، جداسازی و ذخیره سازی آهک کلسینه (به عنوان ماده اولیه ی واحد تولیدی) و هیدروکسید کلسیم (به عنوان محصول) به کار می روند. برخی از این تجهیزات به این شرح هستند:
- سنگ شکن چکشی
- باکت الواتور های انتقال
- بین های ذخیره
- اسکرو کانوایر (ماردون)
- اسکروفیدر توزین دار
- سیستم تزریق آب
- هیدراتور
- سپراتور
- آسیا
- شوت های انتقال مواد
- سیستم غبارگیر مرطوب
- سیکلون های جمع آوری
- فیلترهای کیسه ایی
- سیستم کنترل
- سیلوی ذخیره آهک هیدراته
- فن
- و ….
تجهیزات تولید شیرآهک هیدراته:
- سنگ شکن چکشی
- باکت الواتور های انتقال
- بین های ذخیره
- همزن (slacker)
- سیستم تزریق آب
- سرند
- آسیا
- شوت های انتقال
- سیستم کنترل
- مخازن ذخیره شیره آهک
- پمپ تزریق شیرآهک
- و ….
کیفیت آهک هیدراته:
کیفیت آهک هیدراته در تقاضای آن نقش مهمی ایفا می کند. کیفیت در این ماده شامل موارد مختلفی از قبیل خلوص آهک هیدراته، درصد رطوبت، مش یا اندازه ی دانه ها، دانسیته و سطح مخصوص آهک است. با توجه به نوع کاربرد و همچنین هزینه های تولید، رده های مختلفی از آهک هیدراته تولید می شود. معمولا آهک هیدراته مورد نیاز صنایع باید دارای خلوص 92 درصد باشد، اما آهک هیدراته ویژه با خلوص بالا تر از 94 درصد هم در برخی از کارخانه ها تولید می شود. در ضمن، با توجه به کاربرد، سطح مخصوص و اندازه ی دانه ها از پارامترهای مهم کیفیت محصول هستند.
عوامل تأثیر گذار در کیفیت محصول پلنت هیدراتاسیون، شامل درصد خلوص سنگ آهک استفاده شده و نوع ناخالصی های موجود در سنگ، کیفیت و مقدار کلسیناسیون در کوره، نوع کوره، شدت و نوع واکنش پذیری اکسید کلسیم یا آهک پخته شده، تجهیزات خط تولید آهک هیدراته و سیستم های کنترل و ابزاردقیق در واحد هیدراتاسیون می باشند.
بسته بندی آهک هیدراته:
آهک هیدراته، بسته به نوع صنعت مصرف کننده، فاصله محل تولید تا مصرف، مسیر ها و شرایط حمل و نقل و نحوه ی ذخیره سازی در محل، دارای انواع مختلفی از بسته بندی خواهد بود. به عنوان مثال آهک هیدراته را در کیسه های پلیمیری از نوع قیف دار و با استفاه از دستگاه روتاری پکر در کیسه های 20 الی 30 کیلوگرمی بسته بندی و بارگیری نمود و یا کیسه های مذکور را پس از چیدمان در روی پالت های چوبی یا پلاستیکی، تسمه کشی و شیرینگ کرد.
از دیگر بسته های قابل سفارش برای آهک هیدراته، می توان به کیسه جامبوبگ یا Big-Bag اشاره نمود که با استفاده از تجهیزات جامبو پرکن پیشرفته، فرآیند کیسه پرکنی انجام و به وسیله لیفتراک یا جرثقیل سقفی بارگیری شود. از ویژه گی های این کیسه ها، وجود دریچه ی تخلیه ی سریع در زیر آنها است.
آهک هیدراته فله، با استفاده از بونکرهای حمل از کارخانه ی تولید کننده، به محل های مصرف دارای سیلوی ذخیره آهک هیدراته منتقل می شوند که با این روش، هزینه ی بسته بندی حذف می شود.
کلید واژه‌ها؟ هیدراتاسیون چیست؟، انواع هیدراتاسیون، آهک هیدراته یا هیدروکسید کلسیم، تولید آهک هیدراته
