فرآیند پخت آجر (قسمت اول)
فرآیند پخت آجر (قسمت اول)
هدف
براثر پخت ، ساختمان فیزیکی آجر خام تغییر می‌کند و این امر باعث بهبود خواص مکانیکی و افزایش پایداری آن در برابر آب می‌گردد.چنانچه فرآیند پخت آجر سفال به‌طور صحیح انجام‌گرفته باشد، بایستی وقوع پدیده‌های زیر به حداقل برسد:
- ترک خوردن آجر به علت خشک شدن ناقص قبل از ورود به کوره پخت
- استحکام کم آجر به علت پخت ناقص
- شکفتن در مجاورت آب به‌واسطه کنترل ناشیانه دمای کوره
- زیاد بودن دمای کوره از حد معینی که باعث ذوب شدن و جوش خوردن آجر و آجر سفال به یکدیگر و تخریب آن‌ها براثر نیروی وارده از طرف دیگر آجرها می‌گردد.
- اختلاف دما در نقاط مختلف کوره که باوجود یکسان بودن ابعاد آجرهای خام باعث نابرابری اندازه آجرهای پخته می‌شود.
- ترک‌های ریز در سطح آجر ناشی از تغییرات سریع و ناگهانی دما ، هنگام گرم یا خنک شدن یا ناشی از تقطیر بخارآب آجرهای داغ بر سطح آجرهای خنک‌تر.
- ایجاد ترک‌های موضعی در بالای کلوخ‌های درشت و قلوه‌سنگ‌های موجود در مخلوط.البته هیچ‌گونه قلوه‌سنگی نباید در مخلوط وجود داشته باشد و در مرحله آماده‌سازی ، رس باید کاملاً پاک‌سازی‌شده باشد.تغییرات ناگهانی و سریع دما این مسئله را تشدید می‌کند.
- وجود سیاهی در درون آجر که ناشی از وجود زغال در آن هست الزاماً مضر نیست ، زیرا در مرحله پخت به‌منزله سوخت محسوب می‌شود و از هزینه سوخت مصرفی می‌کاهد .ممکن است که علت سیاهی درون آجر ، آهن احیاشده به‌صورت ترکیبات فرو باشد.می‌توان با پیش‌بینی فضای کافی میان آجرها و رسانیدن اکسیژن و هوای کافی به آن هر دو عامل برطرف کرد.افزایش میزان نفوذپذیری آجر با افزودن بعضی مواد نیز می‌تواند به حل این مشکل کمک کند.
- پف کردن : بعد از وقوع پدیده شیشه‌ای شدن درنتیجه فشار گازهای حاصل تاول‌های ترک‌خورده‌ای بر سطح آجر نمایان می‌گردد.در مراحل اولیه پخت که آجر نفوذپذیری خود را حفظ می‌کند با کنترل یکنواختی دمای کوره ، این گازها به‌راحتی از آن خارج می‌شوند.افزودن مواد افزاینده برای نفوذپذیری آجر باعث تسهیل خروج گاز از آن می‌گردد.
- آلونک : مسئله آلونک را می‌توان با پاک‌سازی و یا خرد کردن سنگ‌های آهکی موجود در خاک و یا در بعضی موارد با افزایش نمک حل نمود.آهک زنده به وجود آمده در درون آجر، به‌وسیله دمای حدود 1100 درجه سانتی‌گراد ، درون کوره کشته می‌شود.
- پدیده شوره زدن دیوار و سولفاته شدن ملات های سیمانی با تشدید احتراق کوره قابل‌پیشگیری است.
- می‌توان میزان حباب‌های سطح آجر را با جلوگیری از تقطیر محصولات احتراق سطح سرد آجرهای خام کاهش داد.
روش‌های پخت آجر
علی‌رغم روش مورداستفاده در مراحل اولیه فرآیند پخت برای تبخیر رطوبت باقی‌مانده در آجر بهتر است حرارت آرام‌تر و کمتری به آن‌ها وارد کرد.تا خروج کامل رطوبت از آجرها بایستی این مرحله که به آن ، مرحله آرام‌پزی اطلاق می‌شود ادامه یابد.می‌توان با قرار دادن یک میله آهنی سرد در محلی بین آجرها در کوره و خارج کردن بخار پس از چند ثانیه خاتمه این مرحله را مشخص نمود.وجود قطرات آب روی میله نشان‌دهنده وجود رطوبت در آجر و لزوم ادامه مراحل آرام‌پزی است.این مرحله باید تا زمانی که روی میله مزبور قطرات آب ظاهر گردد ادامه یابد که امکان دارد در بعضی مواقع تا یک هفته نیز به طول انجامد.لازم است طی این مدت، هوای فراوانی در فضای بین آجرها جریان داشته باشد.
پس از خاتمه مرحله آرام‌پزی سرعت افزایش دما در کوره‌های قابل‌کنترل که خارج از بحث است ، به میزان 50 درجه سانتی‌گراد در ساعت مناسب است.می‌توان با کاهش این سرعت در حدود دماهای بحرانی (تبدیل کوارتز) از وقوع بعضی مشکلات جلوگیری کرد.در کوره‌های ساده‌تر به دو دلیل لازم است سرعت افزایش دما کمتر باشد: اول به دلیل فقدان کنترل دقیق دما و دلیل دوم عدم امکان رسانیدن سوخت کافی به مشعل در بعضی کوره‌ها.باوجود امتیازات و محاسن سرعت کم، گرم شدن سریع‌تر کوره ، مدت‌زمان کمتری را با تلفات حرارتی کمتر و درنتیجه هزینه نازل‌تر به همراه خواهد داشت.مناسب‌ترین سرعت، هم‌زمان کمتری می‌خواهد وهم محصول مرغوب‌تری را به وجود می‌آورد.کل فرآیند پخت ممکن است حداکثر تا دو هفته به طول انجامد.
در فرآیند پخت لااقل برای چند ساعت باید کوره حداکثر دما را دارا باشد.در بعضی کوره‌ها با توزیع حرارتی ضعیف امکان دارد برای اطمینان از به دست آوردن آجر مرغوب مدت یک روز تمام کوره در حداکثر دمای خود بماند.طی این مرحله که به آن تکامل پخت گفته می‌شود حرارت به را سر نقاط کوره نفوذ می‌کند و با وقوع فعل‌وانفعالات مختلف شیمیایی، ماده شیشه‌ای تشکیل می‌گردد.می‌توان با خاتمه این مرحله از پخت ، حرارت را قطع نمود.
مرحله نبردی نباید سریع باشد.تبرید هزاران قالب آجر با جریان محدودی از هوا در عمل به نحو مطلوبی انجام‌پذیر است.این مرحله تا یک هفته نیز ممکن است به طول انجامد.جریان هوای بیشتر باعث تسریع مرحله تبرید می‌گردد.
طرح‌های مختلف کوره
به‌طورکلی کوره‌های بزرگ به علت سطح تبادل حرارتی کمتر با محیط در مقایسه با کوره‌های کوچک با همان ظرفیت ازنظر هزینه سوخت مصرفی اقتصادی‌تر هستند.ازاین‌رو یک کوره بزرگ آجرپزی به‌صورت تعاونی می‌تواند مورداستفاده چند گروه تولیدکننده قرار بگیرد و درنتیجه از صرفه‌جویی به‌دست‌آمده همگی بهره‌مند شوند.
کوره‌های مختلف با ظرفیت‌های گوناگون وجود دارند که می‌توان آن‌ها را به دو گروه کلی تقسیم‌بندی کرد یکی کوره‌های تک پخت و نوبتی (ناپیوسته) و دیگر کوره‌های مداوم پیوسته.
در کوره‌های تک پخت پس از پر شدن کوره از آجرهای خام ابتدا دما به حداکثر می‌رسد و قبل از تخلیه کوره در مرحله دوم سرد می‌شود.بدین ترتیب طی فرآیند پخت ، ساختمان کوره نیز مقداری از حرارت را مصرف می‌کند و در مرحله تبرید حرارت آجرها و کوره ، به محیط منتقل می‌گردد.کوره‌های تک پخت ازنظر انطباق با نوسانات بازار مصرف انعطاف‌پذیرترند، اما از جهت کارایی مصرف سوخت چندان مطلوب نیستند.مهم‌ترین انواع کوره‌های تک پخت عبارت‌اند از کوره کلامپ ، گل‌اندود ، اسکاچ و کوره تهویه دار.
در کوره‌های پیوسته همیشه مشعل روشن است و به‌طور مداوم آجرهای پخته‌شده در آن ، تخلیه و آجرهای خام جایگزین آن‌ها می‌گردند.درنتیجه میزان بازده این کوره‌ها تقریباً ثابت است.کوره‌های پیوسته شامل شکل‌های مختلف کوره هدفمان نظیر کوره بول، زیگزاکی و مدرن و کوره تونلی می‌باشند.نوع اخیر، یعنی کوره تونلی گران‌قیمت و با ظرفیت بسیار زیاد بوده که از بحث ما خارج است.اما به‌طور خلاصه در کوره‌های تونلی ، توده‌ای از آجر خام که روی واگن‌های نسوز قرار دارند در مجاورت حرارت تونل کوره قرار می‌گیرند که این دما تدریجاً زیاد می‌شود و آجرها پخته می‌شوند و در پایان کار، قبل از خروج از تونل خنگ می‌گردند.در کوره‌های پیوسته ، حرارت حاصل از تبرید آجرهای پخته را برای گرم کردن ابتدا آجرهای خام و هوای محفظه احتراق و همچنین برای خشک‌کردن کامل آجر قبل از ورود به کوره مورداستفاده قرار می‌دهند.بنابراین ، کوره‌های پیوسته ازنظر سوخت اقتصادی‌تر هستند.
