معرفی آهک
آهک به انگلیسی Lime با فرمول شیمیایی اکسید کلسیم نوعی ماده شیمیایی با وزن مخصوص ۵۶٬۰۷۷ گرم بر مول می باشد. آهک از لحاظ فیزیکی بصورت جامد بدون بو با رنگ سفید یا مایل به خاکستری است که سبب سوزش اندام های آسیب پذیر بدن می شود. اهک ماده ایست که کاربرد آن از زمان های قدیم بوسیله انسان شناخته شده است و بشر و از آن جهت بنای ساختمان ها استفاده می کرده است. ایرانیان از گذشته های دور شفته آهکی که ترکیبی از دوغاب آهک و خاک می باشد ، ساروج که از اختلاط آهک و خاکستر است و یا ملات آهک آبی را شناخته بودند و از آن برای ساختمان سازی استفاده می کردند. بعد از اتمام جنگ جهانی دوم ، کشور های اروپایی به منظور تثبیت خاک، مخصوصا برای پی ریزی جاده ها و جلوگیری از رویش گیاه بر بستر مسیر و ضد آب کردن بستر راه و باند فرودگاه ها ، از آهک و شفته آهک استفاده نمودند زیرا این ماده برای پی سازی بسیار پر کاربرد بوده است.
سنگ آهک چیست
سنگ آهک به انگلیسی LimeStone یک سنگ رسوبی با منشأ سنگ کربنات کلسیم می باشد. با حرارت دادن سنگ آهک می توان ماده جدیدی به نام آهک زنده به انگلیسی Quick Lime تولید نمود که بسیار واکنش پذیر است، به همین خاطر ، آهک خالص شده در بخش های فلزی بکار رفته در ساختمان ها همچون لوله‌های آب و آبگرمکن ها رسوب می کند و در آن ها گرفتگی ایجاد می نماید و سبب انسداد می گردد. از این رو به تدریج استفاده از آهک در ساختمان کم شده و سیمان در سراسر دنیا جایگزین آهک شد. به گونه ای که امروزه از آهک به صورت مستقیم در ساختمان سازی استفاده نمی شود. اما مصرف آن در جاده سازی . ساخت راه ها برای افزایش تحمل فشاری و کششی خاک مخصوصاً در قشرهای پایین راه ها همچنان پابرجاست. ترکیبات آهکی برای مقاوم سازی زمین و جلوگیری از رشد گیاهان استفاده می گردد. این ترکیب در صنایعی همچون سیمان پزی، چینی سازی، تولید شیشه، فولاد سازی، صنایع خوراکی و تصفیه قند بکار می رود.
انواع سنگ آهک
سنگ آهکی کربناته به انگلیسی carbonate rocks تشکیل دهنده اصلی سنگ آهک که از ترکیب کلسیم و مواد بی کربنات ایجاد شده است. این نوع سنگ آهکی به صورت سنگ کلسیت ، دولومیت ، سیدریت و انکریت در طبیعت یافت می شود.
سنگ آهکی زیستی به صورت مستقیم از طریق فرایند های بیولوژیکی ایجاد شده است به این معنی که فعالیت موجودات زنده در طبیعت سبب می گردد عناصر کلسیم و بی کربنات در محیط رسوب نموده و تشکیل سنگ می دهد.
سنگ آهکی شیمیایی که موجودات زنده در تولید آن نقشی ندارند. اصولا این نوع آهک به دلیل واکنش های محیطی و تغییرات غلظت مواد محلول و عناصر طبیعی، به شکل غیر محلول شده و در یک ساختار رسوبی تهنشین می گردد. تراورتن یکی از انواع سنگ های آهکی شیمیایی است.
سنگ آهکی آواری بر اثر فرایند های رسوبی و دینامیکی به علت عملکرد های مکانیکی طبیعی همچون جریان باد و آب سبب فرسایش مجدد سنگ های آهکی شده و سرانجام بار دیگر در محیط رسوب می نماید. این نوع سنگ آهکی طی فرایند سخت شدن یا دایاژنز رسوب می کند و به سنگ‌های آهکی آواری معروف است.
مشخصات آهک
آهک ماده ای سفید رنگ است که به صورت خام یا پخته شده قابل مصرف می باشد. وزن مولی آن ۳/۰۸ تا ۳/۳۰ گرم بر سانتی متر مکعب می‌باشد که دمای پخت بر آن تاثیر گذار است، آهک پخته شده، با آب واکنش می دهد و طی یک واکنش شیمیایی شکفته می شود. دمای ذوب آهک در دمای ۲۵۸۰ تا ۲۷۵۰ درجه و فشار یک بار (اتمسفر) است که می تواند آن را وارد فاز مابع نماید. کریستال های تشکیل دهنده این محصول به صورت مکعب بی رنگ یا مایل به رنگ زرد است. درجه سختی آهک برابر با ۳ تا ۴ بوده و در مقابل آب مقاوم است. اگر آهک پخته شده را با آب ترکیب نماییم به صورت انفجاری درامده و گرمای زیادی تولید می کند. مواد آهکی خاصیت قلیایی دارند و به عنوان یک تصحیح کننده پی اچ و برای خنثی سازی مواد اسیدی بکار می رود. همچنین خاصیت ضد عفونی کننده داشته و در پرورش دام و طیور کاربرد گسترده ای دارد.
آهک زنده
آهک زنده با فرمول شیمیایی اکسید کلسیم یا کلسیم اکسید با ساختار CaO ماده اصلی تشکیل دهنده آهک و همان آهک خالص است. اکسید کلسیم جامدی سفید رنگ و جاذب رطوبت است که از پختن سنگ آهک تولید می گردد. اکسید کلسیم با اسامی آهک زنده یا آهک پخته شده همان آهک خالص است و کاربرد های زیادی دارد. این ماده کاملا قلیایی بوده و در دمای معمولی به صورت کریستالی است. اصلی ترین مورد مصرف اکسید کلسیم در سیمان سازی می باشد. کلسیم اکسید قیمت ارزانی داشته و در صورت ترکیب با آب ، واکنش شیمیایی ایجاد می کند.
آهک هیدراته و آب آهک
آهک هیدراته با فرمول شیمیایی هیدروکسید کلسیم و ساختار Ca(OH)2 است که ماده شیمیایی بوده و در طبیعت کمیاب می باشد. کلسیم هیدروکسید از نظر فیزیکی جامدی پودری و سفید رنگ بوده و با نام های آهک هیدراته ، آهک شکفته و آهک مرده هم شناخته می شود.
زمانی که کلسیم اکسید یا آهک زنده را با آب ترکیب نماییم ، با ایجاد واکنش شیمیایی، گرما تولید نموده و بخار آزاد می کند. این فرایند که شکفته شدن آهک نام دارد موجب تورم آهک پخته شده و در نهایت آن را از حالت سنگ به گردی سفید رنگ تبدیل می نماید که اصطلاحا آهک مرده یا آهک هیدراته نام دارد چون در ترکیب با آب دیگر واکنشی ایجاد نخواهد کرد. این فرایند شیمیایی به اصطلاح شکفته شدن نامیده می شود. اگر به نسبت یک به یک به پودر هیدروکسید کلسیم آب اضافه کنیم ، مایع شفافی بدست خواهد آمد که آب آهک یا شیره آهک نامیده می شود. آب آهک موارد کاربرد زیادی در صنایع ، مشاغل و آشپزی دارد. این ماده در تولید کاستیک سودا ، آمونیاک ، هیدروکسید های فلزی، پرکلرین و استخراج منیزیم از دریا ها بکار می رود.
آهک منیزیمی
آهک منیزیمی که به نام دولومیت هم مشهور است دارای بیش از پنج درصد اکسید منیزیم یا کربنات منیزیم می باشد. میزان منیزیم موجود در آهک دولومیتی بیشتر از 35 تا 40 درصد وزن کلی آن است. آهک منیزیمی خلوص کمتری نسبت به آهک معمولی دارد و به منظور ترکیب کردن با سیمان پرتلند برای امور ساختمانی مناسب است.
چرخه آهک
بهترین روش استفاده از آهک ، تبدیل سنگ آن به ماده خالص و قابل استفاده است. به همین منظور ابتدا سنگ آهک با فرمول کربنات کلسیم را از معدن آهک استخراج نموده به کارخانه تولید آهک انتقال می دهیم. سپس سنگ ها را کوبیده و به داخل کوره آهکپزی که دمایی بیش از هزار درجه سانتی گراد تولید می کنند منتقل می کنیم. سنگ آهک در کوره و تحت دمای بالا ، رطوبت ، گاز های اضافی و مواد ناخالص را از دست می دهد. در مرحله بعدی ، اکسید کلسیم تولید شده را با آب ترکیب و به هیدروکسید کلسیم تبدیل می کنیم. هیدروکسید کلسیم یا آهک زنده ماده ای بسیار قلیایی با میل ترکیبی زیاد با اسیدها است. آهک شکفته تولیدی را می توان با خاک و ماسه ترکیب نموده و برای ساخت و ساز و تولید ملات مصرف کرد. طبق چرخه آهک ، پس از گذشت مدت زمانی ، آهک استفاده شده با جذب گاز دی اکسید کربن از محیط ، دوباره به حالت اولیه خود یعنی کربنات کلسیم باز می گردد. البته عوامل مختلفی نظیر رطوبت محیط ، حرارت و نوع کاربرد در این چرخه موثر است. آهک ها ممکن است دارای ناخالصی های سیلیسی ، آلومینیومی یا منیزیمی باشند.
کاربرد آهک
تولید حرارت : افزودن آب به آهک زنده سبب شکفته شدن آن و تولید حرارت نسبتا زیادی می شود
نور: حرارت دادن آهک در دمای بیش از 2400 درجه سانتیگراد ، نور خاصی ایجاد می نماید که به نور آهک معروف بوده و تا پیش از اختراع الکتریسیته برای تولید روشنایی به کار می رفته است
سیمان سازی : بیشترین زمینه کاربرد اکسید کلسیم در صنعت سیمان سازی است
سوخت طبیعی : آهک در تولید بیودیزل به عنوان عامل قلیایی استفاده می شود
صنعت پتروشیمی : حساسیت اهک به پی اچ سبب شده در منابع ذخیره آب پتروشیمی ها از ترکیب آن با فنولفتالین برای تشخیص میزان اسیدیته سود برند
کاغذ سازی : آهک زنده در صنایع تولید کاغذ برای بازیافت کاستیک سودا از سودا اش بکار می رود
سولفور زدایی : اکسید کلسیم برای زدودن گاز های سمی گوگردی از دودکش صنایع شیمیایی مصرف می شود
آهک خوراکی
چنانچه مراحل پخت ، شکفته سازی و تصفیه به خوبی بر روی آهک انجام شود و تمامی مواد سمی و زیان آور آن جدا سازی گردد ، به نام آهک خوراکی می توان برای تهیه آب آهک از آن استفاده نمود و کاربرد های مختلفی دارد:
تولید ذرت : در امریکا برای فراوری ذرت جهت تهیه غذا یا پاپ کرن، ذرت خام را در آب آهک (محلول آهک هیدراته) می خیسانند. این کار برای غنی سازی ذرات جهت حفظ ویتامین نیاسین و یا تولید آرد ذرت مناسب است.
تصفیه قند و شکر : هیدروکسید کلسیم برای تولید شیره شکر از نیشکر و چغندر قند طی فرایند کربناسیون بکار می رود. با این روش ، ناخالصی ها را جداسازی نموده و به افزایش پایداری محصول کمک می شود.
آهک برای مربا : در کشور ما از آب آهک برای پخت مربا استفاده می کنند تا شکل ظاهری میوه پس از پخت حفظ گردد. در این روش ، به نسبت یک به یک آهک هیدراته خوراکی را در آب می ریزند و پس از گذشت مدتی که آهک ته نشین شد ، آب زلال موجود روی آن را جدا کرده و میوه هایی همچون انجیل و کدوحلوایی را در آن می خیسانند تا آماده پخت شود.
غنی سازی آب میوه : کلسیم موجود در آهک خوراکی موجب غنی شدن کلسیمی آب میوه می گردد. برای این منظور از آب آهک استفاده می کنند.
منابع:
ثبت ديدگاه