ساختار تولید، توزیع و مصرف سیمان

مقاله ای که می خوانید، خلاصه یک طرح تحقیقاتی است با عنوان،« بررسی ساختار تولید، توزیع و مصرف سیمان» که توسط گروه کارشناسی مرکز تحقیقات ایران فریمکو تهیه شده است.
سیمان به عنوان مهم ترین فرآورده ساختمانی نقش مهمی در ساخت و سازهای کشور دارد. برای رسیدن به توسعه پایدار نیازمند فضاهای مختلف مسکونی، تجاری، اداری، صنعتی ، آموزشی و زیر ساختارهای اساسی از قبیل سد، تونل، پل، راه و ... هستیم که در ساخت همه آنها بتن نقش اساسی دارد. نکته مهم، پایداری، دوام و مقاومت بخش های سازه ای این بناهاست. در صورت طراحی و اجرای دقیق بنا در کنار مقاومت و ایستایی در برابر نیروهای وارده، در زمان کاربری دوام لازم را در برابر پدیده های جوی یا شرایط اقلیمی مختلف خواهد داشت. بنابراین مقاومت بتن در کنار دوام آن در مرحله طراحی و ساخت مدنظر قرار می گیرد تا سازه ها از طول عمر بیشتری برخوردار باشند. سیمان به عنوان ماده اصلی بتن در کنار قابلیت ها و توانمندی هایی که دارد، در مرحله تولید مسایل و مشکلات زیست محیطی شدیدی به جامعه تحمیل می کند.
در فرآیند تولید هر تن سیمان، یک تن گاز کربن دار وارد محیط زیست می شود و بیش از ۱۲۵ لیتر سوخت فسیلی (مازوت و یا گاز طبیعی) در کنار ۱۱۰ کیلو وات ساعت برق مصرف می شود.
برابر آمارهای ارایه شده بیش از ۵/۸ درصد گازهای گلخانه ای جهان ناشی از تولید بیش از یک هزار و ۸۰۰ میلیون تن سیمان است. بنابراین ضرورت حداکثر بهره وری از این عنصر در اولویت برنامه ریزی کشورهای توسعه یافته قرار دارد.
همچنین با توجه به اینکه سوخت و سایر انرژی های مصرفی در کارخانجات سیمان در کشور ما با یارانه های دولتی توزیع می شود، برنامه ریزی برای تولید سیمان باید با اهداف تامین منافع ملی و رعایت حقوق مصرف کنندگان انجام پذیرد. زیرا رقم ریالی یارانه های پرداختی به صنعت سیمان در قالب سوخت و انرژی تحویلی بالغ بر ۶۸۰ میلیارد تومان است. این در حالی است که هزینه های اجتماعی ناشی از تولید ۳۲ میلیون تن گازهای آلاینده گلخانه ای ناشی از تولید سیمان نیز، بیش از ۱۵۰ میلیارد تومان است.
در دهه های اخیر به خاطر بالا رفتن قیمت جهانی نفت در کنار آلودگی های زیست محیطی ناشی از تولید سیمان حداکثر بهره وری از قابلیت های سیمان در همه ابعاد در دستور کار کشورهای توسعه یافته قرار گرفته و نتایج با ارزشی نیز به دست آمده است. این برنامه ها با محورهای زیر پی گیری شده است :
۱) ضرورت حداکثر صرفه جوئی در مصرف انرژی : با توجه به حجم بالای مصرف انرژی در فرآیند تولید سیمان موضوع کاهش میزان سوخت مصرفی طی دهه های اخیر اولویت نخست کارخانه سیمان بوده است. انرژی لازم برای تولید یک تن سیمان در تئوری و عمل اختلاف فاحش ۵۰ درصد دارد، لیکن همه این انرژی تلف شده را نمی توان صرفه جویی کرد، اما با اصلاح خطوط تولید و تعریف سیستم های جدید، بخش قابل توجهی از این انرژی تلف شده را می توان کاهش داد. طی دو دهه گذشته کشورهای توسعه یافته بیش از ۳۳ درصد از مصرف انرژی برای تولید سیمان را کاهش داده اند. همچنین موضوع جایگزینی سوخت های ضایعاتی نیز از دیگر دستاوردهای صنعت سیمان در کاهش هزینه های بخش انرژی تولید سیمان بوده است.
۲) ارتقاء کیفیت سیمان و فرآورده های سیمانی : کیفیت سیمان تولید شده نقش اساسی در کاهش مصرف سیمان و کیفیت محصول نهایی دارد بر همین اساس تولید سیمان های با مقاومت بالا برای کارهای سازه ای، تولید سیمان های ویژه برای پروژه های خاص و تولید سیمان بنایی برای کارهای بنایی از جمله اقداماتی بوده که در کشورهای توسعه یافته مورد توجه قرار گرفته است.
۲-۱) سیمان های با مقاومت بالا :
بخش قابل توجهی از سیمان به صورت بتن سازه ای مصرف می شود. در صورت جایگزینی سیمان های با مقاومت بالا (۴۲/۵ و ۵۲/۵ و ۶۲/۵) به جای سیمان پرتلند معمولی (۳۲/۵) در بخش مصارف سازه ای، حداقل۲۰ درصد از میزان سیمان مصرفی کاسته می شود. نتایج تحقیقات صورت گرفته نشان می دهد که برای رسیدن به یک سازه با ابعاد و مقاومت فشاری مورد نیاز، با تغییر رده مقاومتی سیمان، حجم سیمان مصرفی نیز تغییر پیدا می کند. چنانچه مصارف بخش سازه ای سیمان را ۱۰ میلیون تن در نظر بگیریم، با ۱۰ میلیون تن سیمان ۴۲/۵ می توان به اندازه ۵/۱۲ میلیون تن سیمان ۳۲/۵ ، بتن با مقاومت فشاری معین تولید کرد. با جایگزینی سیمان های با مقاومت بالا (به میزان ۱۰ میلیون تن در سال)، بیش از ۲۴۳ هزار و ۷۵۰ هزارم تن در مصرف سوخت (۴۳ میلیون دلار) و بیش از ۲۸۰ میلیون دلار در بخش سرمایه گذاری برای ایجاد کارخانجات سیمان صرفه جویی می شود و از انتشار بیش از ۲ میلیون تن گاز گلخانه ای در محیط زیست نیز جلوگیری می شود. امروزه در کشور آمریکا و بسیاری از کشورهای توسعه یافته قیمت بتن بر اساس رده مقاومتی آن تعیین می شود و این در حالیست که همچنان در کشور ما قاعده حاکم بر قیمت بتن، عیار سیمان مصرفی است. به گفته پروفسور نویل- بتن بد ترکیبی است از سنگدانه، سیمان و آب و بتن خوب نیز ترکیبی است از سنگدانه، سیمان و آب. تنها تفاوت این دو دانش فنی است که در ساخت بتن خوب به کار رفته است. بنابراین عیار سیمان، بدون توجه به دانش فنی که این بتن را ساخته- نمی تواند گویای تمام مشخصات بتن باشد.
۲-۲) سیمان بنایی :
دومین گروه مصارف سیمان، در بخش کارهای بنایی صورت می گیرد که دیوارکشی، آجر چینی، نصب سنگ و آجرنما و موزائیک، کاشی کاری و اندود سیمان و ... را شامل می شود. با وجود تدوین استاندارد ملی سیمان بنایی به شماره ۳ هزار و ۵۱۶ (۳۵۱۶) تولید این نوع سیمان به فراموشی سپرده شده است. در تولید سیمان بنایی مشخصه هایی از سیمان مورد نیاز که با سیمان های آمیخته با ترکیب ۶۰ تا ۷۰ درصد کلینکر و ۳۰ تا ۴۰ درصد انواع پوزولان و روباره مشخصه های لازم برای ملات بنایی به دست می آید. بنابراین تولید سیمان بنایی در کنار منافعی که برای کارخانجات سیمان دارد، به خاطر کم کردن میزان کلینکر مصرفی نیز برای جامعه مفید است. تولید سیمان بنایی به ساماندهی شبکه توزیع و مصرف سیمان نیز کمک می کند. به نحوی که به خاطر قابلیت های پایین مصارف سازه ای این نوع سیمان ها، امکان جابه جایی و یا ساخت بتن سازه ای به صورت دستی با این سیمان به حداقل می رسد و انگیزه های تولید بتن های دست ساز و غیر استاندارد را به شدت پایین می آورد. تولید سیمان بنایی به میزان ۱۰ میلیون تن در سال، بیش از ۳۶۵ هزار تن در مصرف سوخت صرفه جویی به دنبال دارد. همچنین از انتشار ۳ میلیون تن گازهای گلخانه ای جلوگیری می شود و سرمایه گذاری برای کارخانجات جدید سیمان نیز بیش از ۳۶۰ میلیون دلار کاهش می یابد.
۲-۳) سیمان های ویژه :
با توجه به اینکه سازه ها و قطعات بتنی در شرایط کاربردی مختلف قرار می گیرند، به منظور حفظ فاکتورهای دوام، کارایی و پیش گیری از خطرهای آسیب احتمالی سازه در مرحله ساخت و نگهداری نیازمند ایجاد تغییرات در ترکیبات شیمیایی سیمان هستیم. محیط های قلیایی یا در معرض حمله سولفات ها و شرایط اقلیمی غیر متعارف، بتن ریزی های حجیم (سد سازی) و سازه های خاص صنعتی در معرض سایش از جمله مهم ترین محل هایی هستند که به سیمان های ویژه برای ساخت بتن نیاز دارند. سیمان هایی که با عث شوند کارایی و دوام بتن های ساخته شده در این محیط ها پایداری لازم را داشته باشد
ب) مرحله توزیع سیمان :
شبکه های توزیع یکی از مهم ترین نهادهای اقتصادی هر جامعه هستند که فاصله بین تولید و مصرف را تکمیل می کنند. شبکه های توزیع مهم ترین تاثیر گذاری را در رشد و توسعه اقتصادی کشورهای توسعه یافته داشته اند. هر کالا بر اساس مشخصات و شرایط خاص حمل و نقل و نگهداری و ساختار مصرف، الگوی مشخصی برای سازمان و نظام توزیع خود انتخاب می کند. هر الگوی توزیع دارای سه مرحله اساسی است:
الف) تحویل کالا از تولیدکننده
ب) انبارش و تقسیم
ج) تحویل به مصرف کننده
سرعت، دقت و حفظ کیفیت از مرحله تحویل اولیه تا تحویل به مصرف کننده مهم ترین الزامات طی این مراحل است.
● طراحی سازمان مناسب توزیع :
متاسفانه ساختار نظام توزیعی در کشور ما با کشورهای توسعه یافته تفاوت فاحشی دارد. نظام توزیع سیمان در کشورهای توسعه یافته با هدف پوشش مصرف صحیح سیمان تنظیم می شود. این در حالیست که در کشورما عکس این رفتار حاکم است.
● سیمان تولیدی در هر کشور بین ۳ گروه اصلی تقسیم می شود :
۱) برای تولید بتن سازه ای و قطعات بتنی- در اختیار کارخانجات تولید بتن آماده و قطعات بتنی قرار می گیرد.
۲) برای استفاده در پروژه های عمرانی در اختیار شرکتهای عمرانی بزرگ قرار می گیرد.
۳) برای مصرف در بخش کارهای بنایی در اختیار کارخانجات تولید کننده ملات خشک بنایی و یا شبکه های توزیع مصالح فروشی قرار داده می شود.
فراوانی نسبت توزیع سیمان بین این گروه ها بر اساس حجم سیمان مصرفی در هریک از بخش های عمرانی مشخص می شود. اما در کشور ما این مساله بدون هیچگونه پشتوانه مطالعاتی و فقط بر اساس یک عرف و سنت غلط شکل گرفته است.
فاصله بین سهم هر یک از بخش های تحویل گیرنده سیمان نشان می دهد که ساختار توزیع سیمان در کشور، منطبق بر ساختار مصرف نیست، بلکه شبکه خرده فروشی سیمان در این ساختار حاکمیت دارد. این در حالیست که سیمان توزیع شده توسط بخش خرده فروشی، به بدترین شکل ممکن فرآوری می شود. زیرا سیمان دریافتی این بخش یا برای تولید بتن های سازه ای غیر استاندارد و دستی پای کار مصرف می شود و یا وارد شبکه دلالی شده و در موارد مشابه به مصرف می رسد و بخش اندکی از این حجم سیمان دریافتی برای کارهای بنایی در اختیار سازندگان بنا قرار می گیرد. ضرورت تغییر اساسی ساختار توزیع سیمان و انطباق آن با ساختار مصرف، مهم ترین نکته پیش دست اندرکاران سیمان است. این مهم به مطالعات مهندسی معکوس مراحل مصرف، توزیع و تولید سیمان نیاز دارد.
● محاسبات مرحله مصرف سیمان در بخش مسکن :
برابر محاسبه و برآوردهای صورت گرفته از مصرف سیمان در ساختمان های مختلف میانگین مصرف سیمان در بخش های مختلف برای ساختمان های با اسکلت فلزی، اسکلت بتنی و ساختمان های آجری محاسبه می شود.
نیاز سیمان بخش ساختمان در دو بخش سازه ای و غیر سازه ای کمتر از ۱۰ میلیون تن در سال است، این در حالیست که از این میزان نیز، بیش از ۲/۴ میلیون تن در بخش سازه و تنها ۲۵/۵ میلیون تن سیمان برای بخش کارهای بنایی مورد نیاز است. اما در حال حاضر بیش از ۶۵ درصد از ۳۲ میلیون تن تولیدی کشور،(۲۱ میلیون تن) در قالب سهمیه های مردمی توسط مصالح فروشان توزیع می شود که با وجود ۴۰۰ درصد افزایش سیمان دریافتی نسبت به محل مصرف، این بازار همواره دچار بحران و آشفتگی است. علت این امر جابه جایی سیمان از بخش های مختلف در کنار مصرف غلط در همه بخش ها است.برای ساماندهی بازار مصرف سیمان در بخش ساختمان سازی لازم است مراحل زیر طی شود :
۱) سیمان مورد نیاز بخش سازه ای در قالب سیمان سازه ای با رده های مقاومتی۴۲/۵ و ۵۲/۵ در اختیار کارخانجات مجاز تولید کننده بتن آماده که دارای گواهینامه استاندارد برای تولید بتن هستند، قرار داده شود.
۲) سیمان توزیعی برای پروژه های عمرانی بزرگ و دستگاه های دولتی نیز باید منطبق بر ساختار مصرف طبقه بندی شود.برای پروژه هایی از قبیل سد سازی که حجم قابل توجهی از سیمان این بخش را به خود اختصاص می دهد، باید سیمان های پوزولانی و ویژه و نیز برای سایر بخش های
عمرانی که به صورت قطعات بتنی مورد استفاده می شود نیز از طریق کارخانجات تولید کننده قطعات بتنی توزیع شود.بنابراین برای ورود به بحث سیمان ناگزیر از انتخاب روش زیر هستیم.
ـ محاسبه سیمان مورد نیاز هر یک از بخش های سازه ای و غیر سازه ای و پروژه های مختلف عمرانی.
ـ انتخاب نوع سیمان و مشخصات فنی سیمان مورد نیاز برای هر بخش که بر اساس کاربردها و الزامات استاندارد مرحله مصرف و بهره برداری فرآورده سیمانی معین می شود.
ـ تحویل سیمان مورد نیاز هر بخش به سازمان های مصرف که قادر به فرآوری و ساخت صحیح فرآورده های سیمانی هستند.

اسماعیل محمدی
http://www.mohandesi-sakhteman.blogfa.com
پایگاه اطلاع رسانی شهرسازی و معماری:
علی اصغر کیهانی
مدیر مجتمع تولیدی- تحقیقاتی ایران فریمکو
WWW.Iranframeco.com