সিমেন্ট ক্লিংকার

সিমেন্ট উৎপাদনের প্রধান কাঁচামাল ক্লিংকার, যা এক ধরনের ক্ষুদ্র গোলাকার দলা বা পিণ্ডবিশেষ। সাধারণত এর দৈর্ঘ্য হয় ৩ থেকে ২৫ মিলিমিটার ব্যাসার্ধের মধ্যে। লাইমস্টোন, ক্লে, বক্সাইট ও লৌহ আকরিকের মিশ্রণে রোটারি চুল্লিতে তাপ প্রয়োগে তৈরি হয় সিমেন্ট ক্লিংকার।

ক্লিংকারের উপাদান

বিভিন্ন উপাদানের সমন্বয়ে সিমেন্ট ক্লিংকার তৈরি করা হয়। যেমন, ক্যালসিয়াম সিলিকেটের মধ্যে ট্রাই ক্যালসিয়াম সিলিকেট, ডাই-ক্যালসিয়াম সিলিকেট, ট্রাই ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনেট এবং ক্যালসিয়াম অ্যালুমিনোফেরাইট উল্লেখযোগ্য। তাপ প্রয়োগে বিভিন্ন ধরনের ক্লে ও লাইমস্টোনের দ্বারা তৈরি হয় ক্লিংকারের এমন সব উপাদান।

সিমেন্ট ক্লিংকারের প্রস্তুত প্রণালি

সিমেন্ট ক্লিংকার তৈরির তিনটি স্তর রয়েছে

• লাইমস্টোন, ক্লে অথবা শ্যালকে পিষে তৈরি করা হয় ক্লিংকারের কাঁচামাল।
• কাঁচামালের মিশ্রণকে সিমেন্টের চুল্লিতে ১৪৫০০ সে. তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা।
• উত্তপ্ত হওয়ার পর কাঁচামাল মিশ্রিত মিশ্রণটি পিষে ফেলার পর ক্লিংকার তৈরি হয়, যা দ্বারা প্রস্তুত করা হয় সিমেন্ট।

দ্বিতীয় ধাপে, কাঁচামাল মিশ্রিত মিশ্রণটি চুল্লিতে দেওয়ার পর চুলি­র তাপমাত্রা ধীরে ধীরে বাড়াতে হয়। চুল্লিতে জ্বালানি হিসেবে গ্যাস, তেল ব্যবহার করা হয়। কাঁচামাল মিশ্রণটি চুল্লিটিতে যখন উত্তপ্ত হয় তখন রাসায়নিক বিক্রিয়া ঘটে। সেখানে ৭০ থেকে ১১০০ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় কাঁচামাল মিশ্রণ থেকে বের হওয়া পানি বাষ্পে পরিণত হয়।

৪০০ থেকে ৬০০০ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় ক্লে সম্পৃক্ত অন্যান্য কাঁচামাল মিশ্রণ থেকে ভেঙে তৈরি হয় অক্সাইড জাতীয় পদার্থ। প্রথমত, তৈরি হয় সিলিকন ডাই-অক্সাইড (SiO₂) এবং অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড (Al₂O₃)। এরপর ডোলোমাইট [(CaMg(co₃)₂] ভেঙে তৈরি হয় ক্যালসিয়াম কার্বোনেট (Caco₃), ম্যাগনেশিয়াম অক্সাইড (Mgo) এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড (CO₂)।

 ৬৫০ থেকে ৯০০০ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় ক্যালসিয়াম কার্বোনেট (Caco₃), সিলিকন ডাই-অক্সাইড (SiO₂)-এর সঙ্গে বিক্রিয়ার ফলে তৈরি হয় বিলাইট, যা মূলত ক্যালসিয়াম সিলিকেট (Ca₂SiO₄)।

 ৯০০ থেকে ১০৫০০ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় ক্যালসিয়াম কার্বোনেট ভেঙে তৈরি হয় ক্যালসিয়াম অক্সাইড (CaO) এবং কার্বন ডাই-অক্সাইড (Co₂)।

১৩০০ থেকে ১৪৫০০ সেন্টিগ্রেড তাপমাত্রায় কাঁচামালের মিশ্রণটি আংশিক (২০-৩০%) গলা শুরু করে এবং বিলাইট তথা ক্যালসিয়াম সিলিকেট, ক্যালসিয়াম অক্সাইডের সঙ্গে বিক্রিয়ার ফলে তৈরি করে এলাইট (Ca₃O0.SiO₄)। 

এই এলাইটই হচ্ছে পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের প্রধান উপাদান। সাধারণত, রাসায়নিক বিক্রিয়া সম্পন্ন করতে প্রয়োজনীয় তাপের মাত্রা ১৪০০০ সে. হতে ১৪৫০০ সে.। আংশিক গলানো অবস্থায় কাঁচামাল মিশ্রণটি তৈরি করে দলা বা পিণ্ড আকৃতির ক্লিংকার, যার মাপ ১ থেকে ১০ মিলিমিটার ব্যাসার্ধের। এটাই মূলত ক্লিংকার। উত্তপ্ত ক্লিংকারকে পরবর্তী সময়ে কুলারে ফেলা হয়, যাতে সম্পূর্ণ তাপটি শোষণ করতে পারে এবং প্রায় ১০০০ সে. তাপমাত্রায় যাতে ক্লিংকার ঠান্ডা হয়। পরবর্তী সময়ে উৎপাদিত ক্লিংকার সংগ্রহ করা হয়। 

ক্লিংকার দ্বারা সিমেন্ট চুলি­র প্রক্রিয়াটি নিচের ধাপের নকশা অনুযায়ী তৈরি করা হয়।

ক্লিংকারের ঘূর্ণায়মান চুল্লি

ক্লিংকার তৈরির ঘূর্ণায়মান চুল্লিতে রয়েছে স্টিল প্লেটের তৈরি টিউব আর টিউবের অভ্যন্তরস্থ চারদিকে থাকে ফায়ার ব্রিক। টিউবটি সামান্য ঢালু অবস্থায় 1© ©- 4© © অবস্থানে থাকে। ধীরে ধীরে টিউবটি অক্ষরেখা বরাবর প্রতি ঘণ্টায় ঘোরানো হয় ৩০ থেকে ২৫০ বার। কাঁচামালের মিশ্রণকে টিউবের শেষ মাথার সাহায্যে চুল্লির ভেতর ফেলা হয়। টিউব আকারে চুল্লিটি ধীরে ধীরে ঘোরানো হয়, যাতে কাঁচামালের মিশ্রণটি আস্তে আস্তে নিচের দিকে অন্য প্রান্তে চলে যায়। টিউবের অন্য প্রান্তে জ্বালানি হিসেবে গ্যাস, তেল অথবা প্যালভেরাইজ সলিড পুড়িয়ে সেখান থেকে বার্নার পাইপের মাধ্যমে সবেগে উচ্চ চাপ প্রয়োগ করা হয়। যে কারণে ফ্লেইমের তাপ চুল্লির শেষ প্রান্ত অবধি পৌঁছে। যেহেতু কাঁচামালের মিশ্রণটি জ্বলন্ত ফ্লেইমের ভেতর দিয়ে যাচ্ছে, তাই কাঁচামালের মিশ্রণটিতে উচ্চ তাপমাত্রা বিরাজ করে।

• বাতাস প্রথমে কুলারের ওপরিভাগ ও পরে চুল্লির উপরিভাগে প্রবাহিত হয়, যাতে বাতাস এবং জ্বালানি মিশ্রিত হয়ে চুল্লির দহনে সহায়তা করে। ক্লিংকারকে ঠান্ডা করার মাধ্যমে কুলারের ভেতরের বাতাস গরম হয়। তারপর ওখান থেকে চুল্লিতে দেওয়া হয় জ্বালানি, যা জ্বলতে সাহায্য করে। যাতে চুল্লিতে প্রবেশের আগে তাপ ৪০০ থেকে ৮০০০ সেন্টিগ্রেডে থাকে। এটি জ্বালানিকে দ্রুত জ্বলতে সাহায্য করে।

প্রথম দিককার ঘূর্ণায়মান চুল্লির ডিজাইন উন্নত করা হয় আমেরিকার পেনসেলভিয়াতে ১৮৯০ সালে, যেটা ছিল ১.৫ মিটার ব্যাসার্ধ্যরে এবং ১৫ মিটার দৈর্ঘ্যরে টিউবাকৃতির। এ ধরনের চুল্লির দ্বারা প্রতিদিন প্রায় ২০ টন ক্লিংকার উৎপাদন করা সম্ভব হতো। প্রথম দিকে জ্বালানি হিসেবে তেল ব্যবহার করা হতো। কারণ, পেনসেলভিয়াতে তখন প্রচুর তেল পাওয়া যেত। বিশেষ করে এ সময় জ্বালানি হিসেবে তেল ব্যবহার করায় ফ্লেইম ভালো হতো। পরের ১০ বছর আগুন ধরানোর প্রযুক্তি ব্যবহার করে পালভেরাইজ কয়লা দ্বারা সবেগে গরম বাতাসের সাহায্যে কয়লা পোড়ানো হতো। ১৯০৫ সালে তৈরি করা সবচেয়ে বড় চুল্লির আকার ছিল ২.৭🞨৬০ মিটার এবং প্রতিদিনের উৎপাদন ক্ষমতা ছিল প্রায় ১৯০ টন। এরও ১৫ বছর পর ব্যবহার শুরু হয় ঘূর্ণায়মান চুল্লির। এখন বিশ্বের অর্ধেকেরও বেশি ক্লিংকার উৎপাদিত হয় ঘূর্ণায়মান চুল্লিতে। বর্তমানে ব্যবহৃত সবচেয়ে বড় চুল্লির দৈনিক উৎপাদন ক্ষমতা ১০ হাজার টন। ঘূর্ণায়মান চুল্লি ২৪ ঘণ্টা ক্লিংকার উৎপাদন করতে পারে। তবে মাঝে বছরে দুবার বন্ধ রাখা হয় জরুরি রক্ষণাবেক্ষণের জন্য। ক্লিংকার চুল্লির প্রধান রক্ষণাবেক্ষণ কাজের মধ্যে টাইরি এবং রোলারের স্থানগুলোকে পরিষ্কার করার জন্য মেশিনিংসহ গ্রাইন্ডিং করতে হয়, যাতে নিরবচ্ছিন্ন উৎপাদনে কোনোরূপ বাধা না পায়। কারণ, যখন পূর্ণ উৎপাদনে চলে যায় তখন ঘূর্ণায়মান চুল্লির গতিবেগ হয় 3.5 rpm.

ঘূর্ণায়মান চুল্লির গতিবেগ ক্লিংকার উৎপাদনে জরুরি একটি বিষয়, কেননা চুল্লিকে গরম ও ঠান্ডা করতে দীর্ঘ সময়ের প্রয়োজন। তা ছাড়া সঠিক সময়ে কাজটি সম্পূর্ণ না হলে অনেক কাঁচামালের মিশ্রণ একদিকে নষ্ট হওয়ায় ফেলে দিতে হয়। অন্যদিকে ক্লিংকার উৎপাদনের প্রক্রিয়া বাধাগ্রস্ত হয়। দীর্ঘ ১৮ মাস কোনো ধরনের সমস্যা ছাড়া চুল্লি ক্লিংকার উৎপাদনে ছিল এমন উদাহরণও রয়েছে।

সিমেন্ট তৈরির কাঁচামাল ক্লিংকার

সিমেন্ট উৎপাদনের প্রধান কাঁচামাল হিসেবে ক্লিংকার ব্যবহৃত হয় ৭০-৭৫%। এ ছাড়া এর সঙ্গে সংযোজকদ্রব্য হিসেবে ব্যবহৃত হয় স্ল্যাগ, জিপসাম, ফ্লাইএ্যাশ ও লাইমস্টোন। দেশে বর্তমানে সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট এবং পোর্টল্যান্ড কম্পোজিট সিমেন্টের বহুল ব্যবহার হচ্ছে। পোর্টল্যান্ড কম্পোজিট সিমেন্টের শক্তি ও স্থায়িত্ব সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্টের মতোই। এই সিমেন্ট দুটির মধ্যকার মূল পার্থক্য ক্লিংকারের পরিমাণে। ক্লিংকারের পাশাপাশি কখনো কখনো সামান্য পরিমাণ জিপসাম ও রাসায়নিক মিশ্রণসহ অন্যান্য উপকরণও যোগ করে ক্লিংকারকে আরও বেশি কার্যক্ষম করা হয়। ব্লস্ট ফার্নেশ স্ল্যাগ সিমেন্ট, প্রজোলেন সিমেন্ট এবং সিলিকা ফিউম সিমেন্ট তৈরি করা যায় ক্লিংকারের সাহায্যে।

পোর্টল্যান্ড কম্পোজিট সিমেন্ট তৈরিতে ৬৫ থেকে ৮০% ক্লিংকার প্রয়োজন। অপর দিকে সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট তৈরিতে প্রয়োজন হয় ৯৫% ক্লিংকার। তাই বিশ্ববাজারে পোর্টল্যান্ড কম্পোজিট সিমেন্ট বেশি জনপ্রিয় কেননা এতে ক্লিংকারের ব্যবহার কম। পোর্টল্যান্ড কম্পোজিট সিমেন্ট তৈরিতে ক্লিংকারের অনুপাত ৬৫ থেকে ৮০%, স্ল্যাগ, ফ্ল্যাই অ্যাশ এবং লাইমস্টোনের পরিমাণ ২১ থেকে ৩৫% এবং জিপসাম শূন্য থেকে ৫%। সাধারণ পোর্টল্যান্ড সিমেন্ট তৈরিতে ক্লিংকারের অনুপাত ৯৫ থেকে ১০০% এবং জিপসাম থাকে শূন্য থেকে ৫%। এ বাদে পোর্টল্যান্ড প্রোজোলিনা সিমেন্টে ক্লিংকার ব্যবহৃত হয় ৭০% আর অন্যান্য উপাদান থাকে ৩০%।

বাংলাদেশে লাইমস্টোন সরবরাহের কোনো ব্যবস্থা নেই এবং স্থানীয়ভাবে ক্লিংকারও তৈরি হয় না। ছাতক ও লাফার্জ সিমেন্ট ক্লিংকার তৈরি করে থাকে। বাংলাদেশের অন্য সব সিমেন্ট কোম্পানি ক্লিংকার আমদানি করে। কিন্তু ইদানীং লাইমস্টোনের দুষ্প্রাপ্যতার জন্য লাফার্জ সিমেন্টও ক্লিংকার আমদানি নির্ভর হয়ে পড়েছে। দেশে বছরে প্রায় ১০ থেকে ১৫ মিলিয়ন টন ক্লিংকার আমদানি করা হয় থাইল্যান্ড, ইন্দোনেশিয়া, মালয়েশিয়া, চীন, ফিলিপাইন এবং খুব অল্প পরিমাণ ভারত থেকে রেলপথে। ক্লিংকারের মূল্য ২০০৯ সালে প্রতি টনে ছিল ৭২ ডলার। কিন্তু ২০০৯ সালের শেষের দিকে এটা কমতে থাকে এবং প্রতি টনে ৪২ ডলারে গিয়ে দাঁড়ায়। এখন আন্তর্জাতিক বাজারে ক্লিংকারের বাজারমূল্য ৫০ ডলার থেকে ৫১ ডলারের মধ্যে। যেহেতু সিমেন্ট উৎপাদনে ক্লিংকারের ভূমিকাই প্রধান তাই ৬০ থেকে ৭০% সিমেন্টের দাম নির্ভর করে সিমেন্টের কাঁচামালের ক্লিংকারের বাজার মূল্যের ওপর। এ জন্য আন্তর্জাতিক বাজারে ক্লিংকারের দাম কম হলে উৎপাদিত সিমেন্টের দামও হবে তুলনামূলকভাবে কম।

ক্লিংকারকে দীর্ঘদিন শুষ্ক অবস্থায় রাখা যায়; এতে এর গুণাগুণ থাকে অক্ষুন্ন। ক্লিংকারের এই গুণের জন্য আন্তর্জাতিক আমদানিতে অধিক পরিমাণ ক্লিংকার সহজেই স্থানান্তর করা যায়। সিমেন্ট প্রস্তুতকারকেরা ক্লিংকার কিনে নিজস্ব কারখানায় তৈরির সময় পিষে ব্যবহার করে। ক্লিংকারকে গ্রাইন্ডিং করার জন্য গ্রাইন্ডিং প্ল্যান্টে পাঠানো হয় যেখানে সিমেন্ট তৈরির কাঁচামাল সহজলভ্য নয়।

গ্রাইন্ডিং হিসেবে ক্লিংকারের ব্যবহার

জিপসাম প্রাথমিকভাবে ক্লিংকারের সঙ্গে যোগ করা হয় সিমেন্টের সেটিংটাইম ঠিক রাখার জন্য। এটা খুবই কার্যক্ষম ক্লিংকারকে গ্রাইন্ডিং ও পাউডারের ওপর প্রলেপ দেওয়ার জন্য। রাসায়নিক যৌগ মাঝেমধ্যে মেশানো হয়, যাতে গ্রাইন্ডিংটি খুব ভালো হয়। এতে ক্লিংকারের ওপর ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র বলের আকারে পাউডারের প্রলেপ পড়ে। সাধারণত ট্রাই-ইথানোলেমাইন (TEA) ব্যবহৃত মোট ওজনের ১% হলে বেশি কার্যক্ষম হয়; এটা পরীক্ষিত। অন্যান্য উপকরণও মাঝেমধ্যে ব্যবহার করা হয় যেমন ইথাইলিন গ্লাইকোল, ওলিক এসিড, ডোডিসিল-বেসিন সালফোনেট।

সিমেন্ট পেস্ট

ক্লিংকার যখন পানির সঙ্গে মিশিয়ে হাইড্রেট ফর্মে পরিণত হয় তখন তাকে সিমেন্ট পেস্ট বলা হয়।

সিমেন্ট তৈরির সময় যেসব উপাদান চুল্লি থেকে বেরিয়ে বাইরে আসে। তা হলো-

• কার্বন ডাই-অক্সাইড
• ডাস্ট (ধূলাবালি)
• নাইট্রোজেন অক্সাইড
• সালফার ডাই-অক্সাইড
• কার্বন মনো-অক্সাইড
• পলিক্লোরোনেটেট বাইফিনাইল
• পলি সাইক্লিক এরোমেটিক হাইড্রোকার্বন
• বেনজিন, টোলউইন, ইথাইল বেনজিন, এক্সিলিন
• ক্লোরিন 
• ফ্লোরাইন। 

অবকাঠামো তৈরির জন্য প্রয়োজন সিমেন্টের। তবে সিমেন্ট তৈরির প্রধান উপকরণ ক্লিংকার বর্তমানে উৎপাদিত হচ্ছে রোটারি চুল্লিতে। সিমেন্ট প্রস্তুতকালে যে পরিমাণ ধূলাবালি বায়ুমণ্ডলকে দূষিত করে তা থেকে সৃষ্টি হয় নানা অসুখ-বিসুখের। আর তাই এ পর্যায়ে ক্লিংকার উৎপাদনে আমাদের সচেতনতা প্রয়োজন।  

প্রকৌশলী মহিউদ্দীন আহমেদ

The Rotary Cement kiln-K.E Petray

তথ্যসূত্র : উইকিপিডিয়া

A hundred years of pertent Cement-AC. Daries

প্রকাশকাল: বন্ধন ৪০ তম সংখ্যা, আগস্ট ২০১৩