آهک .......

آهک
از نظر علمی ‌، آهک همان اکسید کلسیم است که از حرارت دادن شدید سنگ آهک (کربنات کلسیم طبیعی) بدست می‌آید.

نگاه اجمالی
آهک و گچ ، از جمله موادی هستند که کارآیی آنها از دوران باستان ، توسط بشر شناخته شده است و از آنها در ساختن انواع بناها ، استفاده می‌شد. موادی مانند آهک ، ساروج و سیمان برای اتصال محکمتر قطعات سنگ و یا چوب بکار گرفته می‌شد.
مفاهیم آهک مرده و آب آهک
هرگاه بر روی اکسید کلسیم (آهک زنده) ، آب ریخته شود، بر اثر واکنش با آب ، گرما ایجاد می‌کند که موجب بخار شدن قسمتی از آب می‌شود. در این عمل ، آهک بر اثر جذب آب ، متورم شده ، سپس به‌صورت گرد سفیدی در می‌آید که اصطلاحا «آهک مرده» نامیده می‌شود، (زیرا در تماس با آب ، دیگر واکنشی از خود نشان نمی‌دهد) و این عمل را شکفته شدن آهک نیز می‌گویند.

هر گاه مقداری آب به آهک مرده اضافه شود، به شیر آهک تبدیل می‌شود که اگر آن را صاف کنیم، محلول زلالی که در حقیقت محلول سیرشده هیدروکسید کلسیم در آب است، حاصل می‌شود که به آب آهک موسوم است. آب آهک کاربردهای بسیاری در صنایع شیمیایی دارد. مثلا در تهیه هیدروکسید سدیم ، آمونیاک ، هیدروکسید فلزات ، پرکلرین و به‌ویژه در استخراج منیزیم از آب دریا بکار می‌رود.
انواع آهک
معمولا از سه نوع آهک در کارهای ساختمانی استفاده می‌شود.
آهک چرب یا پر قوه
این نوع آهک ، حدود چهار درصد ناخالصی همراه دارد و مهمترین ویژگی آن این است که در تماس با آب به‌شدت شکفته می‌شود و حجم آن تا حدود 2.5 برابر مقدار اولیه‌اش افزایش می‌یابد. مخلوط آن با شن در تماس با گاز کربنیک به‌سرعت خود را می‌گیرد و سفت می‌شود، (به مدت 15 روز در مجاورت هوا). از اینرو ، آهک چرب را آهک هوایی نیز می‌گویند.
آهک‌های کم قوه
این نوع آهک از سنگ آهک‌هایی که 5 تا 6 درصد آهک دارند، تولید می‌شود و ناخالصی‌های عمده آن را اکسید آهن (II) (گل اُخری) ، اکسید سیلیسیم (سیلیس) و اکسید آلومینیوم (آلومین) تشکیل می‌دهد. از ویژگیهای این نوع آهک آن است که به‌کندی شکفته می‌شود و ملاط حاصل از مخلوط آن با شن ، به‌آرامی‌ در هوا سفت می‌شود.

آهک‌های آبی
این نوع آهک ، معمولا از سنگ آهک‌هایی که حدود 6 تا 22 درصد گل رس دارند، تهیه می‌شود. از ویژگیهای مهم این نوع آهک آن است که دور از هوا و حتی در زیر آب ، به آهستگی سفت می‌شود، در تماس با آب خیلی شکفته می‌شوند و با آب خمیر کم‌چسب تولید می‌کند. بطور کلی ، می‌توان این نوع آهک‌ها را حد واسط بین آهک‌های هوایی و سیمان دانست.
روشهای تهیه آهک‌
روش تهیه کلی آهک ، همان حرارت دادن سنگ آهک (کربنات کلسیم) تا دمای 1000 تا 1200 درجه سانتی‌گراد است. البته ، هر چه دما بالاتر باشد و گاز دی‌اکسید کربن حاصل ، بهتر از محیط خارج شود، عمل تجزیه سنگ آهک بهتر صورت می‌پذیرد. اما بطور کلی ، تهیه انواع آهک متفاوت است که در اینجا به چند نمونه اشاره می‌شود.
تهیه آهک معمولی
برای تهیه این نوع آهک ، از کوره‌های ثابت و غیره پیوسته یا از کوره‌های مکانیکی استفاده می‌شود.

•کوره‌های ثابت و غیر پیوسته: در این کوره‌ها که به روش سنتی کار می‌کنند، خرده‌های سنگ آهک را در اندازه‌های تقریبی 10 سانتیمتر روی هم می‌چینند و سطح آن را با کاه گل می‌پوشانند. سپس از قسمت پایین با کمک سوخت (بوته ، چوب ، زغال یا نفت سیاه) تا دمای 1000 درجه سانتی‌گراد به آن گرما می‌دهند، پس از زمان معینی گرما دادن را قطع کرده ، بعد از آنکه کوره سرد شد، آهک زنده حاصل را خارج می‌کنند (چون در زمان خالی کردن ، آهک کوره کار نمی‌کند، از اینرو ، آن را کوره ثابت و غیر پیوسته می‌گویند).
•کوره‌های مکانیکی و پیوسته: این کوره‌ها نیز انواع مختلف دارند. کوره آلبرگ که در قسمت پایین آن ، شبکه فلزی ضخیمی ‌تعبیه شده است و بر روی آن ، مخلوط زغال (به‌عنوان سوخت) و سنگ آهک را قرار می‌دهند. گرمای سوختن زغال ، دمای کوره را بالا می‌برد و سنگ آهک را تجزیه و به آهک تبدیل می‌کند. آهک حاصل از پایین شبکه فلزی و گاز دی‌اکسید کربن نیز از بالای کوره خارج می‌شود. عیب عمده استفاده از این نوع کوره آن است که مقداری خاکستر زغال در آهک وارد می‌شود. بازدهی این روش بین 12 تا 14 تن آهک در روز است.
•کوره شماتولا : این کوره شبیه کوره آلبرگ است، با این تفاوت که قسمت آتشدان آن در خارج از محفظه کوره قرار دارد و از اینرو ، عیب مخلوط شدن آهک با خاکستر زغال را ندارند.
•کوره‌های گردان : این کوره‌ها مشابه کوره پخت سیمان هستند. بازدهی این نوع کوره‌ها از انواع دیگر بالاتر است.
مرحل تهیه آهک‌های آبی
برای تهیه این نوع آهک مراحل زیر به ترتیب انجام می‌گیرد.
تجزیه سنگ آهک
در این مرحله ، به روشی که برای تهیه آهک گفته شد، عمل می‌شود. با این تفاوت که سنگ آهک انتخاب شده است، باید مقدار قابل ملاحظه‌ای خاک رس همراه داشته باشد.
شکفته کردن
در این مرحله با دقت و مهارت کافی ، آن اندازه آب به آهک زنده اضافه می‌شود که فقط اکسید کلسیم هیدراته شود و سیلیکات‌ها و آلومینات کلسیم آب جذب نکنند و به صورت بلورهای هیدراته در نیایند. برای این منظور اضافه کردن آب را باید در دمای 250 تا 400 درجه سانتی‌گراد انجام داد، زیرا در این دما ، سیلیکات‌ها ، آب جذب نمی‌کنند.
الک کردن
آهک را پس از شکفته شدن باید از الکهای ویژه‌ای عبور داد و بر اساس اندازه ذرات ، آن را به صورت زیر دسته‌بندی کرد:

•آهک سبک : که نرم‌ترین قسمت آن است و درجه خلوص آن نیز بالا است.
•آهک هیدرولیک معمولی : که از الک رد نشده است و باید آن را دوباره آسیاب و بوجاری کرد.
•آهک‌های سنگین : که دانه‌های آنها دارای ماهیت سیمان است و مقدار سیلیکات آن زیاد است.
•نخاله آهک : شامل سنگ آهک‌های نپخته است که در برابر آب شکفته نمی‌شود و حاوی مقدار زیادی سیلیکات است.
کاربردهای مهم آهک
آهک کاربردهای زیادی در کارهای ساختمان‌سازی و تهیه فرآورده‌های صنعتی و شیمیایی دارد که به بسیاری از آنها اشاره می‌کنیم:

•تهیه ظرفهای چینی : چینی‌ها در واقع از انواع سرامیک محسوب می‌شوند و به دو دسته چینی‌های اصل یا چینی‌های سخت و چینی‌های بدلی تقسیم می‌شوند.
•تهیه شیشه‌های معمولی : عمدتا شامل سیلیس ، کربنات کلسیم (یا آهک) ، کربنات سدیم و زغال کک است.
•تهیه سیمان : در ابتدا از سنگ آسیاب برای پودر کردن مخلوط و از کوره‌های ثابت استفاده می‌شد.
•تهیه ساروج : ساروج یا ملاط ، مخلوطی از آهک ، ماسه و آب است که بر خلاف سیمان در داخل آب خود را نمی‌گیرد و سفت نمی‌شود، ولی در مجاورت هوا به علت جذب گاز دی‌اکسید کربن و تشکیل سنگ آهک ، به‌تدریج سفت می‌شود.
•قندسازی : می‌توان از ریشه گیاه چغندر ، قند استخراج کرد.
•دباغی پوست : قبل از دباغی پوست باید عملیات آماده‌سازی را به منظور حذف ضایعات باقیمانده بر روی پوست ، بر روی آن انجام داد.
•یکی دیگر از مصارف عمده آهک در صنایع شیمیایی و در آزمایشگاه‌های شیمی ، تهیه هیدروکسید سدیم از کربنات سدیم و هیدروکسید آمونیوم از کلرید آمونیم است.

سنگ آهک
آشنایی
سنگ آهک کربنات کلسیم(CaCO3) به ندرت به صورت آهک خالص در طبیعت پیدا می‌شود. این سنگ بیشتر به صورت آهک رسی ، آهک ماسه‌ای و دولومیت یافت می‌گردد. ناخالصیهای مهم سنگ آهک شامل منیزیم ، سلیس ، آلومینیم و منگنز است.
نحوه تشکیل
سنگهای آهکی از نظر ژنتیکی و نحوه تشکیل به دو گروه عمده و بزرگ آهکهای برجا و آهکهای نابرجا تقسیم می‌شوند. آهکهای برجا شامل کلیه سنگ آهکهای ستونهایی می‌گردد که طی فرآیندهای شیمیایی و بیوشیمیایی در محلی که وجود دارند، تشکیل گردیده‌اند. اصولا تشکیل در جای رسوبات آهکی مربوط به فعالیتهای بیولوژیکی بوده و از منشا بیوشیمیایی می‌باشند. مانند تراورتن و ستونهای آهکی. آهکهای نابرجا آهکهایی را شامل می‌گردد که از نظر بافتی به سنگهای کلاسیک شباهت داشته ، ولی از نظر منشا تشکیلاتشان کاملا مربوط به فرآیندهای شیمیایی است. مانند آهکهای تخریبی و ماسه‌ای.

شکل و گسترش سنگهای کربناته
رسوبات کربناته جدید در محیطهای رسوبی مختلفی تشکیل شده و به اشکال گوناگون گسترش دارند. با وجود تنوع زیادی که در محیط رسوبی کربناتها وجوددارد، بطور کلی این محیطها را می‌توان در دو گروه بزرگ زیر مطالعه نمود.
کربناتها در محیطهای عمیق
سنگهای کربناته که در محیطهای عمیق دریایی عصر حاضر تشکیل می‌گردند، در دو گروه به شرح زیر مشخص می‌شوند.
•گروه اول :
آهکهایی هستند که از مناطق کم عمق تر حوضه رسوبی توسط جریانهای زیر دریایی یا جریانهای توربیدیتی به مناطق عمیق منتقل شده و به تدریج بر حسب اندازه و وزن مخصوصشان رسوب کرده‌اند. این مواد منتقل شده ، طبعا ریز دانه و از بقایا و اسکلت جانوران و ارگانیسمهای دریایی هستند که از آن جمله می‌توان جلبکهای آهکی رانام برد.
•گروه دوم :
آهکهایی هستند که منشا آنها ، صدف و پوسته فرامینفرها و پلانکتونهایی نظیر گلوبیژرینا می‌باشد. تشکیل لجنهای گلوبیژرینا در اعماق زیادتر یعنی حدود 4000 متر به پایین به علت نا‌پایداری پوسته آهکی و حل شدن آنها در آب دریا ، متوقف می‌گردد.

کربناتها در محیطهای کم عمق
معمولا محیطهای کم عمق ، در حاشیه و سواحل دریاهای آزاد گسترش داشته و این سواحل محل مناسبی برای تشکیل آهکهای مربوط به این محیطها هستند.
ساخت سنگهای آهکی
ساخت سنگهای آهکی اعم از انواع برجا و یا آهکهای نابرجای تخریبی شامل بعضی یا تمام بخشهای زیر است.
1.دامنه‌هایی تخریبی از تمام منشا شیمیایی یا اکوکمها.
2.مواد پرکننده بسیار دانه ریز به صورت گل کربناته که فضاهای خالی بین دانه و درون دانه‌ها را پر کرده است.
3.سیمان کربنات کلسیم که در اغلب قریب به اتفاق موارد ، کلسیتی است و بعد از نهشتگی تشکیل می‌گردد. این نیز نقش پرکننده فضاهای خالی بین و درون دانه‌ها را ایفا می‌کند.
موارد استعمال آهک
•تهیه منشورهای نیکل :
اسپت دیسلند که نوعی کربنات کلسیم است، برای تهیه منشورهای نیکل در میکروسکوپها ، فتومترها و کولوریمترها بکار می‌رود.
•تهیه کود :
نوع نامرغوب آن در صنعت تهیه قلیائیان و به عنوان کود در زمینهای بی آهک بکار می‌رود.
•تهیه شیشه :
در صنعت شیشه‌سازی ، کلسیت خالص را به مذاب شیشه‌ها اضافه می‌کنند، گاز کربنیک حاصله از ذوب آن موجب همگن شدن توده مذاب شیشه می‌گردد.
•استفاده در صنایع شیمیایی :
آهک در صنایع شیمیایی به عنوان یک ماده اولیه و همچنین برای خنثی کردن اسید و به عنوان کمک ذوب ، ماده قلیا کننده ، جاذبه رطوبت ، عامل چسبندگی و... بکار می‌رود. این نوع آهک بایستی با درصد کلسیم زیاد باشد.
•تهیه پودر مل :
سنگ آهک با درصد بالا از کربنات کلسیم در کارخانه‌های سنگ کوبی به صورت پودر تهیه می‌گردد که به عنوان مل به بازار عرضه می‌شود.
•استفاده در صنعت سیمان :
سنگ آهک به مقدار زیاد در صنایع استعمال می‌شود. ترکیب سیمان به صورت (آهک، رس ، آهن ، گچ ، سیلیس) که با درصدهای مختلفی این مخلوط در کوره پخته و محصول حاصل بعد از خرد شدن و مخلوط شدن با آب و بعد از سفت شدن به سیمان تبدیل می‌شود.
•دیگر مصارف سنگ آهک :
نمونه‌ای از سنگ آهک بسیار دانه ریز که به سنگ چاپ معروف است، قابل استفاده در چاپ و امور چاپی است. بالاخره سنگهای آهکی در خمیر دندان سازی، لاک سازی ، عطرسازی و لاستیک سازی کاربرد دارند.