دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 12
سیمان پرتلند
به طور کلی سیمان پرتلند معمولی ترین نوع سیمان در بسیاری از نقاط دنیا است زیرا اساس ساخت بتون٫ ملاط ٫گچ است.سیمان پرتلند یک پودر ریز است که از آسیاب کردن کلینکر سیمان ( بیش از ۹۰٪) ٫ حداکثر ۵٪ گچ که زمان تثبیت را کنترل می کند و بیش از ۵٪ اجزای ناچیز دیگر ( بر اساس استاندارد های مختلف ) به دست می آید.بر اساس تعریف استاندارد اروپایی EN197.1 ٫ «کلینکر سیمان پرتلند یک ماده هیدرولیک است که حداقل شامل دو سوم جرمی سیلیکات های کلسیم ( 3CaO.SiO2 و2CaO.SiO2 ) ٫ و ما بقی آن شامل فاز های کلینکری آلومینیوم و آهن و ترکیبات دیگر است.نسبت CaOبه SiO2 نباید کمتر از ۲ باشد.مقدار منیزیم (MgO) نباید بیشتر از ۵٪ باشد.( دو مقدار گفته شده در سال ۱۹۰۹ از استاندارد آلمانی استخراج شده است).کلینکر سیمان پرتلند به وسیله گرم کردن یک مخلوط همگن از مواد خام در یک کوره ساخته می شود.هدف گرم کردن رسیدن به دمای سینترینگ که حدود ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد برای سیمان های مدرن است می باشد.اکسید آلومینیوم و اکسید آهن نیز به عنوان یک جریان موجود هستند و کمی در سخت شدن شرکت می کنند.برای سیمان های مخصوص مانند سیمان های با گرمای کم (LH) و انواع سیمان های سولفاته (SR) لازم است که مقدار تشکیل آلومینات تری کلسیم (3CaO.Al2O3) محدود باشد.ماده خام عمده برای ساخت کلینکر معمولا سنگ آهک (CaCO3) است.به طور معمول از آهک ناخالصی که شامل SiO2 است استفاده می شود- محتوای CaCO3 در سنگ مربوط می تواند تا ۸۰٪ پایین باشد.مواد خام ثانویه ( مخلوط مواد خام غیر از سنگ آهک ) به خلوص سنگ آهک بستگی دارد.بعضی از مواد خام ثانویه که مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از : خاک رس ٫ شیل ٫ ماسه ٫ سنگ آهن ٫ بوکسیت ٫ خاکستر و سرباره.هنگامی که کوره سیمان به وسیله زغال سنگ محترق می شود خاکستر زغال سنگ به عنوان یک ماده خام ثانویه عمل می کند.
تولید:
سه مرحله اساسی در تولید سیمان پرتلند وجود دارد:
۱.آماده سازی مخلوط خام
۲.تولید کلینکر
۳.آماده سازی سیمان
شیمی سیمان بسیار پیچیده است٫ بنابراین فرهنگ شیمی سیمان برای ساده سازی فرمول اکسیدهای معمولی موجود در سیمان به وجود آمد.و این به حقیقتی مربوط می شود که عناصر در بالاترین درجه اکسایش خود قرار دارند٫ و تجزیه های سیمان به صورت درصد جرمی این اکسیدها گزارش می شود.
آماده سازی مخلوط خام:
مواد خام برای تولید سیمان پرتلند مخلوطی هستند ( در فرآیند خشک به صورت پودر ریز و در فرآیند تر به صورت دوغاب) از مواد معدنی شامل اکسید کلسیم ٫ اکسید سیلیکون ٫ اکسید آلومینیوم ٫ اکسید آهن و اکسید منیزیم.مواد خام معمولا از سنگ محلی معدن کاری می شود.سنگ محلی در بعضی جاها همان ترکیب مطلوب است و در جاهای دیگر افزودن خاک رس و سنگ آهک مانند افزودن سنگ آهن ٫ بوکسیت یا مواد بازیافتی مورد نیاز است.مواد خام ابتدا تا کمتر از ۵۰ میلی متر خرد می شوند.در بسیاری از کارخانه ها مواد خام سپس در یک توده (prehomogenization pile) مخلوط می شوند.
یک توده همگن سنگ آهک که توسط یک تیر توده ساز ساخته می شود.
یک توده همگن کامل از سنگ آهک
سپس مواد خام در یک آسیاب با همدیگر خرد می شوند و توسط تسمه نقاله به سیلوهای مواد خام حمل می شوند.نسبت هر کدام از مواد روی تسمه نقاله به وسیله تغذیه کننده های وزنی دقیقا کنترل می شود.با عبور از آسیاب ترکیب به مواد خام خرد شده تبدیل می شود.ریز بودن مواد خرد شده به وسیله اندازه بزرگترین ذرات گزارش می شود و معمولا کنترل می شود بنابراین کمتر از ۵ تا ۱۵ درصد وزنی ذرات قطرشان از ۹۰ میکرومتر تجاوز می کند.مهم است که ترکیب شامل ذرات بزرگتر نباشد زیرا واکنش های شیمیایی در کوره کامل نمی شود و همچنین از این طریق از همگن بودن شیمیایی ترکیب اطمینان می یابیم.در مورد فرآیند خشک آسیا همچنین مواد خام را خشک می کند٫ این کار معمولا با عبور گاز های داغ حاصله از کوره دوار در طول آسیا انجام می شود بنابراین مخلوط به صورت پودر های ریز در می آید.محصول به سمت سیستم آمیزش با تسمه نقاله یا پمپ پودرها حمل می شود.در مورد فرآیند تر آب در آسیا به مخلوط اضافه می شود و محصول آسیا یک دوغاب با رطوبت حدود ۲۵ تا ۴۵ درصد جرمی است.این دوغاب با پمپ های مرسوم به سیستم آمیزش حمل می شود.
آمیزش مخلوط مواد خام:
فرمولاسیون شیمیایی مخلوط بسیار مشکل است.مقدار هر کدام از ترکیبات در مخلوط باید با دقت ۱/. درصد یا بهتر باید کنترل شود.کلسیم و سیلیسیم برای شکل دادن استحکام دهنده سیلیکات کلسیم باید حضور داشته باشند.آلومینیوم و آهن برای ایجاد جریان مایع در کوره استفاده می شوند.مایع به عنوان حلال مورد نیاز برای واکنش های تشکیل سیلیکات عمل می کند و اجازه می دهد که این واکنش ها در دمای پایین اقتصادی انجام گیرند.مقدار نا کافی آهن و آلومینیوم عمل سوختن در کوره را با مشکل مواجه می کند در حالی که مقدار اضافی آن باعث استحکام کم به دلیل رقیق شدن سیلیکات ها به وسیله آلومینات ها و فریت ها می شود.تغییرات بسیار کوچکی در مقدار کلسیم باعث تغییرات شدیدی در نسبت آلیت به بلیت در کلینکر می شود و به دنبال آن خواص رشد استحکام سیمان تغییر می کند.بنابراین مقدار هر اکسید برای حفظ شرایط پایا در کوره و حفظ محصول با مشخصات معین٫ ثابت نگه داشته می شود.در عمل مخلوط با آنالیز شیمیایی مکرر کنترل می شود( هر ساعت با آنالیز اشعه ایکس یا هر سه دقیقه با آنالیز فعال سازی نوترون ). داده های آنالیز شده برای تنظیم اتوماتیک شدت جریان های هر کدام از مواد خام در خوراک استفاده می شوند.نوسانات شیمیایی ماندگار با عبور مخلوط خام از یک سیستم آمیزش به حداقل می رسد که روزانه مخلوط خام را همگن می کند ( ۱۵۰۰۰ تن در مورد یک کوره بزرگ ).
شکل گیری کلینکر:
ترکیب خام در کوره سیمان حرارت داده می شوند ٫ یک استوانه چرخان و شیب دار با دمایی که در طول استوانه به بیش از ۱۴۰۰ تا ۱۴۵۰ درجه سانتیگراد می رسد.مجموعه ای از واکنش های شیمیایی متوالی که هنگام افزایش دما اتفاق می افتد.دمای پیک به گونه ای در نظر گرفته می شود که محصول شامل کلوخه های خمیر شده است نه مواد مذاب.خمیر شدن شامل ذوب ۲۵ تا ۳۰ درصد جرم مواد است.در نتیجه مایع تشکیل شده ذرات جامد را با کشش سطحی با هم به حرکت در می آورد و به عنوان یک حلال برای انجام واکنش شیمیایی نهایی که در آن آلیت شکل می گیرد عمل می کند.دمای خیلی پایین باعث خمیر شدن نامناسب و واکنش های نا کامل می شود اما دمای خیلی بالا باعث ذوبی می شود که لایه های درونی کوره و باقیمانده سوخت را تخریب می کند.ماده حاصل کلینکر است.پس از سرد شدن کلینکر به محل های ذخیره حمل می شود.بعضی تلاش ها معمولا برای یکنواخت کردن کلینکر صورت می گیرد هر چند شیمی مواد خام به شدت کنترل می شود.فرآیند کوره یک منبع جدید متغیرهای شیمیایی را معرفی می کند.کلینکر برای سال ها می تواند قبل از استفاده ذخیره سازی شود.فعالیت سیمان تولید شده از کلینکر در معرض هوا با در معرض قرار گرفتن با آب کاهش می یابد.آنتالپی تشکیل کلینکر از کربنات کلسیم و مواد رسی ۱۷۰۰ کیلو ژول بر کیلو گرم است. به هر حال به دلیل اتلاف حرارتی در طول تولید مقادیر واقعی می تواند خیلی بالاتر باشد.انرژی بالای مورد نیاز و آزاد شدن قابل توجه دی اکسید کربن تولید سیمان را نوعی سرطان برای گرم شدن زمین قرار داده است.
آسیاب کردن سیمان:
برای به دست آوردن کیفیت مطلوب تثبیت در محصول نهایی یک مقدار ( حدود ۲ تا ۸ درصد اما معمولا ۵ درصد ) سولفات کلسیم ( معمولا گچ یا آن هیدرات ) به کلینکر افزوده می شود و مخلوط به اندازه کافی آسیاب می شود تا پودر نهایی سیمان شکل گیرد.این هدف در آسیاب سیمان حاصل می شود.فرآیند آسیاب کردن کنترل می شود برای اینکه پودری حاصل شود که در آن ۱۵ درصد جرمی ذرات قطری زیر ۵ میکرومتر داشته باشند و ۵ درصد ذرات بالای ۴۵ میکرومتر.برای بیان ریز بودن معمولا سطح مخصوص استفاده می شود که به صورت سطح کل ذرات بر واحد جرم تعریف می شود.شدت واکنش داخلی سیمان پس از افزودن آب به طور مستقیم با سطح مخصوص رابطه دارد.مقادیر معمول حدود ۳۲۰ تا ۳۸۰ متر مربع بر کیلوگرم برای سیمان های با هدف استفاده عمومی می باشند و برای سیمان های زود سخت شونده حدود ۴۵۰ تا ۶۵۰ متر مربع بر کیلوگرم است.سیمان به وسیله تسمه نقاله یا پمپ پودر ها به سیلو های ذخیره حمل می شود.کارخانه های سیمان معمولا سیلو هایی برای تولید ۱ تا ۲۰ هفته دارند که به سیکل های محلی بستگی دارد.سیمان به مصرف کننده های نهایی به صورت گونی یا پودرهای توده ای تحت فشار که به سیلوهای مشتری حمل می شود تحویل داده می شود.در کشورهای توسعه یافته ۸۰ درصد یا بیشتر سیمان به صورت توده ای تحویل داده می شود و بسیاری از کارخانه های سیمان تجهیزات بسته بندی را ندارند.در کشورهای در حال توسعه روش معمول تحویل به صورت گونی است.
محتویات کلینکرپرتلند و سیمان پرتلند.نوتیشن صنعت سیمان به صورت ایتالیک نوشته شده است.
Clinker
Mass%
Cement
Mass%
Tricalcium silicate (CaO)3.SiO2, C3S
4۵-75%
Calcium oxide, CaO, C
61-67%
Dicalcium silicate (CaO)2.SiO2, C2S
7-32%
Silicon oxide, SiO2, S
19-23%
Tricalcium aluminate (CaO)3.Al2O3, C3A
0-13%
Aluminium oxide, Al2O3, A
2.5-6%
Tetracalcium aluminoferrite (CaO)4.Al2O3.Fe2O3, C4AF
0-18%
Ferric oxide, Fe2O3, F
0-6%
Gypsum CaSO4
2-10%
Sulfate
انواع سیمان:
استانداردهای مختلفی برای دسته بندی سیمان وجود دارد.دو استاندارد عمده عبارتند از ASTM C150 که ابتدا در آمریکا استفاده شد و European EN-197 . انواع سیمان EN 197 که عبارتند از : CEM I, II, III, IV, V به استاندارد آمریکایی شبیه نیستند.
ASTM C150 :
۵ نوع سیمان پرتلند که بر طبق استاندارد آمریکایی هستند و جود دارند:
نوع ۱:که به عنوان سیمان با هدف عمومی یا سیمان معمولی شناخته می شود.به طور کلی جدای از انواع دیگر محسوب می شود.معمولا هنگامی استفاده می شود که بتون مورد نظر با آب یا خاک مرطوب تماس نداشته با شد.مقادیر درصد این نوع عبارتند از:۵۵٪ C3S ٫ ۱۹٪ C2S ٫ ۱۰٪ C3A ٫ ۷٪ C4AF ٫ MgO ۲.۸٪ ٫ SO3 ۲.۹٪ ٫ ۱٪ اتلافات سوخت و ۱٪ CaO آزاد.محدودیت این نوع این است که مقدارC3A نباید از ۱۵ درصد بیشتر شود.
نوع ۲:تمایلی به مقاومت متوسط سولفاتی دارد که می تواند دارای گرمای هیدراسیون متوسط باشد یا نباشد.این نوع سیمان از نظر قیمت با نوع ۱ تفاوتی ندارد.و ترکیبات آن عبارتند از: ۵۱٪ C3S ٫ ۲۴٪ C2S ٫ ۶٪ C3A ٫ ۱۱٪ C4AF ٫ MgO ۲.۹٪ ٫ SO3 ۲.۵٪ ٫ ۰/۸٪ اتلافات سوخت و ۱٪ CaO آزاد.محدودیت این نوع این است که مقدارC3A نباید از ۸ درصد بیشتر شود زیرا تخریب پذیری سولفات ها کاهش می یابد.این نوع در ساختارهایی که در معرض حمله سولفات ها قرار دارند و بتون با خاک ها و آب های سطحی که گوگرد بالایی دارند در تماس است استفاده می شود.به دلیل قیمت یکسان با نوع ۱ در اهداف عمومی از نوع ۲ بیشتر استفاده می شود.
نوع ۳: استکام زود هنگام بالایی دارد و ترکیبات آن عبارتند از:۵۷٪ C3S ٫ ۱۹٪ C2S ٫ ۱۰٪ C3A ٫ ۷٪ C4AF ٫ MgO ۳٪ ٫ SO3 ۳.۱٪ ٫ ۰/۹٪ اتلافات سوخت و ۱.۳٪ CaO آزاد.این نوع سیمان شبیه نوع ۱ است اما ریز تر .بعضی از کارخانه ها کلینکر جداگانه ای با محتوای C3S و C3A بالاتر می سازند ولی بسیار نادر است و معمولا از همان کلینکر کلی استفاده می شود. با سطح مخصوص بین ۵۰ تا ۸۰ درصد بالاتر خرد می شود. مقدار گچ نیز در مواردی کمی بیشتر است.بتونی که با نوع ۳ ساخته می شود استحکام سه روزه آن معادل استحکام ۷ روزه نوع ۱ و ۲ است و استحکام ۷ روزه آن معادل استحکام ۲۸ روزه نوع ۱ و ۲ است.تنها ایرا د آن این است که استحکام ۶ ماهه آن معادل یا کمی کمتر از نوع ۱ و ۲ است.بنابراین استحکام طولانی فدای مدت کم می شود.معمولا برای قالب های بتون استفاده می شود که استحکام یک روزه یک قالب را شکل می دهد.همچنین ممکن است برای ساختار های فوری و تعمیر ساختار پایه تاسیسات مورد استفاده قرار گیرد.
باشگاه مهندسان ایران > فنی مهندسی > مهندسی شیمی > فرآیند تولید سیمان
PDA
برای دیدن نسخه کامل اینجا را کلیک کنید : فرآیند تولید سیمان
a_rudi
