مقدمه :

صنايع معدنكاري و كشاورزي صنايع پايه كشورهاست. به كمك صنايع كشاورزي ميتوان مواد اوليه خوراكي ، پوشاكي و تا حدودي بعضي مصالح ساختماني را تامين كرد ، ولي به كمك صنعت معدنكاري مواد اوليه مورد نياز صنايع مختلف تامين ميشود.مواد اساسي ساختمان سازي نظير سنگهاي طبيعي ، ماسه ،‌ رس و مواد اوليه سيمان ، به كمك كارهاي معدني تامين ميشود.براي در صنعت معدنكاري پس از انجام كارهاي اكتشافي و پس از آن انجام عمليات استخراجي مواد خام بدست آمده بهره برداري بايد مورد فراوري قرار گيرند كه اين امر خود بخش مهمي از سلسله امور معدنكاري است و انجام آن ملزم به دانستن علم فراوري مواد ميباشد.در اين پروژه سعي شده است تا ضمن مطالعه مواد اوليه سيمان ، انواع آن شرح داده شود و روشهاي تهيه آن با توجه به نوع آهك استخراجي مشخص شود.برخودلازم ميدانم كه ازاساتيد محترم دانشكده فني دانشگاه آزاداسلامي واحد تهران جنوب كه اينجانب را در تهيه اين اين پروژه مورد راهنمايي قراردادند صميمانه سپاس گذاري نمايم.

 

فهرست مطالب

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………….. 1
1-كليات …………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-1-سيمان ……………………………………………………………………………………………………………… 2
1-2-ريشه لغوي …………………………………………………………………………………………………………… 2
1-3-تاريخچه ……………………………………………………………………………………………………………….. 2
1-4-توليد صنعتي سيمان ………………………………………………………………………………………………….. 4
1-5-تاريجچه سيمان در ايران ………………………………………………………………………………………………. 4
2-تركيبات شيميايي سيمان ………………………………………………………………………………………………… 5
2-1-شيمي سيمان …………………………………………………………………………………………………………. 7
2-2-خواص تركيبات اصلي سيمان ………………………………………………………………………………………… 8
2-3-اكسيدهاي موجود در سيمان …………………………………………………………………………………………. 9
2-3-1-اكسيد كلسيم ………………………………………………………………………………………………………… 9
2-3-2-اكسيد منيزيم …………………………………………………………………………………………………………. 9
2-3-3-اكسيد سيليسيم …………………………………………………………………………………………………….. 10
2-3-4-آلومينيوم اكسيد ……………………………………………………………………………………………………… 10
2-3-5-اكسيد آهن ……………………………………………………………………………………………………………. 11
2-4-سيمان هاي هيدروليك ……………………………………………………………………………………………….. 11
3-نقش گچ در سيمان ……………………………………………………………………………………………………….. 12
3-1-سنگ گچ ……………………………………………………………………………………………………………….. 12
3-2-حد مجاز افزودن گچ ……………………………………………………………………………………………………. 12
4-هيدراسيون ………………………………………………………………………………………………………………… 13
4-1-هيدراسيون سيمان ………………………………………………………………………………………………………. 13
4-2-حرارت هيدراسيون ……………………………………………………………………………………………………….. 14
4-3-نرمي سيمان ……………………………………………………………………………………………………………. 15
4-4-تعيين درجه نرمي سيمان ……………………………………………………………………………………………. 16
5-مراحل توليد سيمان ……………………………………………………………………………………………………….. 17
5-1-استخراج مواد اوليه …………………………………………………………………………………………………….. 17
5-2-آماده كردن مواد از معدن …………………………………………………………………………………………….. 18
5-3-آسياب مواد ……………………………………………………………………………………………………………. 19
5-4-خشك كردن مواد …………………………………………………………………………………………………….. 20
5-5-پودر كردن و مخلوط كردن مواد ………………………………………………………………………………… 20
5-6-سيلوهاي مواد خام ………………………………………………………………………………………………… 21
5-7-كوره پيش گرم كن …………………………………………………………………………………………………… 21
5-8-كوره سيمان پزي ……………………………………………………………………………………………………. 22
5-9-خنك كردن كلينكر ……………………………………………………………………………………………………. 24
5-10-سيلوي انبار كلينكر ………………………………………………………………………………………………… 25
5-11-آسياب كلينكرها ……………………………………………………………………………………………………. 25
5-12-بسته بندي وحمل ونقل ………………………………………………………………………………………….. 26
6-روشهاي توليد سيمان …………………………………………………………………………………………………. 27
7-انواع سيمان ……………………………………………………………………………………………………………… 28
7-1-سيمان پرتلند …………………………………………………………………………………………………………. 28
7-1-1-كليات ……………………………………………………………………………………………………………….. 28
7-1-2-توليد سيمان پرتلند …………………………………………………………………………………………………30
7-1-3-انواع سيمان پرتلند ……………………………………………………………………………………………….. 33
7-2-سيمان پوزولاني ……………………………………………………………………………………………………… 37
7-2-1-كليات ……………………………………………………………………………………………………………….. 37
7-2-2- نحوه فعالیت پوزولان ……………………………………………………………………………………………… 38
7-2-3-تاريخچه استفاده از پوزولان …………………………………………………………………………………….. 39
7-2-4- کاربرد و ویژگی های سیمان پرتلند پوزولانی …………………………………………………………………… 39
7-3- سيمان سفيد ………………………………………………………………………………………………………… 42
7-3-1- كليات ………………………………………………………………………………………………………………… 42
7-3-2- نحوه توليد سيمان سفيد ……………………………………………………………………………………….. 42
7-4- سيمان پرتلند ضد سولفات سرباره ……………………………………………………………………………… 44
7-4-1- سرباره …………………………………………………………………………………………………………….. 44
7-4-2- كليات ……………………………………………………………………………………………………………….. 45
7-5-سيمان پرتلند آهكي ………………………………………………………………………………………………….. 46
7-5-1-كليات ……………………………………………………………………………………………………………….. 46
7-5-2- ويژگيهاي سيمان پورتلند آهكي ………………………………………………………………………………… 46
7-5-3- نحوه توليد سيمان پرتلند آهكي …………………………………………………………………………………. 46
7-6- سيمان بنائي …………………………………………………………………………………………………………. 47
7-6-1- كليات ………………………………………………………………………………………………………………. 47
7-6-2- سابقه سيمان بنائي در ايران ………………………………………………………………………………….. 42
منابع …………………………………………………………………………………………………………………………70

كارخانه سيمان تهران

كارخانه سيمان تهران

تركيبات شيميايي سيمان
2-1- شيمي سيمان : مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت با هم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می‌آورند.معمولا چهار ترکیب عمده به‌عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظرگرفته می‌شوند که عبارتند از:
(3CaOSiO2=C3S الف)سه کلسیم سیلیکات (
جز اصلي سيمان پرتلند ميباشد كه طبعا خواص اصلي سيمان ناشي از وجود اين كريستال است . اين فاز داراي خاصيت گيرش اوليه و نهائي است و در صورتيكه بخوبي تهيه و هيدراته شود فاقد انبساط حجمي خواهد بود . مخلوط اين فاز با آب داراي خاصيت شكل پذيري كمتري در مقايسه با خمير سيمان مي باشد و لذا براي شكل پذير كردن آن آب بيشتري لازم است . بخش عمده اي از مقاومت (فشاري يا برشي ) سيمان مربوطه به وجود سه كلسيم سيليكات و در فاصله هفت روز به حد عمده اي از مقاومت خود مي رسد.
• ب)دوکلسیم سیلیکات آنچنان نقشي(2CaOSiO2=C2S) kkkننانن
• نقشي در گيرش اوليه سيمان ندارد ولي در دراز مدت (حدود چند روز ) هيدراته شده و ايجاد گيرش مي نمايد. نقش اين فاز در مقاومت اوليه سيمان ناچيز است ولي در دراز مدت از جمله عوامل موثر در مقاومت سيمان مي باشد .
ج) سه كلسيم آلومينات (3CaOAl2O3=C3A) .
داراي گيرش سريع است ازمخلوط كردن پودرآن با آب آنقدرحرارت ايجادمي شود كه شكفتن آن بصورت انفجار گونه و همراه با بخار آب است.پس از شكفته شدن خمير حاصله داراي خاصيت شكل پذيري بالائي است . در صورتيكه اين خمير در مجاورت هواي مرطوب قرار گيرد عمل گيرش ادامه پيدا مي كند و تبديل به جسم سختي مي شود كه داراي مقاومت نسبي است . اگر خمير سه كلسيم آلومينات در آب قرار داده شود بمرور در آب حل شده و متلاشي مي شود . براي كنترل گيرش سريع اين فاز گچ خام به سيمان افزوده مي شود . در فاصله يك روز ملات اين فاز به نهايت مقاومت خود ميرسد و پس از اين زمان افزايشي در مقاومت آن ديده نمي شود .
ذكر اين نكته ضروري است كه رفتار فازهاي مختلف كلينكر بصورت خالص تفاوت زيادي با رفتار آنها بصورت (مشخصا در سيمان ) دارد . از جمله اينكه در مواردي ملاحظه شده است كه وجود فاز آلومينات باعث كاهش مقاومت سيمان مي گردد . اصولا نقش اصلي اين فاز در كلينکر سيمان خاصيت هيدروليكي و تاثير روي چسبندگي و مقاومت نهايي سيمان نيست . بلكه نقش عمده آن در پخت سيمان است كه بعنوان كمك ذوب (روانساز= FLUX ) باعث مي شود درجه حرارت سيمان پايين بيايد و در درجه حرارت پايين تر فازهاي ديگر كلينكر تشكيل شوند .
د) چهار كلسيم آلومينوفريت(4CaOAl2O3Fe2O3=C4AF)
سريعا هيدراته مي شود و هنوز نقش آن در مقاومت سيمان بوضوح مشخص نشده است.گرچه گيرش آن در چند دقيقه صورت ميگيرد ولي شكفتن آن همانند C3A انفجار گونه ( Violence ) و همراه با حرارت زياد نمي باشد در كلينکر تركيب اكسيد هاي آلومینيم و كلسيم بصورت هاي مختلف است و بسته به مقدار آهن مي تواند بصورت هاي C2A تا C2Fيعني فازهاي C2A.C6AF.C4AF.C2F وجود داشته باشد.
فازC2F داراي خاصيت گيرش سريع است و بهمراه مقدار قابل توجهي انبساط حجمي مي باشد. بدليل وجود این انبساط، بمرور ايجاد گسيختگي در ملات مي نمايد و باعث كاهش مقاومت مي گردد . در صورتيكه ملات اين فاز در آب قرار داده شود سريعا در آب متلاشي و از اينرو نمي توان براي آن در مقاومت سيمان نقشي قائل شد .
که اختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشان C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان در ایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می‌باشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیبات کاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی به ‌صورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.
قرار گرفتن ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند که از نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند که عمدتا عبارتند از :
MgO ،TiO2 ، Mn2O3 ، K2O، NaO2
آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ ها با بعضی از سنگ دانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیه ندارند و در برابر حملات سولفاتها نیز که منجر به سولفوآلومینات کلسیم می‌شود ، مشکلاتی به بار می‌آورد، اما وجود آن در مراحل تولید ، ترکیب آهک و سیلیس را تسهیل می‌کند. وجود سه كلسيم آلومينات در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و وتأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم را می‌سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب می‌بخشد.
مقدار و اندازه واقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیز که عمدتا از ناخالصی‌های سنگ گچ حاصل می‌گردد، اندازه گیری می‌شود، تا حدود 1,5 درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهک آزاد و منیزیم آزاد را در مجاورت هوا نشان می‌دهد ، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیری می‌شود.

مولکول سيمان

مولکول سيمان

سيليكات ها تركيبات اصلي و مهم سيمان ميباشند و مقاومت سيمان هيدراته شده به آنها بستگي دارد . اكسيد هاي تشكيل دهنده اين سيليكات ها تاثيرات مهمي بعد از سخت شدن سيمان در صورت حمله سولفاتي با تشكيل سولفوآلومينات كلسيم (اترينگايت) سبب خرابي بتن ميگردد. ولي سيليكات آلومينيوم در فرايند توليد در تركيب اكسيد كلسيم با اكسيد سيليسيم سهولت ايجاد كرده و سودمند است. كه به ميزان كمي بوجودميايد درمقابل سه تركيب ديگرنقش عمده اي درخواص سيمان ندارد. به هر حال اين تركيب با سنگ گچ سيمان ، سولفوفريت كلسيم تشكيل ميدهد كه اين ماده هيدراتاسيون سيليكات را تسريع ميكند.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید



  مقطع کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان