مقدمه :

صنایع معدنکاری و کشاورزی صنایع پایه کشورهاست. به کمک صنایع کشاورزی میتوان مواد اولیه خوراکی ، پوشاکی و تا حدودی بعضی مصالح ساختمانی را تامین کرد ، ولی به کمک صنعت معدنکاری مواد اولیه مورد نیاز صنایع مختلف تامین میشود.مواد اساسی ساختمان سازی نظیر سنگهای طبیعی ، ماسه ،‌ رس و مواد اولیه سیمان ، به کمک کارهای معدنی تامین میشود.برای در صنعت معدنکاری پس از انجام کارهای اکتشافی و پس از آن انجام عملیات استخراجی مواد خام بدست آمده بهره برداری باید مورد فراوری قرار گیرند که این امر خود بخش مهمی از سلسله امور معدنکاری است و انجام آن ملزم به دانستن علم فراوری مواد میباشد.در این پروژه سعی شده است تا ضمن مطالعه مواد اولیه سیمان ، انواع آن شرح داده شود و روشهای تهیه آن با توجه به نوع آهک استخراجی مشخص شود.برخودلازم میدانم که ازاساتید محترم دانشکده فنی دانشگاه آزاداسلامی واحد تهران جنوب که اینجانب را در تهیه این این پروژه مورد راهنمایی قراردادند صمیمانه سپاس گذاری نمایم.

 

فهرست مطالب

مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………….. 1
1-کلیات …………………………………………………………………………………………………………………… 2
1-1-سیمان ……………………………………………………………………………………………………………… 2
1-2-ریشه لغوی …………………………………………………………………………………………………………… 2
1-3-تاریخچه ……………………………………………………………………………………………………………….. 2
1-4-تولید صنعتی سیمان ………………………………………………………………………………………………….. 4
1-5-تاریجچه سیمان در ایران ………………………………………………………………………………………………. 4
2-ترکیبات شیمیایی سیمان ………………………………………………………………………………………………… 5
2-1-شیمی سیمان …………………………………………………………………………………………………………. 7
2-2-خواص ترکیبات اصلی سیمان ………………………………………………………………………………………… 8
2-3-اکسیدهای موجود در سیمان …………………………………………………………………………………………. 9
2-3-1-اکسید کلسیم ………………………………………………………………………………………………………… 9
2-3-2-اکسید منیزیم …………………………………………………………………………………………………………. 9
2-3-3-اکسید سیلیسیم …………………………………………………………………………………………………….. 10
2-3-4-آلومینیوم اکسید ……………………………………………………………………………………………………… 10
2-3-5-اکسید آهن ……………………………………………………………………………………………………………. 11
2-4-سیمان های هیدرولیک ……………………………………………………………………………………………….. 11
3-نقش گچ در سیمان ……………………………………………………………………………………………………….. 12
3-1-سنگ گچ ……………………………………………………………………………………………………………….. 12
3-2-حد مجاز افزودن گچ ……………………………………………………………………………………………………. 12
4-هیدراسیون ………………………………………………………………………………………………………………… 13
4-1-هیدراسیون سیمان ………………………………………………………………………………………………………. 13
4-2-حرارت هیدراسیون ……………………………………………………………………………………………………….. 14
4-3-نرمی سیمان ……………………………………………………………………………………………………………. 15
4-4-تعیین درجه نرمی سیمان ……………………………………………………………………………………………. 16
5-مراحل تولید سیمان ……………………………………………………………………………………………………….. 17
5-1-استخراج مواد اولیه …………………………………………………………………………………………………….. 17
5-2-آماده کردن مواد از معدن …………………………………………………………………………………………….. 18
5-3-آسیاب مواد ……………………………………………………………………………………………………………. 19
5-4-خشک کردن مواد …………………………………………………………………………………………………….. 20
5-5-پودر کردن و مخلوط کردن مواد ………………………………………………………………………………… 20
5-6-سیلوهای مواد خام ………………………………………………………………………………………………… 21
5-7-کوره پیش گرم کن …………………………………………………………………………………………………… 21
5-8-کوره سیمان پزی ……………………………………………………………………………………………………. 22
5-9-خنک کردن کلینکر ……………………………………………………………………………………………………. 24
5-10-سیلوی انبار کلینکر ………………………………………………………………………………………………… 25
5-11-آسیاب کلینکرها ……………………………………………………………………………………………………. 25
5-12-بسته بندی وحمل ونقل ………………………………………………………………………………………….. 26
6-روشهای تولید سیمان …………………………………………………………………………………………………. 27
7-انواع سیمان ……………………………………………………………………………………………………………… 28
7-1-سیمان پرتلند …………………………………………………………………………………………………………. 28
7-1-1-کلیات ……………………………………………………………………………………………………………….. 28
7-1-2-تولید سیمان پرتلند …………………………………………………………………………………………………30
7-1-3-انواع سیمان پرتلند ……………………………………………………………………………………………….. 33
7-2-سیمان پوزولانی ……………………………………………………………………………………………………… 37
7-2-1-کلیات ……………………………………………………………………………………………………………….. 37
7-2-2- نحوه فعالیت پوزولان ……………………………………………………………………………………………… 38
7-2-3-تاریخچه استفاده از پوزولان …………………………………………………………………………………….. 39
7-2-4- کاربرد و ویژگی های سیمان پرتلند پوزولانی …………………………………………………………………… 39
7-3- سیمان سفید ………………………………………………………………………………………………………… 42
7-3-1- کلیات ………………………………………………………………………………………………………………… 42
7-3-2- نحوه تولید سیمان سفید ……………………………………………………………………………………….. 42
7-4- سیمان پرتلند ضد سولفات سرباره ……………………………………………………………………………… 44
7-4-1- سرباره …………………………………………………………………………………………………………….. 44
7-4-2- کلیات ……………………………………………………………………………………………………………….. 45
7-5-سیمان پرتلند آهکی ………………………………………………………………………………………………….. 46
7-5-1-کلیات ……………………………………………………………………………………………………………….. 46
7-5-2- ویژگیهای سیمان پورتلند آهکی ………………………………………………………………………………… 46
7-5-3- نحوه تولید سیمان پرتلند آهکی …………………………………………………………………………………. 46
7-6- سیمان بنائی …………………………………………………………………………………………………………. 47
7-6-1- کلیات ………………………………………………………………………………………………………………. 47
7-6-2- سابقه سیمان بنائی در ایران ………………………………………………………………………………….. 42
منابع …………………………………………………………………………………………………………………………70

کارخانه سیمان تهران

کارخانه سیمان تهران

ترکیبات شیمیایی سیمان
2-1- شیمی سیمان : 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 اصلی سیمان پرتلند میباشد که طبعا خواص اصلی سیمان ناشی از وجود این کریستال است . این فاز دارای خاصیت گیرش اولیه و نهائی است و در صورتیکه بخوبی تهیه و هیدراته شود فاقد انبساط حجمی خواهد بود . مخلوط این فاز با آب دارای خاصیت شکل پذیری کمتری در مقایسه با خمیر سیمان می باشد و لذا برای شکل پذیر کردن آن آب بیشتری لازم است . بخش عمده ای از مقاومت (فشاری یا برشی ) سیمان مربوطه به وجود سه کلسیم سیلیکات و در فاصله هفت روز به حد عمده ای از مقاومت خود می رسد.
• ب)دوکلسیم سیلیکات آنچنان نقشی(2CaOSiO2=C2S) kkkننانن
• نقشی در گیرش اولیه سیمان ندارد ولی در دراز مدت (حدود چند روز ) هیدراته شده و ایجاد گیرش می نماید. نقش این فاز در مقاومت اولیه سیمان ناچیز است ولی در دراز مدت از جمله عوامل موثر در مقاومت سیمان می باشد .
ج) سه کلسیم آلومینات (3CaOAl2O3=C3A) .
دارای گیرش سریع است ازمخلوط کردن پودرآن با آب آنقدرحرارت ایجادمی شود که شکفتن آن بصورت انفجار گونه و همراه با بخار آب است.پس از شکفته شدن خمیر حاصله دارای خاصیت شکل پذیری بالائی است . در صورتیکه این خمیر در مجاورت هوای مرطوب قرار گیرد عمل گیرش ادامه پیدا می کند و تبدیل به جسم سختی می شود که دارای مقاومت نسبی است . اگر خمیر سه کلسیم آلومینات در آب قرار داده شود بمرور در آب حل شده و متلاشی می شود . برای کنترل گیرش سریع این فاز گچ خام به سیمان افزوده می شود . در فاصله یک روز ملات این فاز به نهایت مقاومت خود میرسد و پس از این زمان افزایشی در مقاومت آن دیده نمی شود .
ذکر این نکته ضروری است که رفتار فازهای مختلف کلینکر بصورت خالص تفاوت زیادی با رفتار آنها بصورت (مشخصا در سیمان ) دارد . از جمله اینکه در مواردی ملاحظه شده است که وجود فاز آلومینات باعث کاهش مقاومت سیمان می گردد . اصولا نقش اصلی این فاز در کلینکر سیمان خاصیت هیدرولیکی و تاثیر روی چسبندگی و مقاومت نهایی سیمان نیست . بلکه نقش عمده آن در پخت سیمان است که بعنوان کمک ذوب (روانساز= FLUX ) باعث می شود درجه حرارت سیمان پایین بیاید و در درجه حرارت پایین تر فازهای دیگر کلینکر تشکیل شوند .
د) چهار کلسیم آلومینوفریت(4CaOAl2O3Fe2O3=C4AF)
سریعا هیدراته می شود و هنوز نقش آن در مقاومت سیمان بوضوح مشخص نشده است.گرچه گیرش آن در چند دقیقه صورت میگیرد ولی شکفتن آن همانند C3A انفجار گونه ( Violence ) و همراه با حرارت زیاد نمی باشد در کلینکر ترکیب اکسید های آلومینیم و کلسیم بصورت های مختلف است و بسته به مقدار آهن می تواند بصورت های C2A تا C2Fیعنی فازهای C2A.C6AF.C4AF.C2F وجود داشته باشد.
فازC2F دارای خاصیت گیرش سریع است و بهمراه مقدار قابل توجهی انبساط حجمی می باشد. بدلیل وجود این انبساط، بمرور ایجاد گسیختگی در ملات می نماید و باعث کاهش مقاومت می گردد . در صورتیکه ملات این فاز در آب قرار داده شود سریعا در آب متلاشی و از اینرو نمی توان برای آن در مقاومت سیمان نقشی 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 کلسیم آلومینات 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 سیمان

مولکول سیمان

سیلیکات ها ترکیبات اصلی و مهم سیمان میباشند و مقاومت سیمان هیدراته شده به آنها بستگی دارد . اکسید های تشکیل دهنده این سیلیکات ها تاثیرات مهمی بعد از سخت شدن سیمان در صورت حمله سولفاتی با تشکیل سولفوآلومینات کلسیم (اترینگایت) سبب خرابی بتن میگردد. ولی سیلیکات آلومینیوم در فرایند تولید در ترکیب اکسید کلسیم با اکسید سیلیسیم سهولت ایجاد کرده و سودمند است. که به میزان کمی بوجودمیاید درمقابل سه ترکیب دیگرنقش عمده ای درخواص سیمان ندارد. به هر حال این ترکیب با سنگ گچ سیمان ، سولفوفریت کلسیم تشکیل میدهد که این ماده هیدراتاسیون سیلیکات را تسریع میکند.

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