روش تولید سیمان

اصولا سه روش برای تولید سیمان وجود دارد که عبارتند از :

1- روش تر (دوغاب)

2- روش نیمه تر

3- روش خشک

روش خشک متداول ترین روش تولید سیمان در جهان و در ایران می باشد.

مواد اولیه برای پخت کلینکر (تولیدسیمان)

مواد اصلی به منظور تولید سیمان پرتلند عبارتند از سنگ آهک و خاک رس (سیلیس و آلومین) که در طبیعت به وفور یافت می شوند ولی به شکلی نیستند که بتوان مستقیما در تولید سیمان پرتلند از آنها استفاده کرد.

سنگ های آهکی بیش از 75 درصد CaCo3 و سنگ های آهکی همراه با خاک رس بین 75-40 درصد CaCo3 و خاک های آهکی کمتر از 40 درصد CaCo3 دارند و از مخلوط این مواد می توان مخلوط لازم را برای تهیه سیمان به دست آورد.

مارل (مارن یا مرگل)

سنگ آهک و خاک رس که مواد اولیه سیمان را تشکیل می دهند در طبیعت به صورت مخلوط های گوناگون و متغیر یافت می شوند و نامگذاری آنها بر پایه تغییرات کربنات کلسیم (CaCo3) موجود در مخلوط ها صورت می گیرد.

سنگ آهک با درجه مخلوط بالا

( hochprozenuger KalkStein) 96-100% CaCo(high-grade limeston 3 )

سنگ آهک با کربنات کلسیم بالا

96-100% CaCo3 High-grade Limestone

سنگ آهک مارلی

90/96% CaCo3 [ Marly limestone (,ergeliger Kalkestin)]

مارل آهکی 90/96% CaCo3[Marly limestone (mergeliger Kalkstein)]

مارل 40-75% CaCo3 [Marl (Mergel)]

مارل رسی 10-40% CaCo3 [Claymarl (Tonmergel)]

خاک رس مارلی 2-10% CaCo3 [Marly clay (mergeliger Ton)]

از آنجائی که مقدار سنگ آهک در خوراک کوره بین 75 الی 78 درصد محدود می گردد، لذا به ندرت می توان به مارلی در طبیعت دست یافت که حاوی چنین ترکیب مطلوبی باشد و شاید مارل آهکی (Lime Marl) برای این منظور مناسب باشد، بنابراین چنین معدنی که به طور طبیعی هموژن (متجانس) شده است طبعا آماده سازی آن به عنوان خوراک کوره به سهولت انجام می گیرد.

سیمان هیدرولیک چیست ؟

سیمانی که در عصر حاضر در ساختمان سازی و ساختن جاده های بتنی، اسلکه ها ، پل ها و نظایر آنها به کار می رود ، سیمانی است که هم در هوا و هم در زیر آب سخت گشته ، و مقاومت فیزیکی آن افزایش می یابد، از این رو به آن سیمان هیدرولیک می گویند که به سیمان پرتلند شهرت دارد.

سیمان چیست ؟

سیمان یک ماده چسباننده هیدرولیکی است که برای ساختن ملات و بتن به کار می رود و ترکیبی است از اکسید کلسیم ( CaO) ، اکسید سیلیسیم (SiO2)، اکسید آلومینیوم (Al2O3) و اکسید آهن (Fe2O3) که از طریق پخت ( Sintering) و یا ذوب حاصل می گردد.

سیمان پس از اختلاط با آب و تشکیل خیمر سیمان در هوا و در زیر آب می بندد و به مرور سخت می گردد و به استحکام آن افزوده می شود و از ثبات حجمی برخوردار می باشد.

حداقل مقاومت فشاری 28 روزه سیمان، براساس استاندارد آلمان (DIN 1164) برابر 25N/m2 معادل 250 کیلوگرم بر سانتی متر مربع است.  ضمنا مجموع اکسید اکلسیم (CaO) و اکسید سیلیسیم (SiO2) فعال در سیمان پرتلند باید حداقل 50% باشد.

شایان ذکر است که کلینکر سیمان پرتلند یک ماده هیدرولیکی است که حداقل دو سوم آن از کلسیم سیلیکات  و بقیه شامل اکسید آلومینیوم (Al2O3) و اکسید آهن (Fe2O3) و سایر ترکیبات می باشد. ضمنا نسبت CaO به SiO2 باید حداقل 2 باشد.

اکسید منیزیم (MgO) در فرایند پخت ، نقش کمک ذوب را ایفا می نماید و هر چه قدر مقدار آن کمتر باشد، مفیدتر است، زیرا با سایر ترکیبات سیمان ترکیب نمی شود، بلکه به صورت آزاد در سیمان باقی می ماند. نظر به اینکه MgO پس از گرفتن ملات سیمان خیلی به کندی با آب ترکیب گشته و شکفته می شود و این شکفتگی منجر به انبساط حجمی می گردد. در نتیجه ترک های موئی در ملات سیمان و بین ایجاد می شود که در طول زمان باعث تخریب آنها می گردد. از این رو میزان MgO در سیمان نباید بیشتر از 5% وزن آن باشد.

قلیائی ها شامل : سدیم (Na) ، پتاسیم (K) ، در سیمان نقش روانساز دارند، اگر مقدار آنها در سیمان زیاد باشد تنظیم گیرش مختلف می گردد، بدین جهت مجموع این دو عنصر نباید از 1% وزن آن بیشتر گردد.

مقدار کلر در کلیه سیمان ها به جهت نقش تخریبی آن در بتن، بایستی کمتر از 10% درصد وزنی آنها باشد.

_________________
دانلود نرم افزار صورت وضعیت Peymanyar جهت تمامی فهارس بها ، آنالیز بها ، تعدیل

دانلود سوالات نظام مهندسی برق ، مکانیک ، عمران آذر 90

تهیه نقشه های شاپ  انواع طراحی ها و محاسبات

تماس باما :  -   Vafataheri@yahoo.com

محاسبه فاز مایع

تذکر : در این رابطه چنانچه مقدار فاز مایع در کلینکر کمتر از 24 درصد باشد نشانه بالا بودن درجه حرارت در منطقه پخت بوده و پخت مواد (خوراک کوره) به سختی انجام می گردد و برعکس چنانچه سهم فاز مایع در کلینکر بیش از 28 درصد باشد پخت موادکوره به سهولت صورت می گیرد ولی کوتینگ (Coating) داخل کوره را مواجه با مشکلاتی خواهد نمود. به هر حال در هر دو حالت اثرات نامطلوبی در تشکیل فازهای کلینکر و مرغوبیت سیمان تولید شده خواهد داشت .

ترکیبات اصلی سیمان

ترکیبات اصلی که در سیمان پرتلند وجود دارد به نام فازهای کلینکر یا سیمان موسوم است که مجموعه این کریستال هام قاومت سیمان را به وجود می آورند.

- سه کلسیم سیلیکات (تری کلسیم سیلیکات)

1-C3S=3CaO.SiO2=45-60%

- دو کلسیم سیلیکات (دی کلسیم سیلیکات)

2-C2S=2CaO.SiO2=15-35%

- سه کلسیم آلومینات ( تری کلسیم آلومینات)

3-C3S=3CaO.Al2O3=4-14%

- چهار کلسیم آلومینو فریت (تتراکلسیم آلومینوفریت)

4- C4AF=4CaO.Al2O3.Fe2O3= 0-18%

شایان ذکر است که کریستال های فوق ، به صورتی که ذکر شده عملا در سیمان وجود ندارد، بلکه همواره در کریستال آنها مقادیری از اکسیدهای فرعی نظیر ، TiO2, Na2O, K2O, MgO آهک آزاد، سولفات ها و نظایر آن وجود دارند.

باید افزود که هر یک از فازهای مورد بحث دارای خواصی می باشند که به اختصار بدان ها اشاره می گردد؛  (2 و 3 و 4 و 5)

C3S: آلیت( Alit) بیشترین مقاومت را از نظر فشار و خمش داراست و موجب گیرش سریع سیمان می گردد و گرمای هیدراتاسیون آن 120 کالری بر گرم است.

C2S : بلیت (Belit) نقش این ترکیب ، در مقاومت های 28 روزه و بالاتر نمود پیدا می کند، موجب گیرش کند و گرمای هیدراتاسیون پایین (60 کالری بر گرم) می گردد.

C3A : وجود C3A در سیمان نامطلوب است زیرا تاثیر آن در مقاومت فشاری سیمان بسیار ناچیز است. انبساط ناشی از تشکیل کلسیم سولفوآلومینات (Kaleium Sulfo Aluminate) و یا (Kaleium Aluminat sulfat) از  که به آن (Eteringit) هم گفته می شود که ممکن است سبب ترک خوردن خمیر سخت شده سیمان گردد، وانگهی C3A مانند یک گدازآور عمل می کند. از این دو درجه حرارت پخت کلینکر را پایین می آورد و ترکیب آهک با سیلیس را تسهیل می بخشد، به همین دلیل C3A در تولید سیمان مفید است. نظر به اینکه گرمای هیدراتاسیون آن بسیار بالاست (320 گالری بر گرم). از این رو باید برای بتن های با کیفیت بالا به ویژه در قبال عوامل مهاجم مقدار آن کاهش داد.

C4AF نیز به مشابه گدازآور عمل می کند، گرمای هیدراتاسیون آن 100 کالری بر گرم است.

C4AF=320
     

320 = C3A
     

60 = C2S
     

            120 = C3S





عملیات پخت

به طور کلی در عملیات پخت در درجه حرارت های مختلف موارد زیر مشاهده می شود :

1- در C 100 آغاز از دست دادن رطوبت مواد خام می باشد.

2- در C 400- C 200 کربنات منیزیم شروع به تجزیه می نماید.

3- در درجه حرارت بالای C 400 آب کریستال خاک رس خارج می گردد.

4- در C 900 - C 800 کربنات کلسیم تجزیه می شود.

5- از C 900 ترکیب CaO و سیلیس شروع می شود و در C 1000 واکنش سریع می شود و در C 1400 به حداکثر خود می رسد.

الف) در درجه حرارت C 900- C 150 مونواکسیدسیلیکات تشکیل می گردد. (CS)[1].

ب) در درجه حرارت C950- C900 پنتاکلسیم تری آلومینات تشکیل می گردد.(C5A)[2].

ج) در درجه حرارت C1200- C950 دی کلسیم سیلیکات تشکیل می شود(C2S)[3].

د) در درجه حرارت C1300- C1200 تری کلسیم آلومینات تشکیل می شود(C3A)[4].

ه) در درجه حرارت C1450- C1250 تری کلسیم سیلیکات تشکیل می شود(C3S)5.

سیمان از نقطه نظر مشتری

به طور کلی برای مصرف کنندگان سه عامل زیر از عوامل تعیین کننده به شمار می آید:

1- سلامت سیمان یعنی عدم انبساط و ثابت ماندن حجم آن .

2- مدت گیرش

سیمان نباید زودتر از زمان معینی بگیرد وخاتمه گیرش آن نباید از مدتی که در صورت مشخصات تعیین شده در آئین نامه بیان شده است تجاوز نماید.



[1]  CS=CaO.SiO2

[2]  C2SA3= 5 CaO.3Al2O3

[3]  C2S=2CaO.SiO2

[4]  C3A=3CaO.Al2O3                    5. C3S= 3CaO.SiO2

_________________
دانلود نرم افزار صورت وضعیت Peymanyar جهت تمامی فهارس بها ، آنالیز بها ، تعدیل

دانلود سوالات نظام مهندسی برق ، مکانیک ، عمران آذر 90

تهیه نقشه های شاپ  انواع طراحی ها و محاسبات

تماس باما :  -   Vafataheri@yahoo.com