مقاله سيمان

توضیحات محصول

دانلود مقاله سيمان با فرمت ورد ودر 78 صفحه قابل ویرایش

قسمتی از متن مقاله سيمان  

ـ سيمان[1]

به طور كلي به هر ماده‌اي كه خاصيت چسبانندگي داشته باشد و بتواند مواد را به يكديگر بچسباند، سيمان گفته مي‌شود.چسباننده‌ها در صنعت ساختمان بيشتر جهت چسباندن سنگدانه‌ها، قطعات بزرگتر سنگي، آجرها و … به يكديگر به كار مي‌روند. طبيعتاً اولين ماده سيماني كه به استخدام بشر درآمد ، گل بود كه هنوز هم بقاياي ساختمانهاي گلي در مناطق كويري قابل مشاهده است. در طول ساليان مختلف ، مواد گوناگوني به عنوان سيمان به كار رفت و امروزه چسباننده‌هاي بسيار متنوعي شامل انواع ملاتهاي سيماني، ملاتهاي گچي ، چسبهاي پليمري و… در دست است. امروزه عمده ‌ترين سيماني كه مورد استفاده قرار مي‌گيرد، سيمان پرتلند مي‌باشد كه به طور مشروح در ادامه مورد بحث قرار مي‌گيرد.

2ـ1ـ تاريخچه سيمان پرتلند[2]

يكي از مهمترين مشكلات سيمان گلي، عدم مقاومت در برابر آب بود. اين مهم بشر را بر آن داشت تا تحقيقات گوناگوني جهت دسترسي به سيمان ضد آب انجام دهد و نتيجه اين تحقيقات ، كشف سيماني به نام ساروج[3]بود. ساروج تركيبي است از آهك، خاكستر، ماسه، خاك رس و لويي[4] كه در مقايسه با گل در برابر رطوبت مقاوم است. در ايران باستان از ساروج براي ساختن آب انبارها، آبگيرها و ساير سازه‌هايي كه مي‌بايست خاصيت آب‌بندي مي‌داشتند استفاده مي‌شد. امروزه با ابداع سيمان پرتلند، مصرف ساروج تقريباً متوقف شده است. در قرن 18 به سال 1756 ميلادي هنگامي كه جان اسميتون[5]مأمور بازسازي برج چراغ دريايي اديستون[6] گرديد، مطالعاتي را جهت دستيابي به يك سيمان مناسب انجام داد و به اين نتيجه رسيد كه بهترين سيمان وقتي بدست مي‌آيد كه در مخلوط آن از سنگ آهك و خاك رس استفاده شود. در سال 1824، ژوزف آسپدين[7] به اين نتيجه رسيد كه جهت بدست آوردن سيماني مناسب، مخلوط سنگ آهك و خاك رس بايد حرارت داده شود و بالاخره در سال 1845، آيزاك جانسون[8] سيمان پرتلند را به صورتي كه امروزه شناخته مي‌شود ، به نام خود ثبت كرد. امروره شيوه كلي توليد سيمان پرتلند بدين صورت است كه پس از استخراج مواد اوليه (سنگ آهك و خاك رس) و آماده كردن آنها، مخلوط را تا دماي بيش از حرارت مي‌دهند. حاصل اين فرايند كلينكر [9] است كه آن را پس از سرد شدن با 3 الي 4 درصد وزني سنگ گچ آسياب مي‌كنند تا پودر سيمان پرتلند بدست آيد. لازم به ذكر است نام پرتلند به جهت تشابه رنگ و كيفيت سيمان سخت شده با سنگ آهكي كه در اطراف شهر پرتلند در ناحيه دُرست[10] انگلستان وجود دارد، مورد استفاده قرار گرفته است.

مقاله سيمان  

2ـ2ـ توليد سيمان پرتلند

به طور كلي توليد سيمان پرتلند مراحل مختلفي دارد كه در ادامه به آن اشاره خواهند شد. لكن پيش از ذكر آنها بيان اين مطلب ضروري است كه صنعت سيمان داراي دو عيب عمده زير است:

1ـ مصرف انرژي بسيار بالا

2ـ ايجاد آلودگي محيط زيست

و محققين و صنعتگران همواره در تلاش جهت تغيير خط توليد به گونه‌اي هستند كه اين معايب تا حد امكان مرتفع گردد.

2ـ2ـ1ـ انتخاب محل براي احداث كارخانه

انتخاب محل مناسب جهت احداث كارخانه توليد سيمان با عوامل چندي در ارتباط است كه عبارتند از :

1ـ كارخانه به معادن مواد اوليه (سنگ آهك و خاك رس) نزديك باشد.

2ـ ظرفيت معادن مواد اوليه پاسخگوي نياز دراز مدت كارخانه باشند.

3ـ كيفيت مواد اوليه در حد قابل قبولي باشد.

4ـ كارخانه به قطبهاي مصرف نزديك باشد.

همانطور كه مشاهده مي‌شود، عوامل يك و چهار مربوط به هزينه حمل و نقل در صنعت سيمان است. از آنجا كه مواد اوليه به كارخانه و سيمان توليدي به قطبهاي مصرف بسيار بالاست، محل كارخانه بايد در جايي باشد كه اين هر دو مسافت حتي‌المقدور كمينه باشند. عوامل دو و سه نيز در ارتباط با انتخاب معادن مناسب جهت قرضه كارخانه است. يك معدن مناسب بايد اولاً از نظر كيفيت داراي مواد قابل قبولي باشد. ثانياً از نظر كميت بتواند حداقل بين 100 تا 150 سال مواد اوليه كارخانه را تأمين نمايد. در غير اين صورت ممكن است ساخت كارخانه از نظر اقتصادي به صرفه نباشد. از آنجا كه در ايران بيشتر سنگها آهكي به صورت رسوبي در قالب كوه هستند و در دشتهاي مجاور اين كوه‌ها معادن خاك رس موجود است. معمولاً حد فاصل اين كوه‌ها و دشتها محل مناسبي جهت احداث كارخانه است.

مقاله سيمان  

2ـ2ـ2ـ استخراج و انتقال مواد اوليه

جهت استخراج سنگ آهك معمولاً از عمليات آتش باري[11] استفاده مي‌شود. بدين صورت كه با استفاده از مواد منفجره قسمتهاي مورد نظر از كوه را منفجر مي‌كنند و سنگ آهك را به صورت قطعات سنگي درشت بدست مي‌آورند. همچنين در استخراج خاك رس نيز، به دليل سختي نسبتاً پايين معادن آن ، معمولاً از لودر(بيل مكانيكي[12])، بيلهاي مكانيكي پرقدرت[13] و بيلهاي كششي[14] استفاده مي‌شود. پس از استخراج مواد اوليه آنها را با استفاده از واگن، تسمه نقاله يا كاميونهاي ويژه حمل مواد اوليه به كارخانه منتقل مي‌‌كنند.

2ـ2ـ3ـ سنگ شكن[15]

سنگ آهكي كه از معدن بدست مي‌آيد، در بدو ورود به كارخانه ، به قسمت سنگ شكن منتقل مي‌شود. سنگ شكنها كه وظيفه خرد كردن قطعات بزرگ سنگ و ايجاد قطعات كوچكتر را بر عهده دارند، داراي انواع گوناگون همچون سنگ شكنهاي فكي[16]، چكشي[17] و دوراني[18] مي‌باشند. در زير سنگ شكنها ، سرند[19] اوليه وجود دارد كه خرده سنگهاي شكسته در سنگ شكن ، روي آن مي‌ريزند. قطعات مناسب خرده سنگها كه از سرند اوليه عبور كنند، به قسمت دپوي مصالح منتقل مي شوند و قطعات درشتي كه روي سرند باقي مي‌مانند، مجدداً به سنگ شكن باز مي‌ گردند .

2ـ2ـ4ـ دپوي[20]مصالح

مواد اوليه تا زمان مصرف در قسمتي از كارخانه انبار مي‌شوند . از آنجا كه مواد اوليه نسبتاً ناهمگن و غير يكنواخت است و سيمان توليدي بايد كاملاً يكنواخت باشد، شيوه انباشتن و برداشت مصالح به گونه‌اي است كه تا حدودي اين هدف را تامين كند. بدين منظور از روش ًباند همگن سازً استفاده مي‌شود. در اين روش ماشين مخصوصي كه داراي يك بازوي متحرك در بالاست، در طول قسمت دپو بر روي ريل حركت مي‌كند و مواد آماده شده را توسط تسمه نقاله به بالا منتقل كرده ، با استفاده از بازوي متحرك، در كنار مسير حركت خود تخليه مي‌كند. نتيجه اين عمل در طول حركت رفت و برگشتي ماشين، ايجاد يك خاكريز از مصالح مورد نظر در امتداد مسير حركت است. هر ماشين مي‌ تواند دو خاكريز در طرفين خود ايجاد كند و هر كارخانه بسته به حجم توليد، به تعدادي از اين ماشينها مجهز است.

در هر صورت مواد اوليه در لايه‌هاي افقي بر روي هم ذخيره مي‌شوند. در صورت برداشت با مقاطع عمودي، قسمت برداشتي تقريباً شامل كليه لايه‌ها خواهد بود.

؟

مقاله سيمان  

2ـ2ـ5ـ آسياب گلوله‌اي

در فرايند آماده سازي مواد اوليه جهت تهيه سيمان، بايد اين مواد كاملاً به شكل پودر درآيند. بدين منظور از آسياب گلوله‌اي[21](ساچمه‌اي) استفاده مي‌شود. آسياب گلوله‌اي استوانه‌اي است كه محور آن با افق زاويه كوچكي مي‌سازد وداراي ابعاد گوناگون همچون 10×4 متر است. داخل اين آسياب ، گلوله‌هايي است كه در قسمتهاي اوليه آن بزرگترند و هرچه به انتهاي آسياب نزديك شود، كوچكتر مي‌گردند. شيوه كار چنين است كه در حاليكه استوانه مي‌چرخد، اين مواد با گلوله‌ها بالا مي‌روند و از بالاترين نقطه سقوط مي‌كنند. توالي اين صعود و سقوط ، منجر به آسياب شدن مواد مي‌شود. مواد اوليه از قسمت ورودي آسياب داخل مي‌شوند و در اثر حركت چرخشي و شيب استوانه به سمت خروجي پيش مي‌روند و به صورت پودر از انتهاي آن خارج مي‌شوند. سنگ آهك و خاك رس هر يك در آسيابهاي جداگانه‌اي آسياب مي‌شوند و پودر آنها در سيلوهاي مخصوص نگهداري مي‌شود. تفاوت آسياب خاك رس با سنگ آهك آنست كه به دليل مرطوب بودن نسبي خاك رس، آسياب كردن آن با حرارت همراه است تا پودر خاك رس به صورت كاملاً خشك بدست آيد.

مقاله سيمان  

2ـ2ـ6ـ تهيه خوراك كوره

پس از آماده شدن پودر سنگ آهك وخاك رس ، نوبت به تهيه خوراك كوره مي‌رسد. اين عمل روشهاي گوناگوني دارد و بر همين اساس ، روشهاي مختلف توليد سيمان را دسته‌بندي مي‌كنند. بدين منظور چهار شيوه وجود دارد كه در ادامه به آنها اشاره مي‌گردد.

2ـ2ـ6ـ1ـ روش تر

داخل حوضچه‌هايي را از آب پر مي‌كنند و سنگ آهك ، خاك رس و ديگر تركيبات لازم را به نسبت معين به آن مي‌افزايند . يك بازوي مكانيكي هم‌زن وظيفه اختلاط مواد و جلوگيري از ته نشين شدن آنها را بر عهده دارد. البته ممكن است از دميدن هواي فشرده از زير حوضچه به داخل آن هم استفاده شود. از دوغاب بدست آمده نمونه برداي كرده ، در آزمايشگاه تجزيه مي‌كنند تا نسبت مواد در آن را تشخيص دهند. بدين ترتيب كمبود مواد و تركيبات در دوغاب را تعيين و با استفاده از سيلوهاي كمكي ، مواد لازم را به ميزان كافي اضافه مي‌ كنند تا دوغاب (لجن)[22]با تركيبات مناسب بدست آيد.

دوغاب آماده شده را به كوره پخت سيمان مي‌برند.