[ سیمان ]
- شروع کننده موضوع lovex5050
- تاریخ شروع
9395986
عضو جدید
سیمانکلمه سیمان از یک لغت لاتین به نام سی‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده ای است که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است. سیمان در صنایع ساختمانی در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفته می‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر و غیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان از مواد آهکی است. سیمانهای آهکی معمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شده‌اند که هم بهصورت طبیعی یافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند. تاریخچه اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی با استفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ، سیمان پرتلند به نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظ شباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلند در دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برای سیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ، آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید، استفاده می‌شود. ساختار سیمان اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ و آهک و آلومینا و سیلیسی که به صورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و با حرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در این مرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند که کلینکر نامیده می‌شود.
کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچ به‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همان سیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر و خشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا از روش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر را ایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است. ترکیبات شیمیایی 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 نظر گرفته می‌شوند که عبارتند از:
• سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S)
• دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO2=C2S)
• سه کلسیم آلومینات (3CaOAl2O3=C3A)
• چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl2O3Fe2O3)
که اختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشان می‌دهند. سیلیکاتهای 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 بهصورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتن اتمها، فرم بلوری و خواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.
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، که اکسیدهای سدیم و پتاسیم به نام اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ها با بعضی از سنگدانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.
وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) 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. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است و تأثیر 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. هیدراسیون سیمان ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود می‌آید.
دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام می‌گیرد. حرارت هیدراسیون همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.
برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.
هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان می‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.
همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا می‌کنند و C3S در 4 هفته سنین اولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.
آزمایشهای سیمان به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام می‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان. نرمی سیمان از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر می‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.
نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m2/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند. گیرش سیمان کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند می‌شود.
هیدراسیون سیمان
ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آب و پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان در مجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختی بوجود می‌آید.
دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام می‌گیرد.
حرارت هیدراسیون
همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیز حرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون در دمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابل اندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیر قابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.
برای سیمانهای پرتلند معمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90 در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیایی سیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالص سیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.
هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالری حرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یک عایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمان می‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برای هدف مشخصی مفید باشد.
همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا می‌کنند و C3S در 4 هفته سنین اولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیب در مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.
file:///E:/همجوشی%20هسته%20ای(Fusion)_files/show_image.php
آزمایشهای سیمان
به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولید کنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجام می‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را از کارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمان عمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.
نرمی سیمان
از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحت تمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی به ریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزتر می‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگر آن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیز باید مد نظر باشد.
نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا در استانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m2/kg). روشهای متداول و متفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران به شماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند.
گیرش سیمان
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنی تغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط به افزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان با افزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجه سانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمان کند می‌شود.
سیمان
سیمان
کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نامسی‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده ایاست که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.
سیمان در صنایع ساختمانی
در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفتهمی‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر وغیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان ازمواد آهکیاست. سیمانهای آهکیمعمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شده‌اند که هم بهصورت طبیعییافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند.
تاریخچه
اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی بااستفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ،سیمانپرتلندبه نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظشباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلنددر دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برایسیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ،آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید،استفاده می‌شود.
ساختار سیمان
اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ وآهکو آلومینا و سیلیسی که بهصورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و باحرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در اینمرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند کهکلینکرنامیده می‌شود.
کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچبه‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همانسیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر وخشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا ازروش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر راایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.
ترکیبات شیمیایی سیمان
مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت باهم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می‌آورند. معمولا چهار ترکیب عمدهبه‌عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می‌شوند که عبارتنداز:
· سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S)
· دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO2=C2S)
· سه کلسیم آلومینات (3CaOAl2O3=C3A)
· چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl2O3Fe2O3)
کهاختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشانمی‌دهند. سیلیکاتهای C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان درایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می‌باشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیباتکاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی بهصورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتناتمها، فرم بلوری وخواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.
ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند کهاز نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند کهعمدتا عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K2O،NaO2،که اکسیدهایسدیموپتاسیمبهنام اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ها بابعضی از سنگدانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.
وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیهندارند 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 تسهیلمی‌کند. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است وتأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم رامی‌سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب می‌بخشد.
مقدار و اندازهواقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیزکه عمدتا از ناخالصی‌های سنگ گچ حاصل می‌گردد، اندازه گیری می‌شود، تا حدود 1,5درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهکآزاد ومنیزیمآزاد را در مجاورت هوا نشان می‌دهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیریمی‌شود.
هیدراسیون سیمان
ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آبو پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان درمجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختیبوجود می‌آید.
دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام می‌گیرد.
حرارت هیدراسیون
همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیزحرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون دردمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابلاندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیرقابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.
برای سیمانهای پرتلندمعمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیاییسیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالصسیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.
هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالریحرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یکعایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمانمی‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برایهدف مشخصی مفید باشد.
همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا می‌کنند و C3S در 4 هفته سنیناولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیبدر مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.
آزمایشهای سیمان
به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولیدکنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجاممی‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را ازکارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمانعمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.
نرمی سیمان
از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحتتمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی بهریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزترمی‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون بهصرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگرآن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیزباید مد نظر باشد.
نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا دراستانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m2/kg). روشهای متداول ومتفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران بهشماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند.
گیرش سیمان
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنیتغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط بهافزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان باافزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجهسانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمانکند می‌شود.
سیمان
کلمه سیمان از یک لغت لاتین به نامسی‌منت ( cement ) گرفته شده است و ماده ایاست که دارای خاصیت چسبانندگی مواد به یکدیگر است و در حقیقت ، واسطه چسباندن است.
سیمان در صنایع ساختمانی
در صنایع ساختمانی ، سیمان به ماده ای گفتهمی‌شود که برای چسباندن مصالح مختلف به یکدیگر از قبیل سنگ و شن ، ماسه ، آجر وغیره بکار می‌رود و ترکیبات اصلی این سیمان ازمواد آهکیاست. سیمانهای آهکیمعمولا از ترکیبات سیلیکات و آلومیناتهای آهک تشکیل شده‌اند که هم بهصورت طبیعییافت می‌شوند و هم قابل تولید در کارخانجات سیمان‌سازی هستند.
تاریخچه
اگرچه از زمانهای بسیار گذشته اقوام و ملل مختلف به نحوی بااستفاده از سیمان در ساخت بنا سود می‌جستند، ولی اولین بار در سال 1824 ،سیمانپرتلندبه نام "ژوزف آسپدین" که یک معمار انگلیسی بود، ثبت شد. به لحاظشباهت ظاهری و کیفیت بتن‌های تولید شده از سیمانهای اولیه به سنگهای ناحیه پرتلنددر دورست انگلیس ، سیمان به نام سیمان پرتلند معروف شد و تا به امروز برایسیمانهایی که از مخلوط نمودن و حرارت دادن مواد آهکی و رسی و مواد حاوی سیلیس ،آلومینا و اکسید آهن و تولید کلینکر و نهایتا آسیاب نمودن کلینکر بدست می‌آید،استفاده می‌شود.
ساختار سیمان
اساسا سیمان با آسیاب نمودن مواد خام از قبیل سنگ وآهکو آلومینا و سیلیسی که بهصورت خاک رس و یا سنگهای رسی وجود دارد و مخلوط نمودن آنها با نسبتهای معین و باحرارت دادن در کوره‌های دوار تا حدود 1400درجه سانتی‌گراد بدست می‌آید. در اینمرحله ، مواد در کوره تبدیل به گلوله‌های تقریبا سیاه رنگی می‌شوند کهکلینکرنامیده می‌شود.
کلینکر پس از سرد شدن ، با مقداری سنگ گچبه‌منظور تنظیم گیرش ، مخلوط و آسیاب شده و پودر خاکستری رنگی حاصل می‌شود که همانسیمان پرتلند است. با توجه به نوع و کیفیت مواد خام ، سیمان با دو روش عمده‌تر وخشک تولید می‌شود، ضمن اینکه روشهای دیگری نیز وجود دارد. البته امروزه عمومـا ازروش خشک در تولید سیمان استفاده می‌شود، مگر در مواردی که مواد خام ، روش تر راایجاب کند، زیرا در روش خشک ، انرژی کمتری برای تولید مورد نیاز است.
ترکیبات شیمیایی سیمان
مواد خام مورد مصرف در تولید سیمان در هنگام پخت باهم واکنش نشان داده و ترکیبات دیگری را بوجود می‌آورند. معمولا چهار ترکیب عمدهبه‌عنوان عوامل اصلی تشکیل دهنده سیمان در نظر گرفته می‌شوند که عبارتنداز:
· سه کلسیم سیلیکات (3O2=C3S)
· دو کلسیم سیلیکات ( 2CaOSiO2=C2S)
· سه کلسیم آلومینات (3CaOAl2O3=C3A)
· چهار کلسیم آلومینو فریت (4CaOAl2O3Fe2O3)
کهاختصارا اکسیدهای CaO را با C و SiO2 را با S و Al2O3 را با A و Fe2O3 را با F نشانمی‌دهند. سیلیکاتهای C3S و C2S مهمترین ترکیبات سیمان درایجاد مقاومت خمیر سیمان هیدراته می‌باشند. در واقع سیلیکاتها در سیمان ، ترکیباتکاملا خالصی نیستند، بلکه دارای اکسیدهای جزئی بهصورت محلول جامد نیز می‌باشند. این اکسیدها اثرات قابل ملاحظه ای در نحوه قرار گرفتناتمها، فرم بلوری وخواص هیدرولیکی سیلیکاتها دارند.
ترکیبات دیگری نیز در سیمان وجود دارند کهاز نظر وزن قابل ملاحظه نیستند، ولی تأثیرات قابل ملاحظه ای در خواص سیمان دارند کهعمدتا عبارتند از: MgO،TiO2،Mn2O3،K2O،NaO2،که اکسیدهایسدیموپتاسیمبهنام اکسیدهای قلیایی شناخته شده‌اند. آزمایشها نشان داده است که این قلیائی‌ها بابعضی از سنگدانه‌ها واکنش نشان داده‌اند و حاصل این واکنش باعث تخریب بتن شده است. البته قلیائی‌ها در مقاومت بتن نیز اثر دارند.
وجود سه کلسیم آلو مینات (C3A) در سیمان نقش عمده ای در مقاومت سیمان به جزء در سنین اولیهندارند 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 تسهیلمی‌کند. میزان C4AF در سیمان هم در مقایسه با سه ترکیب دیگر کمتر است وتأثیر زیادی در رفتار سیمان ندارند، ولی در واکنش با گچ ، سولفو فریت کلسیم رامی‌سازد و وجود آن به هیدراسیون سیلیکاتها شتاب می‌بخشد.
مقدار و اندازهواقعی اکسیدها در ترکیبات انواع سیمان ، مختلف است. البته باقی مانده نامحلول نیزکه عمدتا از ناخالصی‌های سنگ گچ حاصل می‌گردد، اندازه گیری می‌شود، تا حدود 1,5درصد وزن در سیمان مجاز است. افت حرارتی نیز که دامنه کربناسیون و هیدراسیون آهکآزاد ومنیزیمآزاد را در مجاورت هوا نشان می‌دهد، تا حدود 3 الی 4 در صد وزن سیمان اندازه گیریمی‌شود.
هیدراسیون سیمان
ماده مورد نظر ما ملات یا خمیر سیمان است که با اختلاط آبو پودر سیمان ماده چسباننده ای می‌شود. در واقع سیلیکاتها و آلومیناتهای سیمان درمجاورت آب محصولی هیدراسیونی را تشکیل می‌دهند که کم‌کم با گذشت زمان ، جسم سختیبوجود می‌آید.
دو ترکیب عمده سیلیکاتی سیمان یعنی C3S و C2S عوامل عمده سخت شدن سیمان هستند و عمل هیدراسیون روی C3S سریعتر از C2S انجام می‌گیرد.
حرارت هیدراسیون
همانند هر واکنش شیمیایی ، هیدراسیون ترکیبات سیمان نیزحرارت‌زا است و به میزان حرارتی که در هر گرم از سیمان هیدراته در اثر هیدراسیون دردمای معینی تولید می‌گردد، حرارت هیدراسیون گفته می‌شود و به روشهای مختلفی قابلاندازه گیری است. درجه حرارت و دمائی که در آن عمل هیدزاسیون انجام می‌شود، تأثیرقابل ملاحظه ای در نرخ حرارت تولید شده است دارد.
برای سیمانهای پرتلندمعمولی ، حدود نصف کل حرارت تا سه روز و حدود 3,4 حرارت تا حدود 7 روز و تقریبا 90در صد حرارت در 6 ماه آزاد می‌شود. در واقع حرارت هیدراسیون بستگی به ترکیب شیمیاییسیمان دارد و تقریبا برابر است با مجموع حرارتهای ایجاد شده یکایک ترکیبات خالصسیمان ، اگر به صورت جداگانه هیدراته شود.
هر گرم از سیمان تقریبا 120 کالریحرارت آزاد می‌کند. چون هدایت حرارتی بتن کم است، لذا حرارت می‌تواند به‌عنوان یکعایق حرارتی عمل نماید. از طرف دیگر حرارت تولید شده بوسیله هیدراسیون سیمانمی‌تواند از یخ زدن آب در لوله‌های موئین بتن تازه ریخته شده جلوگیری نماید. بنابراین آگاهی به خواص حرارت‌زایی سیمان می‌تواند در انتخاب نوع مناسب سیمان برایهدف مشخصی مفید باشد.
همانطور که گفته شد، نقش اصلی در مقاومت سیمان C3S و C2S ایفا می‌کنند و C3S در 4 هفته سنیناولیه و C2S پس از آن مقاومت سیمان را ایجاد می‌کنند. نقش این دو ترکیبدر مقاومت سیمان پس از یک سال تقریبا مساوی می‌شود.
آزمایشهای سیمان
به لحاظ اهمیت کیفیت سیمان در ساختن بتن ، معمولا تولیدکنندگان ، آزمایشهای متعدد و استاندارد شده ای را برای کنترل کیفیت سیمان انجاممی‌دهند و بعضا نیز مصرف‌کنندگان برای اطمینان خاطر ، خواص سیمان تولید شده را ازکارخانجات درخواست می‌کنند و گاها نیز آزمایشهایی انجام می‌دهند. خواص فیزیکی سیمانعمدتا عبارتست از نرمی سیمان ، گیرش سیمان ، سلامت سیمان و مقاومت سیمان.
نرمی سیمان
از آنجا که هیدراسیون از سطح ذرات سیمان شروع می‌شود، مساحتتمامی سطح سیمان موجود در هیدراسیون شرکت دارند. بنابراین نرخ هیدراسیون بستگی بهریزی سیمان دارد و مثلا برای کسب مقاومت سریعتر نیز به سیمان نرم تر یا ریزترمی‌باشد. اما باید توجه داشت که همیشه یک سیمان نرم از نظر اقتصادی و فنی مقرون بهصرفه نیست، زیرا هزینه آسیاب کردن و اثرات بیش از حد نرم بودن سیمان بر خواص دیگرآن مانند نیاز بیشتر به گچ برای تنظیم گیرش ، کارآیی بتن تازه و سایر موارد نیزباید مد نظر باشد.
نرمی یکی از خواص عمده سیمان است که معمولا دراستانداردها با سطح مخصوص تعیین می‌شود (m2/kg). روشهای متداول ومتفاوتی برای تعیین نرمی سیمان در دنیا بکار گرفته می‌شود. استاندارد ملی ایران بهشماره 390 تعیین نرمی سیمان را مشخص می‌کند.
گیرش سیمان
کلمه گیرش برای سفت شدن خمیر سیمان بکار برده می‌شود، یعنیتغییر وضعیت از حالت مایع به جامد. گیرش به‌علت هیدراسیون C3S و C2A با افزایش دمای خمیر سیمان اتفاق می‌افتد. گیرش اولیه مربوط بهافزایش سریع دما و گیرش نهایی مربوط به دمای نهایی است. مدت زمان گیرش سیمان باافزایش درجه حرارت کاهش می‌یابد، ولی آزمایش نشان داده است که در دمای حدود 30 درجهسانتی‌گراد ، اثر معکوس را می‌توان مشاهده نمود. در درجات حرارت پائین ، گیرش سیمانکند می‌شود.
عملكرد سیمان چیست؟
عملكرد سیمان چیست؟
سیمان عبارت است از یك رسوب شیمیائی است كه بعد از رسوب‌گذاری دانه‌ها حفره‌های بین آنها را پر می‌كند و باعث اتصال آنها به یكدیگر می‌شود.
عملكرد سیمان چیست؟
سیمان عبارت است از یك رسوب شیمیائی است كه بعد از رسوب‌گذاری دانه‌ها حفره‌های بین آنها را پر می‌كند و باعث اتصال آنها به یكدیگر می‌شود.
پیش بینی مقاومت سیمان
پیش بینی مقاومت سیمان
خلاصه مقاومت سیمان در سنین مختلف، ملاک مهم کیفیت سیمان تلقی شده و برای ثبات و دوام ساختار آن در دراز مدت بسیار حیاتی است. معمولاً مقاومت سیمان در سنین مختلف توسط نمونه‌گیری‌های انجام شده و براساس روشهای تعریف شده در هنگام تولید، اندازه‌گیری می‌شود. به هر حال کاملاً محتمل است که محصول وارد شده به بازار و مصرف آن توسط مشتری، قبل از تعیین مقاومت نهائی در آزمایشگاه عرضه شده باشد.
این مقاله به بحث پیرامون راه‌های موجود برای پیش‌بینی مقاومت سیمان می‌پردازد به طوری‌که اقدامات تصحیحی و پیشگیرانه را در همان مراحل اولیه برای کاهش خسارت‌های احتمالی فراهم می‌کند. یک نمونه از عمر واقعی براساس مدل‌سازی‌های آماری ارائه شده است تا سودمندی مدل و نتایج آن را براساس اصول شیمی سیمان نشان دهد.
● مقدمه
سیمان ماده اصلی ساختمانی است که عمدتاً بهصورت بتن، ملات و یا اندود به‌کار برده می‌شود. ویژگی‌های کیفیت سیمان عبارت است از مشخصات فیزیکی و شیمیائی انواع سیمان که برای کاربرد نهائی آن بسیار حائز اهمیت است. این ویژگی‌ها به‌خوبی در استانداردهای ملی و بین‌المللی تعریف شده‌اند.
با این حال یک یا چند مشخصه آن به سایر خصوصیات دیگر ارجحیت دارد. برای مثال در هنگام استفاده سیمان بهصورت بتن، مقاومت مهمترین پارامتر کیفیت محسوب می‌ود تا آنکه بهصورت روکش و یا اندود استفاده شود. در عین حال برای استفاده کننده سیمان هم بسیار مهم است تا بر آورد قابل اعتمادی از این پارامترهائی که توسط نتایج واقعی نمونه‌برداری و آزمایش و یا سایر روشهای دیگر به‌دست می‌آید، داشته باشد. مهمترین جزء سیمان پرتلند، کلینکر است و بنابراین کیفیت سیمان همواره تحت تأثیر کلینکر و همچنین سایر افزودنی‌هائی است که در هنگام همسایشی با یکدیگر مخلوط می‌شوند. اما مهمترین قسمت مواردی که ذکر شد خواص شیمیائی و مینرالوژی کلینکر است که بستکی به ترکیبات شیمیائی و فاز تشکیل کلینکر در هنگام پخت و خنک شدن دارد. پس از تولید سیمان، خواص شیمیائی آن را می‌توان به سرعت با استفاده از آنالیزهای شیمیائی یا تجهیزاتی نظیر XRF یا XRD تعیین کرد. همچنین خواص فیزیکی اصلی سیمان را نیز می‌توان اندازه‌گیری کرد. مقاومت نهائی تنها بعد از گذشت ۲۸ روز تعیین می‌شود. برای انجام اقدامات تصحیحی و پیشگیرانه در مرحله اولیه باید پیشاپیش از داشتن بر آوردهای خوب غافل نماند.
● تعیین مقاومت هیدرولیکی سیمان
در روش موجود، نمونه‌های سیمان در فواصل زمانی معین گرفته شده و سپس بهصورت مکعب و یا منشورهائی درآورده می‌شوند تا براساس استانداردهای ملی مورد آزمایش قرار گیرند. در استادارد هندوستان مقاومت مورد نیاز در سنین ۳، ۷ و ۲۸ روزه تعریف شده‌اند. در بعضی موارد مقاومت سیمان پس از یک روز نیز تعریف و مشخص شده است. نتایج به‌دست آمده از مقاومت ۱ روزه سیمان نسبتاً زود است اما می‌تواند بیانگر رفتار آن بعد از ۲۸ روز باشد زیرا برای استفاده کننده سیمان مهم است که از قبل بتواند بر آوردی از مقاومت ۲۸ روزه سیمان داشته باشد. از این‌رو تلاش‌هائی در این زمینه انجام شده است.
Bentz و دیگران، روشی را برای برآرود و پیش‌بینی خواص فیزیکی و همچنین مقاومت سیمان ارائه کرده‌اند. این نظریه براساس ثبت خواص فیزیکی، مینرالوژی و شیمیائی سیمان با استفاده از آنالایزر توزیع ذرات و میکروسکوپ الکترونی شکل گرفته است. تصویر سپس با استفاده از مدل‌های ریاضی برای پیش‌بینی سینتیک هیدراسیون، انقباض، زمان گیرش، مقاومت فشاری و غیره مورد تحلیل قرار می‌گیرد.
نتایج برآورد شده کاملاً نزدیک به اندازه‌گیری‌های واقعی است. با این حال پیشگوئی‌ها با استفاده از این متدولوژی، مستلزم استفاده از میکروسکوپ الکترونی است که معمولاً در آزمایشگاه کارخانجات سیمان به‌ندرت پیدا می‌شود لذا باید به‌دنبال راه‌های ارزانتر بود.
Tsivilis به تشریح مدلی براساس رگرسیون پیش‌بینی مقاومت می‌پردازد. در مقاله حاضر برای پیش‌بینی مقاومت از مشابه همین روش استفاده شده است. از روش رگرسیون در یک کارخانه سیمان و برای پیش‌بینی یک نوع سیمان استفاده شده است.
خاطر نشان می‌شود که این نظریه بهصورت ژنریک است اما مدل آن تنها برای یک کوره و آسیاب سیمان طراحی شده است. از طرفی نیازمند پالایش‌های مستمر بوده تا شرایط عملیاتی غالب را نشان دهد.
پیش بینی مقاومت سیمان
خلاصه مقاومت سیمان در سنین مختلف، ملاک مهم کیفیت سیمان تلقی شده و برای ثبات و دوام ساختار آن در دراز مدت بسیار حیاتی است. معمولاً مقاومت سیمان در سنین مختلف توسط نمونه‌گیری‌های انجام شده و براساس روشهای تعریف شده در هنگام تولید، اندازه‌گیری می‌شود. به هر حال کاملاً محتمل است که محصول وارد شده به بازار و مصرف آن توسط مشتری، قبل از تعیین مقاومت نهائی در آزمایشگاه عرضه شده باشد.
این مقاله به بحث پیرامون راه‌های موجود برای پیش‌بینی مقاومت سیمان می‌پردازد به طوری‌که اقدامات تصحیحی و پیشگیرانه را در همان مراحل اولیه برای کاهش خسارت‌های احتمالی فراهم می‌کند. یک نمونه از عمر واقعی براساس مدل‌سازی‌های آماری ارائه شده است تا سودمندی مدل و نتایج آن را براساس اصول شیمی سیمان نشان دهد.
● مقدمه
سیمان ماده اصلی ساختمانی است که عمدتاً بهصورت بتن، ملات و یا اندود به‌کار برده می‌شود. ویژگی‌های کیفیت سیمان عبارت است از مشخصات فیزیکی و شیمیائی انواع سیمان که برای کاربرد نهائی آن بسیار حائز اهمیت است. این ویژگی‌ها به‌خوبی در استانداردهای ملی و بین‌المللی تعریف شده‌اند.
با این حال یک یا چند مشخصه آن به سایر خصوصیات دیگر ارجحیت دارد. برای مثال در هنگام استفاده سیمان بهصورت بتن، مقاومت مهمترین پارامتر کیفیت محسوب می‌ود تا آنکه بهصورت روکش و یا اندود استفاده شود. در عین حال برای استفاده کننده سیمان هم بسیار مهم است تا بر آورد قابل اعتمادی از این پارامترهائی که توسط نتایج واقعی نمونه‌برداری و آزمایش و یا سایر روشهای دیگر به‌دست می‌آید، داشته باشد. مهمترین جزء سیمان پرتلند، کلینکر است و بنابراین کیفیت سیمان همواره تحت تأثیر کلینکر و همچنین سایر افزودنی‌هائی است که در هنگام همسایشی با یکدیگر مخلوط می‌شوند. اما مهمترین قسمت مواردی که ذکر شد خواص شیمیائی و مینرالوژی کلینکر است که بستکی به ترکیبات شیمیائی و فاز تشکیل کلینکر در هنگام پخت و خنک شدن دارد. پس از تولید سیمان، خواص شیمیائی آن را می‌توان به سرعت با استفاده از آنالیزهای شیمیائی یا تجهیزاتی نظیر XRF یا XRD تعیین کرد. همچنین خواص فیزیکی اصلی سیمان را نیز می‌توان اندازه‌گیری کرد. مقاومت نهائی تنها بعد از گذشت ۲۸ روز تعیین می‌شود. برای انجام اقدامات تصحیحی و پیشگیرانه در مرحله اولیه باید پیشاپیش از داشتن بر آوردهای خوب غافل نماند.
● تعیین مقاومت هیدرولیکی سیمان
در روش موجود، نمونه‌های سیمان در فواصل زمانی معین گرفته شده و سپس بهصورت مکعب و یا منشورهائی درآورده می‌شوند تا براساس استانداردهای ملی مورد آزمایش قرار گیرند. در استادارد هندوستان مقاومت مورد نیاز در سنین ۳، ۷ و ۲۸ روزه تعریف شده‌اند. در بعضی موارد مقاومت سیمان پس از یک روز نیز تعریف و مشخص شده است. نتایج به‌دست آمده از مقاومت ۱ روزه سیمان نسبتاً زود است اما می‌تواند بیانگر رفتار آن بعد از ۲۸ روز باشد زیرا برای استفاده کننده سیمان مهم است که از قبل بتواند بر آوردی از مقاومت ۲۸ روزه سیمان داشته باشد. از این‌رو تلاش‌هائی در این زمینه انجام شده است.
Bentz و دیگران، روشی را برای برآرود و پیش‌بینی خواص فیزیکی و همچنین مقاومت سیمان ارائه کرده‌اند. این نظریه براساس ثبت خواص فیزیکی، مینرالوژی و شیمیائی سیمان با استفاده از آنالایزر توزیع ذرات و میکروسکوپ الکترونی شکل گرفته است. تصویر سپس با استفاده از مدل‌های ریاضی برای پیش‌بینی سینتیک هیدراسیون، انقباض، زمان گیرش، مقاومت فشاری و غیره مورد تحلیل قرار می‌گیرد.
نتایج برآورد شده کاملاً نزدیک به اندازه‌گیری‌های واقعی است. با این حال پیشگوئی‌ها با استفاده از این متدولوژی، مستلزم استفاده از میکروسکوپ الکترونی است که معمولاً در آزمایشگاه کارخانجات سیمان به‌ندرت پیدا می‌شود لذا باید به‌دنبال راه‌های ارزانتر بود.
Tsivilis به تشریح مدلی براساس رگرسیون پیش‌بینی مقاومت می‌پردازد. در مقاله حاضر برای پیش‌بینی مقاومت از مشابه همین روش استفاده شده است. از روش رگرسیون در یک کارخانه سیمان و برای پیش‌بینی یک نوع سیمان استفاده شده است.
خاطر نشان می‌شود که این نظریه بهصورت ژنریک است اما مدل آن تنها برای یک کوره و آسیاب سیمان طراحی شده است. از طرفی نیازمند پالایش‌های مستمر بوده تا شرایط عملیاتی غالب را نشان دهد.
ادامه...
ادامه...
F -Test
F -Test
●
ادامه...
●یک نمونه
به‌منظور استقرا مدل پیش‌بینی مقاومت، ۲۰ نمونه از سیمان پرتلند معمولی در طی ۲۰ روز از قسمت بارگیر خانه یک کارخانه سیمان گرفته شد. این نمونه‌ها سپس برای تعیین خواص شیمیائی و فیزیکی در یک آزمایشگاه استاندارد، مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. همه این تحلیل‌ها براساس استاندارد سیمان هندوستان انجام شد. جزئیات در جدول خواص فیزیکی و شیمیائی نمونه‌های سیمان نشان داده شده است.
آنالیز اندازه ذرات با استفاده از آنالایزر لیزری ذرات Cilas انجام شد. از آنجائی‌که ذرات نرمتر خصوصاً ذراتی که کوچکتر از ۳۲ میکرون هستند تأثیر قابل توجهی بر مقاومت سیمان می‌گذارند، گروه‌های فرعی دیگری نیز از ۳-۰، ۱۶-۳، ۲۴ -۱۶ و ۳۲ -۳ میکرون تشکیل شد. پارامتر موقعیت براساس توزیع Sperling - Bennet (RRSB) - Rosin -Remmler یعنی اندازه ذره با عبور ۲/۶۳% بوده و بیانگر جرم عبوری در سیستم سایش و در نتیجه ویژگی مهم سیمان از نظر خواص فیزیکی آن است.
عامل مهم دیگر تأثیر گذار بر تشکیل مقاومت سیمان، فاز ترکیب آن است.
در مقاله حاضر به چهار فاز مختلف توجه شده است. یعنی C۴,AF,C۳A,C۲S,C۳S و یک روش قابل اعتماد برآورد دقیق و قابل تولید مجدد فازهای سیمان و یا کلینکر، استفاده از روش XRD به همراه آنالیز Rietveld است.
در این روش نیازمند آنالیز ثابت نرم‌افزار Rietveld و XED هستیم. روش دیگر می‌تواند براساس آزایشات میکروسکوپی باشد. به‌دلیل کمبود این امکانات در آزمایشگاه سیمان، امکان اندازه‌گیری دقیق فازەهای معدنی دیگر فراهم نگردید. با اینحال برای اندازه‌گیری‌ها از فرمول بوگ (Bogue) برای تحلیل‌های عنصری استفاده گردید.
گزارش‌هائی که توسط سایر محققان ارائه شد است بیانگر ارائه نتایج بسیار دقیق تعیین فازها با استفاده از روش XRD و Rietveld است. گزارش آزمایشگاه Brucker با دستگاه پیشرفته X-Ray نشان داده است که بین نتایج بدست آمده به‌روش XRD و فرمول بوگ ۱۰% اختلاف و بین روش XRD و نتایج میکروسکوپی حداکثر ۳% اختلاف است. بنابراین دقت پیش‌بینی را می‌توان با استفاده از XRD و تحلیل Rietveld که امروزه به‌طور فزاینده‌ای در آزمایشگاه کارخانه سیمان برای تعیین فازها استفاده می‌شود، بهبود بخشید.
اطلاعات فوق با استفاده از تکنیک رگرسیون برای تعیین مقاومت ۷،۳ و ۲۸ روزه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در تمام تحلیل‌های رگرسیون، سطح مورد اعتماد ۹۵% بود. جزئیات در قسمت‌های دیگر نشان داده شده است.
الف) مقاومت ۳ روزه
از رگرسیون برای تعیین مقاومت ۳ روزه به‌عنوان متغیر وابسته و از خواص مختلف نام برده شده در جدول خواص فیزیکی و شیمیائی نمونه‌های سیمان به‌عنوان متغیرهای مستقل استفاده گردید. مناسب بودن روش رگرسیون با استفاده از روش تحلیل‌های واریانس (ANOVA) مورد ارزیابی قرار گرفت. مدل نهائی و جدول ANOVA در جدول آمار رگرسیون و تحلیل واریانس (سه روزه (ANOVA) نشان داده شده است. براسا انجام T-Test می‌توان مشاهده کرد که متغیرهای مستقل انتخاب شده، در سطح اعتماد ۵% قرار دارند.
F -Test
می‌توان مشاهده کرد که متغیرهای مستقل انتخاب شده، در سطح اعتماد ۵% قرار دارند.
F-Test رابطه محکم میان متغیرها را نشان می‌دهد.
F-Test رابطه محکم میان متغیرها را نشان می‌دهد.
همچنین می‌توان مشاهده کرد که نرمی ذرات (کوچکتر از ۳ میکرون) رابط منفی با مقاومت سیمان دارند حال آنکه نرمی و اندازه ذراتی که در محدوده ۳ تا ۱۶ میکرون قرار دارند ارتباط مثبت با مقاومت اولیه پیدا می‌کنند. به هر حال، نسبت آلیت به بلیت به‌نظر می‌رسد که تائید منفی بر مقاومت اولیه دارند. همه می‌دانیم که نقش عمده آلیت در مقاومت تولید سیمان است و این مورد می‌تواند نقش گمراه کننده آماری داشته باشد. همچنین فازها از تحلیل عناصر برآورد می‌شوند و در نتیجه نمی‌توانند به دقت XRD و آنالیز Rietveld باشند.
ب) مقاومت ۷ روزه
تحلیل واریانس (Anova) برای تعیین مقاومت ۷ روزه در جدول آمار گرسیون و تحلیل واریانس (هفت روزه) ANOVA نشان داده شده است. T-Test نشان می‌دهد که متغیرهای انتخاب شده بسیار مهم بوده و ارتباط قطعی میان متغیرهائی که توسط Test -F انجام شده، دارند.
ج) مقاومت ۲۸ روزه
F -Test
نشان می‌دهد که رابطه میان متغیرها بسیار محکم است و تصادفی نیستند. همچنین T-test نشان می‌دهد که متغیرهای انتخابی مستقل، کاملاً دراین امر دخالت دارند.
پارامترهائی که بر مقاومت ۲۸ تأثیر می‌گذارند عمدتاً نرمی و مینرالوژی آن است. می‌توان مشاهده کرد که C۲S، نرمی و محدوده ذرات بین ۳ تا ۳۲ میکرون به‌طور واضحی بر گسترش مقاومت تأثیر می‌گذارند در حالی‌که ذرات بسیار نرم (کوچکتر از ۳ میکرون) کاملاً تأثیر منفی دارند. با توجه به مدل‌های بالا که برای مقاومت ۷،۳ و ۲۸ روزه بدست آمده‌اند مقاومت اندازه‌گیری شده و مقاومت پیش‌بینی شده در نمودار نشان داده می‌شود.
پارامترهائی که بر مقاومت ۲۸ تأثیر می‌گذارند عمدتاً نرمی و مینرالوژی آن است. می‌توان مشاهده کرد که C۲S، نرمی و محدوده ذرات بین ۳ تا ۳۲ میکرون به‌طور واضحی بر گسترش مقاومت تأثیر می‌گذارند در حالی‌که ذرات بسیار نرم (کوچکتر از ۳ میکرون) کاملاً تأثیر منفی دارند. با توجه به مدل‌های بالا که برای مقاومت ۷،۳ و ۲۸ روزه بدست آمده‌اند مقاومت اندازه‌گیری شده و مقاومت پیش‌بینی شده در نمودار نشان داده می‌شود.
●
نتیجه
در این مقاله بر اهمیت برآورد مقاومت سیمان در سنین بالاتر و سنین اویه سیمان تأکید شده و روشی را برای پیش‌بینی عمر واقعی سنین ارائه می‌کند. از این روش می‌توان در کارخانجات سیمان برای تعیین دقیق و قابل اعتماد مقاومت سیمان خصوصاً در سنین بالاتر و همچنین اتخاذ تدابیر تصحیحی و پیشگیرانه در سنین پائین‌تر بهره گرفت.
توانائی این مدل‌ها بیانگر آن است که از مدل‌سازی آماری همراه با رگرسیون می‌توان برای این منظور استفاده کرد. دیده شده است که ماهیت این ارتباط ظریف برقرار شده یعنی مدل‌سازی آماری، کاملاً منطبق با اصول شیمی سیمان است، به‌جزء چند مورد خطاهای آماری. اما این امکان هم وجود دارد که به‌کمک XRD و آنالیز Rietveld در هنگام اندازه‌گیری فازهای سیمان، این خطاها را برطرف کرد.
منبع:
مجله ZKG، ۲۰۰۶-۶
ضرورت افزایش سرعت چرخش کوره های دوار سیمان
ضرورت افزایش سرعت چرخش کوره های دوار سیمان
● مقدمه
سرعت چرخش کوره‌های دوار سیمان یکی از متغیرهای فرآیند پخت است که در صورت مطالعه صحیح، می‌توان با افزایش آن راندمان فرآیند تولید کلینکر و سیمان را بهبود بخشید. این متغیرها یکی از پارامترهای کم و بیش نادیده گرفته شده در فرآیند پخت کلینکر استکه تاکنون بهبه‌مندی لازم از آن در زمینه‌های ارتقاء یکنواختی و ثبات در راهبری کوره، کنترل پیشرفته و مدرن و همچنین ارتقاء کیفیت کلینکر تولیدی، صورت نگرفته است.
در حال حاضر احساس نیاز و علاقه به افزایش سرعت دوران کوره‌ها مطرح و در حال گسترش است، لیکن شک و تردید و هراس بسیاری نیز در قبول مسئولیت و عهده‌دار شدن ایجاد تغییرات لازم وجود دارد. براساس تجربیات شرکت هامیلتون مزایای افزایش سرعت چرخش کوره‌ها بارها به‌طور عملی با اجراء تغییرات لازم در کوره‌های مختلف به اثبات رسیده است، هر چند موارد محدودی از ناکامی در رسیدن به اهداف موردنظر نیز وجود داشته است که عامل اصلی آن عدم انجام کامل کلیه تغییرات لازم برای بهره‌مندی از مزایای افزایش سرعت کوره بوده است. در گذشته، افزایش سرعت چرخش آنها، عملاً در سرعت‌های بالاتر مشاهده نشده و تأکید نگردیده است.
● دلایل و مایای افزایش سرعت چرخش کوره
با شناخت بیشتر سیستم‌های پری کلسیناسیون، وقوف به اینکه ورودی به این کوره‌ها ۸۵ تا ۹۰ درصد کلسیته شده و آماده دریافت دمای منطقه پخت می‌باشد، میسر گردید. علی‌رغم اینکه طول کوره در این سیستم به مراتب کوتاه‌تر از کوره‌های دوار خشک و بلند بود لیکن فاصله تا منطقه پخت به‌طور نسبی طولانی‌تر شده و مواد ورودی به منطقه پخت بیش از حد لازم آماده (OVer prepared) می‌گردید، در نتیجه این شرایط، ابعاد بلورهای آلیت (C۳S) افزایش یافته و واکنش‌پذیری (Reactivity) فازی کاهش پیدا کرده و مقاومت فشاری سیمان حاصل با بلین و C۳S معین، پائین‌تر می‌آید. به تبع این مطلب برای دستیابی به مقاومت فشاری موردنظر باید نرمی سیمان تولیدی و مقدار الیت آن افزایش می‌یافت، که این امر مستلزم پائین آمدن ظرفیت آسیای سیمان و مصرف انرژی بالاتر بود. امروزه انواع کلساینرها با بالاتر از ۶۰% سهم سوخت مصرفی از کل سوخت سیستم و در نتیجه کمتر از ۴۰% در مشعل اصلی به بازار عرضه شده‌اند.
کاهش سوخت در مشعل اصلی به معنی کاهش بار حرارتی و لذا کاهش تمرکز حرارتی در منطقه پخت می‌باشد. به عبارت دیگر، توزیع درجه حرارت در منطقه پخت کوره بسیار ملایم‌تر و این منطقه طولانی‌تر می‌گردد.
از آنجا که اقامت مواد در منطقه پخت به مدت طولانی، جنبه‌های منفی کیفیتی مانند رشد بلوری را به همراه داشته و با توجه به پائین بودن تمرکز حرارتی در این منطقه، از تأثیرات سرد کردن سریع و لذا خرد شدن بلورها کاسته می‌گردد.
حال چگونه می‌توان شرایط نامطلوب ذکر شده در مورد کیفیت محصول کوره‌های مجهز به سیستم پری کلسیناسیون را برطرف نمود؟ پاسخ این سؤال، افزایش سرعت چرخش کوره‌ها است. شایان ذکر است که افزایش سرعت چرخش کوره به مفهوم افزایش نسبت سرعت دوران به خوراک کوره نیز می‌باشد.. از طرفی، افزایش در نسبت مزبور موجب کاهش ضخامت بستر مواد در داخل کوره و به تبع آن بهبود در کیفیت انتقال حرارت بین گاز و مواد می‌گردد. ضمناً شرایط یاد شده منجر به ورود مواد آماده نشده (Less well - prepared feed) به منطقه پخت خواهد گردید. که به یک شعله داغ و کوتاه برای اتمام فرآیند پخت نیازمنداست. نتیجه نهائی، داشتن یک منطقه پخت کوتاه می‌باشد.
در صورتی‌که مقدار خوراک تغذیه شده به کوره ثابت فرض شود، افزایش دور آن می‌تواند موجب افزایش سهولت در راهبری سیستم و همچنین بروز تغییرات ذیل می‌گردد:
۱) کوتاه نمودن طول منطقه پخت که به‌طور معمول در حد ۵۰% خواهد بود.
۲) کاهش مقدار گاز آلاینده NO۴ در گازهای خروجی از کوره
۳) بهبود در کیفیت کلینکر از طریق:
- کاهش اندازه فاز آلیت (C۳S)
- افزایش در کمیت و کیفیت فاز بلیت اولیه (a-C۲S)
- فراهم نمودن شرایط خنک شدن سریع کلینکر و کاهش غبار (Dusting) در ناحیه خروجی کوره.
- بهبود در تبخیر قلیائی‌ها
۴) افزایش در توان و ظرفیت سایش کلینکر به میزان ۱۵%
۵) افزایش توان تولیدی کوره به میزان ۱۰ تا ۲۰ درصد
۶) فراهم نمودن امکان مصرف و برگرداندن ۹۰ تا ۱۰۰ درصد غبار کوره (غبار فیلتر) به درون کوره با روش تزریق از طریق مشعل (کوره‌های تر)
● امتیازات سریع خنک کردن کلینکر
۱) ترک‌های تنش‌دار ایجاد شده قابلیت سایش کلینکر را افزایش می‌دهد.
۲) فازهای آلیت، تجزیه نمی‌شوند.
۳) به‌دلیل ریز بودن دانه‌های MgO پریکلاژ، انبساط MgO از بین می‌رود.
۴) به‌دلیل کم بودن واکنش C۳A کم تبلور نسبت به C۳A متبلور، گیرش سیمان به کندی صورت می‌پذیرد.
۵) به‌دلیل وجود درصد زیادی از a-C۳S، مقاومت سیمان بالا می‌رود.
ضرورت افزایش سرعت چرخش کوره های دوار سیمان
● مقدمه
سرعت چرخش کوره‌های دوار سیمان یکی از متغیرهای فرآیند پخت است که در صورت مطالعه صحیح، می‌توان با افزایش آن راندمان فرآیند تولید کلینکر و سیمان را بهبود بخشید. این متغیرها یکی از پارامترهای کم و بیش نادیده گرفته شده در فرآیند پخت کلینکر استکه تاکنون بهبه‌مندی لازم از آن در زمینه‌های ارتقاء یکنواختی و ثبات در راهبری کوره، کنترل پیشرفته و مدرن و همچنین ارتقاء کیفیت کلینکر تولیدی، صورت نگرفته است.
در حال حاضر احساس نیاز و علاقه به افزایش سرعت دوران کوره‌ها مطرح و در حال گسترش است، لیکن شک و تردید و هراس بسیاری نیز در قبول مسئولیت و عهده‌دار شدن ایجاد تغییرات لازم وجود دارد. براساس تجربیات شرکت هامیلتون مزایای افزایش سرعت چرخش کوره‌ها بارها به‌طور عملی با اجراء تغییرات لازم در کوره‌های مختلف به اثبات رسیده است، هر چند موارد محدودی از ناکامی در رسیدن به اهداف موردنظر نیز وجود داشته است که عامل اصلی آن عدم انجام کامل کلیه تغییرات لازم برای بهره‌مندی از مزایای افزایش سرعت کوره بوده است. در گذشته، افزایش سرعت چرخش آنها، عملاً در سرعت‌های بالاتر مشاهده نشده و تأکید نگردیده است.
● دلایل و مایای افزایش سرعت چرخش کوره
با شناخت بیشتر سیستم‌های پری کلسیناسیون، وقوف به اینکه ورودی به این کوره‌ها ۸۵ تا ۹۰ درصد کلسیته شده و آماده دریافت دمای منطقه پخت می‌باشد، میسر گردید. علی‌رغم اینکه طول کوره در این سیستم به مراتب کوتاه‌تر از کوره‌های دوار خشک و بلند بود لیکن فاصله تا منطقه پخت به‌طور نسبی طولانی‌تر شده و مواد ورودی به منطقه پخت بیش از حد لازم آماده (OVer prepared) می‌گردید، در نتیجه این شرایط، ابعاد بلورهای آلیت (C۳S) افزایش یافته و واکنش‌پذیری (Reactivity) فازی کاهش پیدا کرده و مقاومت فشاری سیمان حاصل با بلین و C۳S معین، پائین‌تر می‌آید. به تبع این مطلب برای دستیابی به مقاومت فشاری موردنظر باید نرمی سیمان تولیدی و مقدار الیت آن افزایش می‌یافت، که این امر مستلزم پائین آمدن ظرفیت آسیای سیمان و مصرف انرژی بالاتر بود. امروزه انواع کلساینرها با بالاتر از ۶۰% سهم سوخت مصرفی از کل سوخت سیستم و در نتیجه کمتر از ۴۰% در مشعل اصلی به بازار عرضه شده‌اند.
کاهش سوخت در مشعل اصلی به معنی کاهش بار حرارتی و لذا کاهش تمرکز حرارتی در منطقه پخت می‌باشد. به عبارت دیگر، توزیع درجه حرارت در منطقه پخت کوره بسیار ملایم‌تر و این منطقه طولانی‌تر می‌گردد.
از آنجا که اقامت مواد در منطقه پخت به مدت طولانی، جنبه‌های منفی کیفیتی مانند رشد بلوری را به همراه داشته و با توجه به پائین بودن تمرکز حرارتی در این منطقه، از تأثیرات سرد کردن سریع و لذا خرد شدن بلورها کاسته می‌گردد.
حال چگونه می‌توان شرایط نامطلوب ذکر شده در مورد کیفیت محصول کوره‌های مجهز به سیستم پری کلسیناسیون را برطرف نمود؟ پاسخ این سؤال، افزایش سرعت چرخش کوره‌ها است. شایان ذکر است که افزایش سرعت چرخش کوره به مفهوم افزایش نسبت سرعت دوران به خوراک کوره نیز می‌باشد.. از طرفی، افزایش در نسبت مزبور موجب کاهش ضخامت بستر مواد در داخل کوره و به تبع آن بهبود در کیفیت انتقال حرارت بین گاز و مواد می‌گردد. ضمناً شرایط یاد شده منجر به ورود مواد آماده نشده (Less well - prepared feed) به منطقه پخت خواهد گردید. که به یک شعله داغ و کوتاه برای اتمام فرآیند پخت نیازمنداست. نتیجه نهائی، داشتن یک منطقه پخت کوتاه می‌باشد.
در صورتی‌که مقدار خوراک تغذیه شده به کوره ثابت فرض شود، افزایش دور آن می‌تواند موجب افزایش سهولت در راهبری سیستم و همچنین بروز تغییرات ذیل می‌گردد:
۱) کوتاه نمودن طول منطقه پخت که به‌طور معمول در حد ۵۰% خواهد بود.
۲) کاهش مقدار گاز آلاینده NO۴ در گازهای خروجی از کوره
۳) بهبود در کیفیت کلینکر از طریق:
- کاهش اندازه فاز آلیت (C۳S)
- افزایش در کمیت و کیفیت فاز بلیت اولیه (a-C۲S)
- فراهم نمودن شرایط خنک شدن سریع کلینکر و کاهش غبار (Dusting) در ناحیه خروجی کوره.
- بهبود در تبخیر قلیائی‌ها
۴) افزایش در توان و ظرفیت سایش کلینکر به میزان ۱۵%
۵) افزایش توان تولیدی کوره به میزان ۱۰ تا ۲۰ درصد
۶) فراهم نمودن امکان مصرف و برگرداندن ۹۰ تا ۱۰۰ درصد غبار کوره (غبار فیلتر) به درون کوره با روش تزریق از طریق مشعل (کوره‌های تر)
● امتیازات سریع خنک کردن کلینکر
۱) ترک‌های تنش‌دار ایجاد شده قابلیت سایش کلینکر را افزایش می‌دهد.
۲) فازهای آلیت، تجزیه نمی‌شوند.
۳) به‌دلیل ریز بودن دانه‌های MgO پریکلاژ، انبساط MgO از بین می‌رود.
۴) به‌دلیل کم بودن واکنش C۳A کم تبلور نسبت به C۳A متبلور، گیرش سیمان به کندی صورت می‌پذیرد.
۵) به‌دلیل وجود درصد زیادی از a-C۳S، مقاومت سیمان بالا می‌رود.
ادامه...
ادامه...
● موارد عملی افزایش سرعت چرخش کوره
در خصوص مزایای افزایش سرعت چرخش کوره و ارتباط آن با افزایش تولید (افزایش بار کوره) به چند مورد عملی می‌پردازیم:
شرکت سیمان Saurashtra با مسئولیت محدود با ظرفیت سالانه ۲/۱ میلیون تن، در ۱۷ کیلومتری دریای Arabian در Ranavav واقع در غرب هند در ایالت Gujarat واقع شده است. این شرکت با کسب مقام اول در صنعت سیمان هند به‌دلیل اتخاذ جدیدترین روش بهینه‌سازی فنی به شهرت رسیده است. در این کارخانه به‌منظور گسترش مداوم نیروی انسانی، طرحی در حال اجراء است که با حمایت و تعهد مدیریت عالی، مبادرت به ایجاد یک تیم متعهد و مدیران متخصص و تکنسین‌هائی نموده است که تلاش می‌کنند این کارخانه را به بالاترین کارائی رسانده و بیشترین رقابت را ایجاد کنند. در سال ۱۹۸۴ شرکت SCL یک کوره پیش‌گرمکن‌دار ۴ مرحله‌ای (دارای کلساینر L.L.C) با فرآیند خشک (ساخت شرکت فولر) را به ظرفیت روزانه ۲۵۰۰ تن، راه‌اندازی نمود.
تا پایان سال ۱۹۹۵ به‌منظور افزاشی ظرفیت رزوانه تا ۳۳۵۰ تن، یک سری تغییرات اساسی در سیستم‌های کارخانه، از جمله کوره آن صورت گرفت. حداکثر سرعت چرخش کوره متناسب با زیاد شدن بازده کوره به ۶/۳ دور در دقیقه افزایش یافت. در مرحله بعد، بدون تعویض ماشین‌آلات اصلی، ظرفیت کوره آن را به ۳۷۵۰ تن در روز افزایش دادند که در این مرحله به‌دلیل نیاز شدید به بالا بردن سرعت کوره جهت هماهنگی با میزان ریزش مواد، حداکثر سرعت چرخش کوره به ۴/۴ دور در دقیقه افزایش یافت.
کارخانه Zlanta Panga در بلغارستان در ۹۰ کیلومتری شمال صوفیه واقع شده است. تولید کلینکر این کارخانه از سال ۱۹۶۶ با دو کوره کوچک (به ابعاد ۵۱m٭ ۶/۳ با فرآیند خشک) هر یک با ظرفیت اسمی ۵۰۰ تن در روز آغاز شد. دو سال بعد سه کوره (به ابعاد ۶۰m٭۴۰ با فرآیند خشک) هر یک با ظرفیت اسمی ۱۰۰۰ تن در روز در این کارخانه راه‌اندازی شد. در سال ۱۹۷۸ کارخانه Zlanta به حداکثر ظرفیت تولید خود که برابر بود با ۱ (یک) میلیون تن در سال، نائل شد. سپس تویلد آن طی سال ۱۹۹۰ حدود ۴۰۰ تن در سال کاهش یافت، در سال ۱۹۹۸ گروه هیدلبرگر بیشتر سهام این کارخانه را خریداری نمود. اگرچه تجهیزات این کارخانه به‌دلیل شرایط نامناسب و کافی نبودن سرمایه از کارآئی خوبی برخوردار نبود. پس از بررسی جزئیات طرح، بازسازی و بهینه‌سازی آن اجراء شد. در آغاز سال ۱۹۹۹ کوره‌های ۱ تا ۳ برداشته شد تا کوره ۴ که یکی از بهترین دپارتمان‌های این پروژه است، ساخته شود. یکی از اهداف اصلی این پروژه، افزایش ظرفیت به بیش از ۱۳۵۰ تن در روز بود. برای رسیدن به ظرفیت کوره به بیش از ۱۳۵۰ تن در روز، هوای اضافی و غبار باید گرفته شده و وضعیت مکانیکی کوره بهینه‌سازی می‌شد. ضروری بود تا بهینه‌سازی‌هائی از جمله افزایش سرعت کوره از ۸/۱ به ۵/۲ دور در دقیقه در کوره انجام شود.
مراجع
۱) International Cement Review, September ۱۹۹۹ ۲) World Cement, November ۲۰۰۰ ۳) International Cement Review, January ۲۰۰۰۱۴) ماهنامه سیمان، آذرماه ۱۳۷۸. ۵) World Cement, August ۱۹۹۹
ادامه...
● موارد عملی افزایش سرعت چرخش کوره
در خصوص مزایای افزایش سرعت چرخش کوره و ارتباط آن با افزایش تولید (افزایش بار کوره) به چند مورد عملی می‌پردازیم:
شرکت سیمان Saurashtra با مسئولیت محدود با ظرفیت سالانه ۲/۱ میلیون تن، در ۱۷ کیلومتری دریای Arabian در Ranavav واقع در غرب هند در ایالت Gujarat واقع شده است. این شرکت با کسب مقام اول در صنعت سیمان هند به‌دلیل اتخاذ جدیدترین روش بهینه‌سازی فنی به شهرت رسیده است. در این کارخانه به‌منظور گسترش مداوم نیروی انسانی، طرحی در حال اجراء است که با حمایت و تعهد مدیریت عالی، مبادرت به ایجاد یک تیم متعهد و مدیران متخصص و تکنسین‌هائی نموده است که تلاش می‌کنند این کارخانه را به بالاترین کارائی رسانده و بیشترین رقابت را ایجاد کنند. در سال ۱۹۸۴ شرکت SCL یک کوره پیش‌گرمکن‌دار ۴ مرحله‌ای (دارای کلساینر L.L.C) با فرآیند خشک (ساخت شرکت فولر) را به ظرفیت روزانه ۲۵۰۰ تن، راه‌اندازی نمود.
تا پایان سال ۱۹۹۵ به‌منظور افزاشی ظرفیت رزوانه تا ۳۳۵۰ تن، یک سری تغییرات اساسی در سیستم‌های کارخانه، از جمله کوره آن صورت گرفت. حداکثر سرعت چرخش کوره متناسب با زیاد شدن بازده کوره به ۶/۳ دور در دقیقه افزایش یافت. در مرحله بعد، بدون تعویض ماشین‌آلات اصلی، ظرفیت کوره آن را به ۳۷۵۰ تن در روز افزایش دادند که در این مرحله به‌دلیل نیاز شدید به بالا بردن سرعت کوره جهت هماهنگی با میزان ریزش مواد، حداکثر سرعت چرخش کوره به ۴/۴ دور در دقیقه افزایش یافت.
کارخانه Zlanta Panga در بلغارستان در ۹۰ کیلومتری شمال صوفیه واقع شده است. تولید کلینکر این کارخانه از سال ۱۹۶۶ با دو کوره کوچک (به ابعاد ۵۱m٭ ۶/۳ با فرآیند خشک) هر یک با ظرفیت اسمی ۵۰۰ تن در روز آغاز شد. دو سال بعد سه کوره (به ابعاد ۶۰m٭۴۰ با فرآیند خشک) هر یک با ظرفیت اسمی ۱۰۰۰ تن در روز در این کارخانه راه‌اندازی شد. در سال ۱۹۷۸ کارخانه Zlanta به حداکثر ظرفیت تولید خود که برابر بود با ۱ (یک) میلیون تن در سال، نائل شد. سپس تویلد آن طی سال ۱۹۹۰ حدود ۴۰۰ تن در سال کاهش یافت، در سال ۱۹۹۸ گروه هیدلبرگر بیشتر سهام این کارخانه را خریداری نمود. اگرچه تجهیزات این کارخانه به‌دلیل شرایط نامناسب و کافی نبودن سرمایه از کارآئی خوبی برخوردار نبود. پس از بررسی جزئیات طرح، بازسازی و بهینه‌سازی آن اجراء شد. در آغاز سال ۱۹۹۹ کوره‌های ۱ تا ۳ برداشته شد تا کوره ۴ که یکی از بهترین دپارتمان‌های این پروژه است، ساخته شود. یکی از اهداف اصلی این پروژه، افزایش ظرفیت به بیش از ۱۳۵۰ تن در روز بود. برای رسیدن به ظرفیت کوره به بیش از ۱۳۵۰ تن در روز، هوای اضافی و غبار باید گرفته شده و وضعیت مکانیکی کوره بهینه‌سازی می‌شد. ضروری بود تا بهینه‌سازی‌هائی از جمله افزایش سرعت کوره از ۸/۱ به ۵/۲ دور در دقیقه در کوره انجام شود.
مراجع
۱) International Cement Review, September ۱۹۹۹ ۲) World Cement, November ۲۰۰۰ ۳) International Cement Review, January ۲۰۰۰۱۴) ماهنامه سیمان، آذرماه ۱۳۷۸. ۵) World Cement, August ۱۹۹۹
تکنولوژی سردکردن کلینکر ضمن رعایت خواص سیمان
تکنولوژی سردکردن کلینکر ضمن رعایت خواص سیمان
در تولید کلینکر، گرمای بازیافت شده اثرگذاری بسیار مهمی در مصرف انرژی در پی دارد. خنک‌کن‌ها در ده سال گذشته همراه با تکنولوژی خود پیشرفت نموده و در فرآیند تولید کلینکر اثرات مهمی به‌جا گذاشته است ترکیبات و خواص کلینکر تابعی از نحوه سرد شدن در خنک‌کن‌ها و تأثیرات هوای موردنیاز سوخت که توسط گرمای بازیافت شده از خنککن و با درجه حرارت بالای ۱۲۰۰ بوده مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
مقاله یاد شده نگاهی اجمالی بر تکنولوژی و توسعه خنک‌کن‌ها و نهایتاً اثرات آن بر خواص سیمان بررسی می‌گردد.
● مقدمه
جهت سردکن کلینکر عموماً از خنککن شبکه‌ای (گریت) ساتالایت و روتوری استفاده می‌گردد. در راستای توسعه خنککن در دهه‌های هفتاد و هشتاد، خنک‌کن‌های g در راستای خنک کردن مضاعف کلینکر مرسوم تا بتوان اپوریشن توسعه خنک‌کن‌ها را بدون هوای خروجی ادامه داد و در این عصر و دوره چنین به‌نظر می‌رسید که زمان خنک‌کن‌های شبکه‌ائی به پایان رسیده است. به لحاظ اینکه جریان هوای خنک در ساتالایت‌ها و خنککن روتوری برعکس مواد بود، می‌توان نتیجه گرفت که غبارزدائی انجام شده و از هزینه آنان کاسته می‌شود.
اما گرمای بالای کلینکر و هدر رفتن آن را می‌بایست مدنظر داشت. با افزایش تولید و توسعه پیش کلسینه‌ها با استفاده از هوای ثالینه، موارد بالا فراموش گردید. در زمان حال اینک خنک‌کن‌های شبکه‌ائی رول اصلی در نحوه سرد کردن بازی می‌کنند. بین سال‌های ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۶ در دنیا بالغ بر ۱۸۰ خنککن جدید ساخته و ۱۸۸ عدد نیز مدرنیز گردید.
در ساخت جدید تماماً خنک‌کن‌های شبکه‌ای بودند. اکثر خنک‌کن‌ها در قاره آسیا و حتی با بازده ۱۱۰۰T/d بودند.
خنککن ساتالایتی فقط برای تولیدات سه هزار تنی ساخته شدند. و تنها در سال‌های ذکر شده فقط یک خنککن روتوری نصب گردید.
در اروپا و آمریکا که سرمایه‌گذاری در صنعت به‌سوی مدرنیزه کردن تأسیسات متداول می‌باشد. خنک‌کن‌های لوله‌ائی وساتالایت بدون پیش کلسینه رل اصلی بازی می‌کنند. بنابراین تغییرات ساخت به سمت خنککن شبکه‌ائی هزینه‌ائی بالا در پی خواهد داشت و این مهم در صورتی انجام می‌شود که تولید افزایش یابد و یک پیش کلسینه نیز در مدار قرار گیرد. لازم به ذکر است تغییر در گریت‌ها نیز تنها با ساخت و هوادهی خانه اول گریت‌ها ادامه پیدا می‌کند. این مقاله بیشتر جدیدترین توسعه تکنولوژی خنک‌کن‌های شبکه‌ائی (گریت) پوشش می‌دهد.
● الزامات خنککن:
وقتی انسان منطقه خنککن یک کوره را از جهات انرژی و ماتریل مورد بررسی قرار می‌دهد. به سه بخش برخورد می‌کنیم:
در بخش پیش خنککن (Precooling Zone) کلینکر در کوره توسط هوای ثانویه از درجه حرارت (Sintering) به ۱۲۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه رسیده و خنک‌تر می‌گردد. در بخش (Recuperation) هوای سوخت گرم گردیده و تأثیرات حرارتی خاصی بر کلینکر می‌گذارد. در قسمت سرد نهایتاً کلینکر به درجه حرارت پایانی خود رسیده و کاملاً سرد می‌گردد و این هوا وارد عملیات سوخت نمی‌شود و از خنککن خارج می‌گردد.
▪ خواسته‌هائی که در محدوده‌های خنککن می‌توان داشت بهصورت اجمالی شامل:
- امکان سریع سرد شدن در پیش خنککن.
- بازیافت حرارت بالائی از کلینکرهای داغ تولیدی.
- سرد شدن مناسب کلینکر.
- امکانات ماندگاری و استفاده بالا از خنککن.
- امکان قابل تنظیم و ساده خنککن.
از گرمای بازیافته شده از خنککن جهت گرم کردن هوای مورد نیاز سوخت در کوره و کالسیناتور به‌عنوان هوای ثانویه و ثالثیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. و گرمای باقی مانده کلینکر از طریق هوای خروجی خارج می‌گردد.
در حالت‌هائی نیز می‌توان آخرین گرمای موجود توسط هوای خروجی جهت خشک کردن مواد دیگر به‌کار برد. البته لازم به ذکر است که هوای مورد نیاز خنککن نبایستی کاهش داشته باشد زیرا اثراتی در حمل و انتقال و انبار کردن آنها خواهد داشت و اگر این را از نظر دور کنیم می‌بایست تحمل عواقب گرمای هوای خروجی را از نظر دور کنیم می‌بایست تحمل عواقب گرمای هوای خروجی را داشته باشیم.
تا چندین سال پیش خنک‌کن‌هائی که با جریان هوای متقابل کار می‌کردند به گریت‌ها ترجیح داشتند با توجه به حرارت زیاد و اثرگذاری بر صفحات خنککن و خرابی آنها تلاش گردید که نحوه تکنولوژی دارای تغییراتی گردد و بهصورت هدفمند به صفحات و زیگمنت‌هائی که تحت فشار حرارتی بودند، هوا بهصورت مستقیم برخورد نماید و از توقفات ناخواسته جلوگیری به عمل آید. اپوریشن و راهبری کالسیناتور، کوره و خنککن بهصورت زنجیروار از جریان انرژی کلینکر ورودی به خنککن، هوای از پیش گرم شده ثانویه و ثالثیه و همچنین سیکل گردوغبار کلینکر به هم ارتباط کامل دارند.
بنابراین این سهم هوای از پیش گرم شده جهت سوخت به کل انرژی در منطقه (Sinteriny) بین ۲۰ تا ۳۰ درصد می‌باشد.
بنابراین یک تغییر و نوسان در اپوریشن کوره اثر بیشتری در خنک کن داشته و نهایتاً این مهم بر کوره تحمیل می‌گردد. بنابراین یک تنظیم خوب خنککن وظیفه دارد که ضمن توزیع کلینکر در داخل خنککن و برقراری هوای گرم مورد نیاز کوره از بحران پیش آمده جلوگیری به‌عمل آید امروزه طبق تنظیمات متداول سعی می‌شود، از طریق تنظیم سرعت گریت برابر فشار در خانه اول این مهم صورت پذیرد. البته این بخشی از کار می‌باشد بیشترین مراحل از طریق ماشین‌آلات ضمن هوادهی مستقیم به زیگمنت‌های تحت حرارت و بخش‌های خنککن و نیز تنظیم صحیح سرعت خنککن انجام خواهد پذیرفت.
تکنولوژی سردکردن کلینکر ضمن رعایت خواص سیمان
در تولید کلینکر، گرمای بازیافت شده اثرگذاری بسیار مهمی در مصرف انرژی در پی دارد. خنک‌کن‌ها در ده سال گذشته همراه با تکنولوژی خود پیشرفت نموده و در فرآیند تولید کلینکر اثرات مهمی به‌جا گذاشته است ترکیبات و خواص کلینکر تابعی از نحوه سرد شدن در خنک‌کن‌ها و تأثیرات هوای موردنیاز سوخت که توسط گرمای بازیافت شده از خنککن و با درجه حرارت بالای ۱۲۰۰ بوده مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
مقاله یاد شده نگاهی اجمالی بر تکنولوژی و توسعه خنک‌کن‌ها و نهایتاً اثرات آن بر خواص سیمان بررسی می‌گردد.
● مقدمه
جهت سردکن کلینکر عموماً از خنککن شبکه‌ای (گریت) ساتالایت و روتوری استفاده می‌گردد. در راستای توسعه خنککن در دهه‌های هفتاد و هشتاد، خنک‌کن‌های g در راستای خنک کردن مضاعف کلینکر مرسوم تا بتوان اپوریشن توسعه خنک‌کن‌ها را بدون هوای خروجی ادامه داد و در این عصر و دوره چنین به‌نظر می‌رسید که زمان خنک‌کن‌های شبکه‌ائی به پایان رسیده است. به لحاظ اینکه جریان هوای خنک در ساتالایت‌ها و خنککن روتوری برعکس مواد بود، می‌توان نتیجه گرفت که غبارزدائی انجام شده و از هزینه آنان کاسته می‌شود.
اما گرمای بالای کلینکر و هدر رفتن آن را می‌بایست مدنظر داشت. با افزایش تولید و توسعه پیش کلسینه‌ها با استفاده از هوای ثالینه، موارد بالا فراموش گردید. در زمان حال اینک خنک‌کن‌های شبکه‌ائی رول اصلی در نحوه سرد کردن بازی می‌کنند. بین سال‌های ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۶ در دنیا بالغ بر ۱۸۰ خنککن جدید ساخته و ۱۸۸ عدد نیز مدرنیز گردید.
در ساخت جدید تماماً خنک‌کن‌های شبکه‌ای بودند. اکثر خنک‌کن‌ها در قاره آسیا و حتی با بازده ۱۱۰۰T/d بودند.
خنککن ساتالایتی فقط برای تولیدات سه هزار تنی ساخته شدند. و تنها در سال‌های ذکر شده فقط یک خنککن روتوری نصب گردید.
در اروپا و آمریکا که سرمایه‌گذاری در صنعت به‌سوی مدرنیزه کردن تأسیسات متداول می‌باشد. خنک‌کن‌های لوله‌ائی وساتالایت بدون پیش کلسینه رل اصلی بازی می‌کنند. بنابراین تغییرات ساخت به سمت خنککن شبکه‌ائی هزینه‌ائی بالا در پی خواهد داشت و این مهم در صورتی انجام می‌شود که تولید افزایش یابد و یک پیش کلسینه نیز در مدار قرار گیرد. لازم به ذکر است تغییر در گریت‌ها نیز تنها با ساخت و هوادهی خانه اول گریت‌ها ادامه پیدا می‌کند. این مقاله بیشتر جدیدترین توسعه تکنولوژی خنک‌کن‌های شبکه‌ائی (گریت) پوشش می‌دهد.
● الزامات خنککن:
وقتی انسان منطقه خنککن یک کوره را از جهات انرژی و ماتریل مورد بررسی قرار می‌دهد. به سه بخش برخورد می‌کنیم:
در بخش پیش خنککن (Precooling Zone) کلینکر در کوره توسط هوای ثانویه از درجه حرارت (Sintering) به ۱۲۰۰ تا ۱۲۵۰ درجه رسیده و خنک‌تر می‌گردد. در بخش (Recuperation) هوای سوخت گرم گردیده و تأثیرات حرارتی خاصی بر کلینکر می‌گذارد. در قسمت سرد نهایتاً کلینکر به درجه حرارت پایانی خود رسیده و کاملاً سرد می‌گردد و این هوا وارد عملیات سوخت نمی‌شود و از خنککن خارج می‌گردد.
▪ خواسته‌هائی که در محدوده‌های خنککن می‌توان داشت بهصورت اجمالی شامل:
- امکان سریع سرد شدن در پیش خنککن.
- بازیافت حرارت بالائی از کلینکرهای داغ تولیدی.
- سرد شدن مناسب کلینکر.
- امکانات ماندگاری و استفاده بالا از خنککن.
- امکان قابل تنظیم و ساده خنککن.
از گرمای بازیافته شده از خنککن جهت گرم کردن هوای مورد نیاز سوخت در کوره و کالسیناتور به‌عنوان هوای ثانویه و ثالثیه مورد استفاده قرار می‌گیرد. و گرمای باقی مانده کلینکر از طریق هوای خروجی خارج می‌گردد.
در حالت‌هائی نیز می‌توان آخرین گرمای موجود توسط هوای خروجی جهت خشک کردن مواد دیگر به‌کار برد. البته لازم به ذکر است که هوای مورد نیاز خنککن نبایستی کاهش داشته باشد زیرا اثراتی در حمل و انتقال و انبار کردن آنها خواهد داشت و اگر این را از نظر دور کنیم می‌بایست تحمل عواقب گرمای هوای خروجی را از نظر دور کنیم می‌بایست تحمل عواقب گرمای هوای خروجی را داشته باشیم.
تا چندین سال پیش خنک‌کن‌هائی که با جریان هوای متقابل کار می‌کردند به گریت‌ها ترجیح داشتند با توجه به حرارت زیاد و اثرگذاری بر صفحات خنککن و خرابی آنها تلاش گردید که نحوه تکنولوژی دارای تغییراتی گردد و بهصورت هدفمند به صفحات و زیگمنت‌هائی که تحت فشار حرارتی بودند، هوا بهصورت مستقیم برخورد نماید و از توقفات ناخواسته جلوگیری به عمل آید. اپوریشن و راهبری کالسیناتور، کوره و خنککن بهصورت زنجیروار از جریان انرژی کلینکر ورودی به خنککن، هوای از پیش گرم شده ثانویه و ثالثیه و همچنین سیکل گردوغبار کلینکر به هم ارتباط کامل دارند.
بنابراین این سهم هوای از پیش گرم شده جهت سوخت به کل انرژی در منطقه (Sinteriny) بین ۲۰ تا ۳۰ درصد می‌باشد.
بنابراین یک تغییر و نوسان در اپوریشن کوره اثر بیشتری در خنک کن داشته و نهایتاً این مهم بر کوره تحمیل می‌گردد. بنابراین یک تنظیم خوب خنککن وظیفه دارد که ضمن توزیع کلینکر در داخل خنککن و برقراری هوای گرم مورد نیاز کوره از بحران پیش آمده جلوگیری به‌عمل آید امروزه طبق تنظیمات متداول سعی می‌شود، از طریق تنظیم سرعت گریت برابر فشار در خانه اول این مهم صورت پذیرد. البته این بخشی از کار می‌باشد بیشترین مراحل از طریق ماشین‌آلات ضمن هوادهی مستقیم به زیگمنت‌های تحت حرارت و بخش‌های خنککن و نیز تنظیم صحیح سرعت خنککن انجام خواهد پذیرفت.
ادامه...
ادامه...
● روش معمولی خنک کردن کلینکر:
روش سرد کردن کلینکر در یک خنککن معمولی بر آن است که با توجه به دمیدن هوا به مسیر و جریان کلینکر ضمن تنظیم سرعت آن یک حالت تثبیت واپوتیموم شده برای انتقال آن به‌وجود آورد تا از افزایش در منطقه ریزش جلوگیری نمود وترانسپورت آن سریع انجام گردد تا از فشار حرارتی بر صفحات خنککن جلوگیری به‌عمل آید با افزایش هوا این عمل صورت می‌پذیرد و این هوا که نیز جهت سوخت در کوره استفاده می‌گردد به این روش به ۷۰۰ تا ۹۰۰ درجه می‌رسد. به‌هنگام حرکت کلینکر به سمت خارج نیز بر اثر گردش آن (Rotation) یک حالت تقسیم دانه‌بندی و جدائی مایل به محور خنککن ایجاد می‌گردد.
این عامل باعث می‌گردد که دانه‌های درشت و یا ریزتر در یک محدوده حاشیه‌ائی مجتمع گردند. در محدوده اصلی ریزش کلینکر نیز دانه‌های کلینکر بیشتر تحت ضربه و فشار قرار دارند و چون مواد نیز بهصورت پلاسما است (۱۲۰۰ درجه) افزایش به‌هم جسبندگی مشاهده می‌گردد. هوا نیز در کل یک خانه همیشه مسیرهائی را راحت‌تر پیش می‌برد که مقاومت کمتر است، از آن جائی‌که هوا نیز بهصورت عمودی در حال خروج از صفحات معمولی می‌باشد به‌علت گرفتگی آنان خصوصاً در محدوده دانه‌های ریزتر یک لایه کامل سرد نگردیده و به شکل مذاب در حال حرکت خواهد بود که اصطلاحاً به رود سرخ RedRiver مشهور می‌گردد و مخلوط شدن آن دانه‌های درشت‌تر امکان‌پذیر نخواهد بود.
● خنک‌کن‌های مدرن
در اوائل دهه ۸۰ ایده بر آن گردید که به تکنولوژی خنک‌کن‌ها جهش داده و موارد مقاومت درگریت‌ها بررسی گردند و همه سازندگان این موضوع را درک نموده بودند. و با تغییراتی خاص با دمیدن هوای مستقیم به گریت حتی با مقاومت بالای تبادل هوا توانستند یک انتشار هوای اپوتیوم به جریان کلینکر ایجاد و سرد نمودن آن را آسان نمایند.
و با توجه به دانه‌بندی کلینکر در خنککن از انتشار هوا بهصورت افقی جلوگیری به‌عمل آمد و نیز سعی بر آن گردید که در هنگام ریزش کلینکر با تغییرات در تکنولوژی خنککن از انباشت آن جلوگیری به‌عمل آمد و با هوای کمتر نسبت به خنک کردن کلینکر اقدام و نیز هوا را جهت سوخت به درجه حرارت بالاتر رسانید.
الف) تقسیم و توزیع کلینکرهای ریزشی
جهت توزیع یکنواخت و سریع کلینکر در محدوده ریزش، تمام سازندگان سعی کردند در محدوده خانه اول، شبکه‌های مایل با صفحات ثابت بسازند در جهان نیز بالغ بر دویست عدد از این پیش شبکه‌های ثابت ساخته گردیدند و هدف از آن شامل:
- کاهش فشار حرارتی گریت‌ها.
- توزیع سریع کلینکر و مخلوط شدن دانه‌بندی آنان.
- توزیع هوای مناسب به جریان کلینکر.
- برپائی یک جریان مناسب کلینکر.
- افزایش دمای هوای مورد نیاز سوخت با توجه به حجم کمتر آن.
- کاهش کمتر گردوغبار و انتقال آن به کوره.
- جلوگیری از تشکیل آدم‌برفی.
بخش پیش‌گریت در واقع بهصورت یک رمپ عمل کرده و کلنیکر به لحاظ نیروی ثقل، مایل و نیز در جهت محور خنککن تقسیم می‌گردد. در روی شبکه گریت یک لایه کلنیکر سرد تشکیل‌شده که از فشار حرارتی بر صفحات جلوگیری می‌کند و با توجه به اینکه صفحات ثابت می‌باشد از مشکلات بالای مکانیکی جلوگیری شده و سایش به حداقل می‌رسد ترانسپورت کلینکر نیز به لحاظ نیرو ثقل انجام می‌گردد و زاویه شیب هرچه بالاتر باشد مسیر آن را می‌توان طولانی‌تر نمود. البته بایستی این را مد نظر داشت که کلینکر بهصورت بهمن سرازیر نگردد.
با زاویه‌ائی معادل ۱۵ درجه و با توجه به مقدار تولید بین ۶ تا ۹ ردیف امکان‌پذیر و معمولی است هرچه شبکه گریت مسطح‌تر و طولانی‌تر باشد احتمال تشکیل آدم برفی بیشتر خواهد بود. معمولاً (Cannon) های هوا در پشت دیوار خنککن بایستی نصب نمود تا با به‌کارگیری آنان از انباشت کلینکر بر روی هم جلوگیری نمود.
در یک روش جدیدتر سعی بر آن است که خروجی ایر (Cannon) در قسمت جلوی صفحات گریت قرار گیرند تا از صورت افقی همراه با شبکه‌های متحرک خود به گریت‌های ردیف بعد ارتباط دارد ترانسپورت کلینکر به سهولت انجام و سرعت آن قابل تنظیم بوده و به اپراتور امکان اپوتیموم کردن مقدار کلینکر به ورودی آن از کوره داده تا در زمان نوسانات کوره خود را به سمت آن وفق دهد.
ب) سیستم هوادهی
سیستم هوادهی بخش اصلی یک خنککن می‌باشد. بنابراین مقدار هوادهی مناسب و هدفمند به مسیر جریان کلینکر یکی از مهمترین مسائل مربوط به خنککن بوده. در این راستا از یک نوع تکنولوژی انگلیسی خاصی به‌نام هوادهی بهصورت (Beam) یا مستقیم استفاده می‌گردد.
در این تکنیک و روش، هوای سرد مستقیماً به صفحات گریت توسط یک نوع Beam منتقل می‌گردد. یعنی به زبان دیگر هوا با فشار به صفحات رسیده تا به جهتی بر مقاومت شبکه و مقاومت بستر کلینکر چیره گردد. و یا از هوای کمتر با توجه به آب‌بندی کامل خنککن استفاده شود.
طراحی هوادهی در خانه اولیه طبق نظر کلیه سازندگان طوری است که بهصورت بخش بخش انجام می‌پذیرد. تا مقدار بستر کلینکر و دانه‌بندی آنان پوشش دهد. در تولیدات بالا حتی Beam Air به زیر بخش‌هائی نیز تقسیم می‌گردد و منطقه ریزش کلینکر نیز جداگانه هوادهی می‌گردد. حال سؤال بر این است که محدوده‌ای دیگر چگونه هوادهی می‌شوند (مستقیم و یا بهصورت خانه‌ائی) که این بهصورت متفاوت پاسخ‌گوئی می‌گردد.
اما در تمام حالات قسمت سرد همیشه بهصورت خانه‌ائی هوا داده می‌شود. در جدول مرتبط به این مبحث معایب و مزایای هر دو نوع هوادهی مقابل یکدیگر قرار داده شده‌اند. در هوادهی مستقیم سعی بر آن شده که از طریق لوله‌هائی یا از طریق لوله‌های خود گریت هوا را به صفحات رساند. در ضمن افت فشار در صفحات و بستر خنککن توسط فن‌های قوی بر طرف نمود و از طریق هوادهی به صفحات متحرک توسط فن‌های تعبیه شده در محل، مراحل را دنبال کرد و خنککن نیز بایستی کاملاً آب بندی باشد.
در ضمن به‌عنوان مزایای هوادهی خانه‌ائی در این روش، کمترین افت فشار و کمترین مصرف انرژی و ساخت ساده آن می‌توان نام برد. اغلب سازندگان گریت سعی بر آن دارند که تمام محدوده خنککن در بخش‌های مختلفی تقسیم تا هوادهی بهصورت کامل به صفحات، بستر کلینکر و دانه‌بندی آن برسد و از انرژی مصرفی کاملاً استفاده نمود. شرکت IKN از یک استراتژی خاص دیگری پیروی کرده.
و علاوه بر پیش‌گریت ثابت، باقیمانده خنککن بهصورت خانه‌ائی هوادهی می‌کند، تا به یک جریان هوا با سرعت بالا با رعایت آب‌بندی کامل خنککن دسترسی پیدا کند و علاوه بر این درزهای بین صفحات گریت و ردیف شبکه‌ها و همچنین آب‌بندی کامل بغل‌بندها انجام گردد. و هر سومین ردیف گریت؛ متحرک طراحی نمود و در ضمن از صفحاتی با مقاومت بسیار بالا استفاده کرد.
ادامه...
● روش معمولی خنک کردن کلینکر:
روش سرد کردن کلینکر در یک خنککن معمولی بر آن است که با توجه به دمیدن هوا به مسیر و جریان کلینکر ضمن تنظیم سرعت آن یک حالت تثبیت واپوتیموم شده برای انتقال آن به‌وجود آورد تا از افزایش در منطقه ریزش جلوگیری نمود وترانسپورت آن سریع انجام گردد تا از فشار حرارتی بر صفحات خنککن جلوگیری به‌عمل آید با افزایش هوا این عمل صورت می‌پذیرد و این هوا که نیز جهت سوخت در کوره استفاده می‌گردد به این روش به ۷۰۰ تا ۹۰۰ درجه می‌رسد. به‌هنگام حرکت کلینکر به سمت خارج نیز بر اثر گردش آن (Rotation) یک حالت تقسیم دانه‌بندی و جدائی مایل به محور خنککن ایجاد می‌گردد.
این عامل باعث می‌گردد که دانه‌های درشت و یا ریزتر در یک محدوده حاشیه‌ائی مجتمع گردند. در محدوده اصلی ریزش کلینکر نیز دانه‌های کلینکر بیشتر تحت ضربه و فشار قرار دارند و چون مواد نیز بهصورت پلاسما است (۱۲۰۰ درجه) افزایش به‌هم جسبندگی مشاهده می‌گردد. هوا نیز در کل یک خانه همیشه مسیرهائی را راحت‌تر پیش می‌برد که مقاومت کمتر است، از آن جائی‌که هوا نیز بهصورت عمودی در حال خروج از صفحات معمولی می‌باشد به‌علت گرفتگی آنان خصوصاً در محدوده دانه‌های ریزتر یک لایه کامل سرد نگردیده و به شکل مذاب در حال حرکت خواهد بود که اصطلاحاً به رود سرخ RedRiver مشهور می‌گردد و مخلوط شدن آن دانه‌های درشت‌تر امکان‌پذیر نخواهد بود.
● خنک‌کن‌های مدرن
در اوائل دهه ۸۰ ایده بر آن گردید که به تکنولوژی خنک‌کن‌ها جهش داده و موارد مقاومت درگریت‌ها بررسی گردند و همه سازندگان این موضوع را درک نموده بودند. و با تغییراتی خاص با دمیدن هوای مستقیم به گریت حتی با مقاومت بالای تبادل هوا توانستند یک انتشار هوای اپوتیوم به جریان کلینکر ایجاد و سرد نمودن آن را آسان نمایند.
و با توجه به دانه‌بندی کلینکر در خنککن از انتشار هوا بهصورت افقی جلوگیری به‌عمل آمد و نیز سعی بر آن گردید که در هنگام ریزش کلینکر با تغییرات در تکنولوژی خنککن از انباشت آن جلوگیری به‌عمل آمد و با هوای کمتر نسبت به خنک کردن کلینکر اقدام و نیز هوا را جهت سوخت به درجه حرارت بالاتر رسانید.
الف) تقسیم و توزیع کلینکرهای ریزشی
جهت توزیع یکنواخت و سریع کلینکر در محدوده ریزش، تمام سازندگان سعی کردند در محدوده خانه اول، شبکه‌های مایل با صفحات ثابت بسازند در جهان نیز بالغ بر دویست عدد از این پیش شبکه‌های ثابت ساخته گردیدند و هدف از آن شامل:
- کاهش فشار حرارتی گریت‌ها.
- توزیع سریع کلینکر و مخلوط شدن دانه‌بندی آنان.
- توزیع هوای مناسب به جریان کلینکر.
- برپائی یک جریان مناسب کلینکر.
- افزایش دمای هوای مورد نیاز سوخت با توجه به حجم کمتر آن.
- کاهش کمتر گردوغبار و انتقال آن به کوره.
- جلوگیری از تشکیل آدم‌برفی.
بخش پیش‌گریت در واقع بهصورت یک رمپ عمل کرده و کلنیکر به لحاظ نیروی ثقل، مایل و نیز در جهت محور خنککن تقسیم می‌گردد. در روی شبکه گریت یک لایه کلنیکر سرد تشکیل‌شده که از فشار حرارتی بر صفحات جلوگیری می‌کند و با توجه به اینکه صفحات ثابت می‌باشد از مشکلات بالای مکانیکی جلوگیری شده و سایش به حداقل می‌رسد ترانسپورت کلینکر نیز به لحاظ نیرو ثقل انجام می‌گردد و زاویه شیب هرچه بالاتر باشد مسیر آن را می‌توان طولانی‌تر نمود. البته بایستی این را مد نظر داشت که کلینکر بهصورت بهمن سرازیر نگردد.
با زاویه‌ائی معادل ۱۵ درجه و با توجه به مقدار تولید بین ۶ تا ۹ ردیف امکان‌پذیر و معمولی است هرچه شبکه گریت مسطح‌تر و طولانی‌تر باشد احتمال تشکیل آدم برفی بیشتر خواهد بود. معمولاً (Cannon) های هوا در پشت دیوار خنککن بایستی نصب نمود تا با به‌کارگیری آنان از انباشت کلینکر بر روی هم جلوگیری نمود.
در یک روش جدیدتر سعی بر آن است که خروجی ایر (Cannon) در قسمت جلوی صفحات گریت قرار گیرند تا از صورت افقی همراه با شبکه‌های متحرک خود به گریت‌های ردیف بعد ارتباط دارد ترانسپورت کلینکر به سهولت انجام و سرعت آن قابل تنظیم بوده و به اپراتور امکان اپوتیموم کردن مقدار کلینکر به ورودی آن از کوره داده تا در زمان نوسانات کوره خود را به سمت آن وفق دهد.
ب) سیستم هوادهی
سیستم هوادهی بخش اصلی یک خنککن می‌باشد. بنابراین مقدار هوادهی مناسب و هدفمند به مسیر جریان کلینکر یکی از مهمترین مسائل مربوط به خنککن بوده. در این راستا از یک نوع تکنولوژی انگلیسی خاصی به‌نام هوادهی بهصورت (Beam) یا مستقیم استفاده می‌گردد.
در این تکنیک و روش، هوای سرد مستقیماً به صفحات گریت توسط یک نوع Beam منتقل می‌گردد. یعنی به زبان دیگر هوا با فشار به صفحات رسیده تا به جهتی بر مقاومت شبکه و مقاومت بستر کلینکر چیره گردد. و یا از هوای کمتر با توجه به آب‌بندی کامل خنککن استفاده شود.
طراحی هوادهی در خانه اولیه طبق نظر کلیه سازندگان طوری است که بهصورت بخش بخش انجام می‌پذیرد. تا مقدار بستر کلینکر و دانه‌بندی آنان پوشش دهد. در تولیدات بالا حتی Beam Air به زیر بخش‌هائی نیز تقسیم می‌گردد و منطقه ریزش کلینکر نیز جداگانه هوادهی می‌گردد. حال سؤال بر این است که محدوده‌ای دیگر چگونه هوادهی می‌شوند (مستقیم و یا بهصورت خانه‌ائی) که این بهصورت متفاوت پاسخ‌گوئی می‌گردد.
اما در تمام حالات قسمت سرد همیشه بهصورت خانه‌ائی هوا داده می‌شود. در جدول مرتبط به این مبحث معایب و مزایای هر دو نوع هوادهی مقابل یکدیگر قرار داده شده‌اند. در هوادهی مستقیم سعی بر آن شده که از طریق لوله‌هائی یا از طریق لوله‌های خود گریت هوا را به صفحات رساند. در ضمن افت فشار در صفحات و بستر خنککن توسط فن‌های قوی بر طرف نمود و از طریق هوادهی به صفحات متحرک توسط فن‌های تعبیه شده در محل، مراحل را دنبال کرد و خنککن نیز بایستی کاملاً آب بندی باشد.
در ضمن به‌عنوان مزایای هوادهی خانه‌ائی در این روش، کمترین افت فشار و کمترین مصرف انرژی و ساخت ساده آن می‌توان نام برد. اغلب سازندگان گریت سعی بر آن دارند که تمام محدوده خنککن در بخش‌های مختلفی تقسیم تا هوادهی بهصورت کامل به صفحات، بستر کلینکر و دانه‌بندی آن برسد و از انرژی مصرفی کاملاً استفاده نمود. شرکت IKN از یک استراتژی خاص دیگری پیروی کرده.
و علاوه بر پیش‌گریت ثابت، باقیمانده خنککن بهصورت خانه‌ائی هوادهی می‌کند، تا به یک جریان هوا با سرعت بالا با رعایت آب‌بندی کامل خنککن دسترسی پیدا کند و علاوه بر این درزهای بین صفحات گریت و ردیف شبکه‌ها و همچنین آب‌بندی کامل بغل‌بندها انجام گردد. و هر سومین ردیف گریت؛ متحرک طراحی نمود و در ضمن از صفحاتی با مقاومت بسیار بالا استفاده کرد.
ادامه...
ادامه...
● صفحات گریت:
نظر به این که هوای خنک با سرعت بسیار بالا جهت سرد کردن کلینکر وارد می‌گردند و مواجه با مقاومت بیشتر صفحات که ناشی از بستر کلینکر است. احتمال از مسیر خارج شدن جریان هوا و شکست آن پیش‌بینی می‌گردد بنابراین این نتیجه می‌شود که بایستی صفحات جدید به نحوی توسعه یابند که در آنان جریان دارای کمترین سطح مقطع آزاد باشد و تنها هوا بهصورت افقی جریان پیدا کند در ابتدا تغییر مسیر جریان هوا که بهصورت عمودی است در بستر کلینکر از سرعت آن کاسته و تقریباً حالت متوقف به خود می‌گیرد در ضمن با توجه به هوای کم صفحات خنک می‌گردند و از بار حرارتی آن کاسته می‌شود. در حال حاضر صفحات به دو دسته تقسیم می‌شوند:
۱) گروه جریان افقی، که توسط IKN توسعه یافته و در تمام محدوده قابل جایگزینی است این گروه با گروه پله‌ائی شکل جریان افقی شرکت KHD مطابقت دارد که در آن به‌عنوان گریت پیش خنککن ثابت در نظر گرفته شده است.
در آن صفحات Mulden شکل می‌باشد که از طرف شرکت کلادیوس پتر، CFG فولر و همچنین Fls و نیز صفحات امگا KHD و صفحات متداول و معمولی Jetring کروپ. پولیزیو، مشهور می‌باشند در آنها از طریق یک شکاف باریک هوا بهصورت افقی با سرعت بالا به BOX کلینکر برخورد می‌کند. در BOX کلینکر هوا تغییر جهت داده و بهصورت عمودی از صفحات به بستر کلینکر می‌رسد.
به لحاظ جریان هوای افقی در صفحات به بستر کلینکر می‌رسد.
به لحاظ جریان هوای افقی در صفحات حتی با کاهش هوای کم نیز کلینکر به خوبی سرد می‌گردد. در حال حاضر نیز توسط شرکت کروپ. پولیزیوس صفحاتی با جریان هوای مورب به نام Jet - Stream ساخته و وارد بازار شده‌اند. خرابی صفحات در سال‌های گذشته به حداقل رسیده که کلاً ناشی از هوادهی خوب بوده است.
در ضمن با قرار دادن ستون‌های محافظتی در میانه گریت از خمش آنان جلوگیری که این نیز باعث طول عمر بیشتر صفحات گردیده است در گریت‌های IKN جهت محافظت از خمش گریت از قاب‌های لرزان که به‌عنوان پاندول گریت استفاده و این قاب‌های لرزان روی ستون‌های پاندول طوری طراحی که به فنرهای فولادی وصل می‌باشند در خاتمه لازم به ذکر است که افتادن صفحات حاشیه‌ائی و معیوب شدن آنان نیز از طریق آب بندی کامل انجام شده تا در هنگامی که حرارت بالاست نگه دارنده آنان نیز به همراه صفحات انبساط پیدا کرده بدون اینکه وظائف خود را نیز از دست بدهند.
د) رولر کراشر
جهت خردایش و جدائی کلینکرها امروزه از این گونه کلینکرشکن‌ها استفاده می‌گردد. و در خنک‌کن‌های جدید اغلب این گونه دستگاه‌ها مجهز می‌گردند. لازم به ذکر است به لحاظ کاهش هزینه‌ها اغلب از آنان استفاده می‌گردد. کراشرهای چکشی نیز یکی دیگر از کراشرها می‌باشد. البته گاهاً کلینکر شکن‌ها در میانه خنک کن نیز نصب می‌گردد که این از لحاظ ساختمانی می‌بایستی تغییراتی داد و سایز خنک‌کن‌ها را بزرگتر طراحی نمود. یکنواختی دانه‌بندی تأثیرات حرارتی بهتری در کل سیستم دارد اما در اغلب خنک کن‌ها عموماً کراشر در انتهای خروجی خنککن نصب می‌گردند.
● اثرات حرارتی:
تأثیر حرارتی هر خنککن بستگی به مقدار هوای مورد نیاز سوخت و یا به عبارتی مقدار انرژی مصرفی سوخت کلیه تأسیسات کوره و نهایتاً رسیدن به مقدار هوای مناسب سوخت که از قبل گرم شده دارد. در طراحی یک خنککن، درجه حرارت هوای ثانویه از طریق تنظیم بستر ۸۰۰ تا ۶۵۰ میلی‌متر و توزیع صحیح هوای خنک در روی گریت خانه اول تعیین می‌گردد.
زمانی به مرز مشخص می‌رسیم که اگر افزایشی در بستر کلینکر پیش آمد دیگر نیاز به گرمایش بیشتر هوای سوخت نباشد. در عمل با خنک‌کن‌های جدید شبکه‌ائی در مقایسه به گریت‌های معمولی افزایش درجه حرارت هوای ثانویه مشاهده می‌گردد. با محاسبات انجام شده این مقدار بین ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه می‌باشد تأثیرات درجه‌بندی مناطق سرد نسبت به مقدار هوا بررسی و محاسبات آن انجام گردیده است.
به وضوح دیده می‌شود که تأثیرات به‌دست آمده از ۶۹ ال ۷۸ در صد می‌باشند. و طبق دیتاهای کارخانجات سازنده مقدار هوای سرد بین ۴/۱ تا ۷/۱ متر مکعب به هر کیلوگرم کلینکر مورد نیاز می‌باشد. البته بهصورت متوسط این مقدار روی دو متر مکعب به هر کیلوگرم تنظیم می‌گردد تا درجه حرارت کلینکر نیز به حداقل کاهش یابد.
درجه تأثیرگذاری خنک‌کن‌ها امروزه با تکنولوژی جدید تقریباً به مرز ۷۵ درصد رسیده است از طرف شرکت پولیزیوس خنک‌کن‌های دو کارهائی (Dual -Pass) توسعه داده شده، که در آن ابتدا بعد از ریزش کلینکر روی یک سطح کوچک شبکه گریت بهصورت کاملاً نسبی خنک می‌گردد و سپس در حین گردش مجدداً به گریت می‌رسد.
البته این کلینکرهای سرد شده بهصورت یک بستر برای بقیه کلینکرها درآمده تا از بار حرارتی بر روی صفحات کاسته شود. در پایان مسیر گریت، هر دو لایه کلینکر از هم جدا می‌گردند. در تنها گریت ساخته شده فعلی از این تیپ میزان اثرگذاری خنککن ۸۰ درصد اندازه‌گیری شده است. لازم به ذکر است که از طرف این شرکت یک خنککن دیگر به این روش ساخته و فروخته شده که میزان تولید کلینکر در کوره آن ۳۰۰۰ تن در روز می‌باشد. و انتظار می‌رود که در تولیدات بالا احتمالاً این روش جواب دهد.
● اثرات بر اپوریش کوره:
درجه حرارت بالای هوای ثانویه باعث ایجاد شعله کوتاه در کوره گردیده که اثری ممتاز بر کیفیت کلینکر خواهد گذاشت. اما از طرف دیگر در صورت ثابت بودن محل مشکل درجه حرارت کلینکر ورودی به خنککن افزایش یافته و احتمال ایجاد آدم برفی وجود خواهد داشت.
در ضمن با افزایش حرارت بالای هوای مورد نیاز سوخت، درجه حرارت شعله نیز افزایش یافته و NOX بیشتری تولید می‌گردد. در شکلی که مرتبط به جدول درجه حرارت به مقدار NOX دیده می‌شود که در مدت زمان زیادی اندازه‌گیری شده است.
اما با توجه این موضوع اپراتور هیچ‌گونه عکس‌العملی به افزایش درجه حرارت هوای ثانویه و نیز افزایش درجه حرارت Sintering با کم کردن مقدار سوخت نکرده است. و در این حالت درجه حرارت گاز بالا رفته و NOX بیشتری انتشار می‌یابد بنابراین با تغییر خنککن درجه حرارت هوای سوخت نیز بالا می‌رود.
با توجه به تجربیات هنوز تصویر واضحی داده نشده که حالت متعادل تا چه حد NOX بهصورت مشهود بالا می‌رود، در صورتی‌که تولید تغییری نداشته و مقدار سوخت کاهش پیدا کرده باشد. بر عکس با افزایش درجه حرارت هوای سوخت اثرگذاری بر اپورشین کوره مشهود است. و از درجه حرارت Sintering کاسته و انتشار NOX کمتر خواهد بود و کوره آرامی را راهبری خواهیم کرد. در ضمن حرارت بالای هوای پانویه نیز اثر مخربی بر نسوزکاری خروجی و مشعل خواهد داشت که در این صورت از مواد نسوز با مقاومت بالا بایستی استفاده کرد.
● خواص سیمان
▪ تولید کلینکر و سیمان
در راستای نحوه سرد کردن کلینکر بر خواص سیمان در کارخانجات مختلف آزمایشات زیادی صورت پذیرفته که چون شرایط پارامترهای آزمایش متفاوت بوده بنابراین ارزیابی مختلفی به‌دست آمده است که قابل مقایسه با یکدیگر نمی‌باشند. بنابراین تصمیم گرفته شده تا با توجه به اثر مواد، اپوریشن کوره و نحوه سرد کردن کلینکر بهصورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گیرد از پخت کلینکر در لابراتور؛ شرایط کوره، استفاده گردد و سپس آن را مورد آزمایش قرار داد.
بنابراین مواد خام مصرفی را با فاکتور استاندارد آهک (LDF) تقریباً حدود ۹۶ و فاز مایع تقریباً ۲۰ درصد به صورت ثابت، انتخاب کرد. و میزان آلومینیات و آلومینیات فریت بین ۵ تا ۱۵ درصد متغیر باشد. و کلینکر که بهصورت مدل از کوره خارج می‌گردید بین ۱۱۵۰، ۱۲۵۰ و ۱۴۰۰ درجه حرارت داشتند و در گرمای محیط خنک گردیدند.
سیمان نهائی تولیدی تنها در نوع سرد کردن و دانه‌بندی گردیدند. سیمان نهائی تولیدی تنها در نوع سرد کردن و دانه‌بندی و نرمی با هم اختلاف داشتند. و میزان SO۳ در آنان بهصورت ۳ درصد ثابت بود.
ادامه...
● صفحات گریت:
نظر به این که هوای خنک با سرعت بسیار بالا جهت سرد کردن کلینکر وارد می‌گردند و مواجه با مقاومت بیشتر صفحات که ناشی از بستر کلینکر است. احتمال از مسیر خارج شدن جریان هوا و شکست آن پیش‌بینی می‌گردد بنابراین این نتیجه می‌شود که بایستی صفحات جدید به نحوی توسعه یابند که در آنان جریان دارای کمترین سطح مقطع آزاد باشد و تنها هوا بهصورت افقی جریان پیدا کند در ابتدا تغییر مسیر جریان هوا که بهصورت عمودی است در بستر کلینکر از سرعت آن کاسته و تقریباً حالت متوقف به خود می‌گیرد در ضمن با توجه به هوای کم صفحات خنک می‌گردند و از بار حرارتی آن کاسته می‌شود. در حال حاضر صفحات به دو دسته تقسیم می‌شوند:
۱) گروه جریان افقی، که توسط IKN توسعه یافته و در تمام محدوده قابل جایگزینی است این گروه با گروه پله‌ائی شکل جریان افقی شرکت KHD مطابقت دارد که در آن به‌عنوان گریت پیش خنککن ثابت در نظر گرفته شده است.
در آن صفحات Mulden شکل می‌باشد که از طرف شرکت کلادیوس پتر، CFG فولر و همچنین Fls و نیز صفحات امگا KHD و صفحات متداول و معمولی Jetring کروپ. پولیزیو، مشهور می‌باشند در آنها از طریق یک شکاف باریک هوا بهصورت افقی با سرعت بالا به BOX کلینکر برخورد می‌کند. در BOX کلینکر هوا تغییر جهت داده و بهصورت عمودی از صفحات به بستر کلینکر می‌رسد.
به لحاظ جریان هوای افقی در صفحات به بستر کلینکر می‌رسد.
به لحاظ جریان هوای افقی در صفحات حتی با کاهش هوای کم نیز کلینکر به خوبی سرد می‌گردد. در حال حاضر نیز توسط شرکت کروپ. پولیزیوس صفحاتی با جریان هوای مورب به نام Jet - Stream ساخته و وارد بازار شده‌اند. خرابی صفحات در سال‌های گذشته به حداقل رسیده که کلاً ناشی از هوادهی خوب بوده است.
در ضمن با قرار دادن ستون‌های محافظتی در میانه گریت از خمش آنان جلوگیری که این نیز باعث طول عمر بیشتر صفحات گردیده است در گریت‌های IKN جهت محافظت از خمش گریت از قاب‌های لرزان که به‌عنوان پاندول گریت استفاده و این قاب‌های لرزان روی ستون‌های پاندول طوری طراحی که به فنرهای فولادی وصل می‌باشند در خاتمه لازم به ذکر است که افتادن صفحات حاشیه‌ائی و معیوب شدن آنان نیز از طریق آب بندی کامل انجام شده تا در هنگامی که حرارت بالاست نگه دارنده آنان نیز به همراه صفحات انبساط پیدا کرده بدون اینکه وظائف خود را نیز از دست بدهند.
د) رولر کراشر
جهت خردایش و جدائی کلینکرها امروزه از این گونه کلینکرشکن‌ها استفاده می‌گردد. و در خنک‌کن‌های جدید اغلب این گونه دستگاه‌ها مجهز می‌گردند. لازم به ذکر است به لحاظ کاهش هزینه‌ها اغلب از آنان استفاده می‌گردد. کراشرهای چکشی نیز یکی دیگر از کراشرها می‌باشد. البته گاهاً کلینکر شکن‌ها در میانه خنک کن نیز نصب می‌گردد که این از لحاظ ساختمانی می‌بایستی تغییراتی داد و سایز خنک‌کن‌ها را بزرگتر طراحی نمود. یکنواختی دانه‌بندی تأثیرات حرارتی بهتری در کل سیستم دارد اما در اغلب خنک کن‌ها عموماً کراشر در انتهای خروجی خنککن نصب می‌گردند.
● اثرات حرارتی:
تأثیر حرارتی هر خنککن بستگی به مقدار هوای مورد نیاز سوخت و یا به عبارتی مقدار انرژی مصرفی سوخت کلیه تأسیسات کوره و نهایتاً رسیدن به مقدار هوای مناسب سوخت که از قبل گرم شده دارد. در طراحی یک خنککن، درجه حرارت هوای ثانویه از طریق تنظیم بستر ۸۰۰ تا ۶۵۰ میلی‌متر و توزیع صحیح هوای خنک در روی گریت خانه اول تعیین می‌گردد.
زمانی به مرز مشخص می‌رسیم که اگر افزایشی در بستر کلینکر پیش آمد دیگر نیاز به گرمایش بیشتر هوای سوخت نباشد. در عمل با خنک‌کن‌های جدید شبکه‌ائی در مقایسه به گریت‌های معمولی افزایش درجه حرارت هوای ثانویه مشاهده می‌گردد. با محاسبات انجام شده این مقدار بین ۹۰۰ تا ۱۱۰۰ درجه می‌باشد تأثیرات درجه‌بندی مناطق سرد نسبت به مقدار هوا بررسی و محاسبات آن انجام گردیده است.
به وضوح دیده می‌شود که تأثیرات به‌دست آمده از ۶۹ ال ۷۸ در صد می‌باشند. و طبق دیتاهای کارخانجات سازنده مقدار هوای سرد بین ۴/۱ تا ۷/۱ متر مکعب به هر کیلوگرم کلینکر مورد نیاز می‌باشد. البته بهصورت متوسط این مقدار روی دو متر مکعب به هر کیلوگرم تنظیم می‌گردد تا درجه حرارت کلینکر نیز به حداقل کاهش یابد.
درجه تأثیرگذاری خنک‌کن‌ها امروزه با تکنولوژی جدید تقریباً به مرز ۷۵ درصد رسیده است از طرف شرکت پولیزیوس خنک‌کن‌های دو کارهائی (Dual -Pass) توسعه داده شده، که در آن ابتدا بعد از ریزش کلینکر روی یک سطح کوچک شبکه گریت بهصورت کاملاً نسبی خنک می‌گردد و سپس در حین گردش مجدداً به گریت می‌رسد.
البته این کلینکرهای سرد شده بهصورت یک بستر برای بقیه کلینکرها درآمده تا از بار حرارتی بر روی صفحات کاسته شود. در پایان مسیر گریت، هر دو لایه کلینکر از هم جدا می‌گردند. در تنها گریت ساخته شده فعلی از این تیپ میزان اثرگذاری خنککن ۸۰ درصد اندازه‌گیری شده است. لازم به ذکر است که از طرف این شرکت یک خنککن دیگر به این روش ساخته و فروخته شده که میزان تولید کلینکر در کوره آن ۳۰۰۰ تن در روز می‌باشد. و انتظار می‌رود که در تولیدات بالا احتمالاً این روش جواب دهد.
● اثرات بر اپوریش کوره:
درجه حرارت بالای هوای ثانویه باعث ایجاد شعله کوتاه در کوره گردیده که اثری ممتاز بر کیفیت کلینکر خواهد گذاشت. اما از طرف دیگر در صورت ثابت بودن محل مشکل درجه حرارت کلینکر ورودی به خنککن افزایش یافته و احتمال ایجاد آدم برفی وجود خواهد داشت.
در ضمن با افزایش حرارت بالای هوای مورد نیاز سوخت، درجه حرارت شعله نیز افزایش یافته و NOX بیشتری تولید می‌گردد. در شکلی که مرتبط به جدول درجه حرارت به مقدار NOX دیده می‌شود که در مدت زمان زیادی اندازه‌گیری شده است.
اما با توجه این موضوع اپراتور هیچ‌گونه عکس‌العملی به افزایش درجه حرارت هوای ثانویه و نیز افزایش درجه حرارت Sintering با کم کردن مقدار سوخت نکرده است. و در این حالت درجه حرارت گاز بالا رفته و NOX بیشتری انتشار می‌یابد بنابراین با تغییر خنککن درجه حرارت هوای سوخت نیز بالا می‌رود.
با توجه به تجربیات هنوز تصویر واضحی داده نشده که حالت متعادل تا چه حد NOX بهصورت مشهود بالا می‌رود، در صورتی‌که تولید تغییری نداشته و مقدار سوخت کاهش پیدا کرده باشد. بر عکس با افزایش درجه حرارت هوای سوخت اثرگذاری بر اپورشین کوره مشهود است. و از درجه حرارت Sintering کاسته و انتشار NOX کمتر خواهد بود و کوره آرامی را راهبری خواهیم کرد. در ضمن حرارت بالای هوای پانویه نیز اثر مخربی بر نسوزکاری خروجی و مشعل خواهد داشت که در این صورت از مواد نسوز با مقاومت بالا بایستی استفاده کرد.
● خواص سیمان
▪ تولید کلینکر و سیمان
در راستای نحوه سرد کردن کلینکر بر خواص سیمان در کارخانجات مختلف آزمایشات زیادی صورت پذیرفته که چون شرایط پارامترهای آزمایش متفاوت بوده بنابراین ارزیابی مختلفی به‌دست آمده است که قابل مقایسه با یکدیگر نمی‌باشند. بنابراین تصمیم گرفته شده تا با توجه به اثر مواد، اپوریشن کوره و نحوه سرد کردن کلینکر بهصورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گیرد از پخت کلینکر در لابراتور؛ شرایط کوره، استفاده گردد و سپس آن را مورد آزمایش قرار داد.
بنابراین مواد خام مصرفی را با فاکتور استاندارد آهک (LDF) تقریباً حدود ۹۶ و فاز مایع تقریباً ۲۰ درصد به صورت ثابت، انتخاب کرد. و میزان آلومینیات و آلومینیات فریت بین ۵ تا ۱۵ درصد متغیر باشد. و کلینکر که بهصورت مدل از کوره خارج می‌گردید بین ۱۱۵۰، ۱۲۵۰ و ۱۴۰۰ درجه حرارت داشتند و در گرمای محیط خنک گردیدند.
سیمان نهائی تولیدی تنها در نوع سرد کردن و دانه‌بندی گردیدند. سیمان نهائی تولیدی تنها در نوع سرد کردن و دانه‌بندی و نرمی با هم اختلاف داشتند. و میزان SO۳ در آنان بهصورت ۳ درصد ثابت بود.
ادامه...
ادامه...
● نتایج آزمایشات:
▪ وضعیت گیرش:
به لحاظ اینکه بتوان روی سیمان به‌خوبی کار کرد یا به‌عبارت دیگر آن را به خوبی ورز داد. بایستی مقدار سولفات در محلول سیمان به نحوی باشد که تا قبل از رساندن سیمان به حالت آرام خود تمام C۳A به اترینگیت تبدیل شده باشد. این وضعیت را حالت اپتیموم نامیده می‌شود. اگر به این حالت نرسیم، یا زمان کار بر روی سیمان بهصورت سریع و غلط پیش رود زمان گیرش مواجه با مقادیر زیر استاندارد خواهد بود.
از آزمایشها چنین نتیجه می‌شود که سیمان به‌دست آمده از کلینکر آهسته سرد شده، سریعتر به گیرش می‌رسد تا سیمان که از همان کلینکر اما به‌سرعت خنک گردیده است علل تغییرات هیدراسیون در شیمی مواد و روشهای مختلف پروسس می‌باشد در کوره مواد اولیه برعکس جهت گاز حرکت کرده و در منطقه Sintering به بالاترین درجه حرارت رسیده و سپس به سمت خروجی کوره با همان درجه حرارت حرکت می‌کند.
این محل ابتدای بخش پیش خنککن کوره می‌باشد و طول این محدوده بستگی به شکل شعله و نحوه قرارگیری مشعل در کوره و مظافاً سرعت خنک شدن کلینکر در این محل نیز به مدت زمان ماندگاری آن در این بخش یعنی به دور کوره و درجه حرارت هوای ثانویه (جهت سرد کردن کلینکر) دارد.
در آخر نیز که ابتدای ریزش کلینکر به خنککن است عملیات کریستالیزاسیون شروع که گاهاً نقطه کریستاله نیز کاهش پیدا کرده و خمیره فازی بهصورت C۳A و C۴AF کریستاله شده و برحسب درجه حرارت کریستالیزاسیون دانه‌بندی کریستال‌ها مختلف خواهد بود.
در شکل مربوطه کلینکرهائی دیده می‌شوند که در آن C۳A برابر ۷% و C۴AF برابر ۱۳% طبق روش Boge می‌باشد که در درجه حرارت ۱۴۵۰ پخته و در ۱۴۰۰ شروع به سرد شدن و ریزش از کوره به خنککن می‌باشد یعنی به سرعت سرد شده است و شکل‌های کریستالی Idomorphic آلیت کاملاً مشخص است که از دانه‌های تیره رنگ C۳A و دانه‌های سفیدرنگ C۴AF در یک خمیره میکروسکوپی به وضوح دیده می‌شوند.
اگر در محدوده پیش خنککن بیشتر بماند دانه‌های C۳A بزرگتر و بیشتر دیده می‌شوند و در هنگامی‌که عملیات سرد کردن کاملاً آهسته باشد شکل ترکیبات C۳A و C۴AF کاملاً بزرگ و از هم جدا می‌باشند. حتی بخش‌هائی از آلیت پوشیده از C۳A و C۴AF می‌باشند.
در فاز خمیرهائی از کلینکر با ۱۳% C۳A در شکل‌های مربوطه قابل رؤیت کاملاً برجسته می‌باشد.
در شکل مربوطه ساختمان بسیار ریزدانه‌ائی کلینکر سریع سرد شده با دانه‌های کریستالی C۳A کوچک بهصورت تیره مشاهده می‌گردد که در مرحله بعد که آهسته سرد گردیده است بهصورت کریستال‌های دانه درشت تیره C۳A و C۴AF روشن قابل رؤیت هستند.
بنابراین سرد کردن تغییراتی در ساختمان ریزدانه آنان به‌وجود آورده و زمان کار بر روی سیمان نیز متغیر می‌گردد. برای مثال در آزمایشات گیرش اگر سرد کردن سریع انجام شده باشد، کار بر روی سیمان طولانی‌تر نموده و ضمناً کریستال‌های C۳A و C۴AF بهصورت دانه‌ریز ظاهر می‌گردند. در یک عملیات گیرش کاملاً کند، دلالت بر آن دارد که عامل گیرش سیمان یعنی C۳A توسط کریستال‌های کمتر C۴AF احاطه شده‌اند.
و در هنگام آسیا کردن تنها قسمتی از سطح C۳A آماده واکنش است در مقایسه با کریستال‌هائی که آهسته سرد شده و دارای کریستال‌های بزرگتر می‌باشند. بنابراین می‌توان از نظر دور داشت که تقسیمات سلولی در ساختمان کریستالی C۳A کمی جابه‌جا می‌گردند. لذا تغییرات خواص ساختمان میکروسکوبی کریستال‌ها علاوه بر کلینکری که بهصورت آزمایشی تولید شده، در کلینکر صنعتی نیز رؤیت می‌شود.
در ضمن سیمانی که کلینکر آن آهسته سرد شده، سریعتر گیرش پیدا می‌کند. اما از لحاظ مقاومت کمی پائین‌تر از حد استاندارد است. در کارگاهی که آزمایش انجام شده تنظیم‌گیرش را با سنگ‌گچ، بهصورت جیپس / ایندرید به نسبت خاص انجام می‌گردد.
● مقاومت فشاری استاندارد:
وضعیت مقاومت فشاری سیمانها به نسبت ۳ درصد وزنی SO۳ در آن می‌باشد. که این نسبت با توجه به مقدار سولفات در جیپس و اندرید به نسبت ۱:۱ می‌باشد و سرعت پیش سرد شدن نیز در نظر گرفته شده است.
چنین نتیجه می‌شود که مقاومت فشاری بعد از ۲۸ روز با افزایش C۳A به یک اپوتیموم بین ۹ تا ۱۱ درصد وزنی C۳A می‌رسد. تغییرات سرعت سرد شدن تا ۹ درصد وزنی C۳A هیچ‌گونه اثری بر مقاومت فشاری نداشته ولی از این مقدار به بالای C۳A در کلینکر مقاومت فشاری ناگهان به سمت پائین حرکت می‌کند و این مورد در کلینرهائی که خیلی سریع سرد گردیده‌اند بهتر رؤیت می‌گردد. یعنی کلینکرهائی که از ۱۱۵۰ درجه سریع سرد شده‌اند.
نظر به اینکه C۳A تأثیرگذار بر گیرش است، آلیت نیز بر نحوه مقاومت اثر می‌کند. اثرات نوع سرد کردن و به همین نحو ترکیبات کلینکر خروجی بر آرایش و شکل‌پذیری آلیت‌ها در شکل‌های مربوطه دیده می‌شوند. در رابطه با شکل خمیره اولیه فازی قبلاً توضیح داده شد. در شکل می‌بینید که در کلینکر که سریع سرد گردیده، قسمت اصلی و وسیعی از کریستال آلیت توسط بلیت‌ها احاطه گردیده است. (کاملاً واضح از دیواره‌های کناری تیره رنگ) شکل همان کلینکر نشان می‌دهد ولی بهصورت آهسته سرد شده که دارای C۳A بیشتر می‌باشد. در آنان بلیت‌های تازه ایجاده شده در دانه‌های مرزی آلیت‌ها به‌مقدار زیادی از بین رفته‌اند. و به‌جای آن تعداد بسیار زیادی کریستال‌های بلیت بهصورت کریستال‌های بزرگی رشد کرده‌اند.
دیواره‌های الیت‌ها نیز ریکریستاله شده و بر روی آنان کریستال‌های واقعی و همگن به‌وجود آمده‌اند. شکل کریستال‌های واقعی و همگن به‌وجود آمده‌اند. شکل نشانگر کریستال‌هائی با الومینات بالا (C۳A) است. که در ۱۴۰۰ درجه از کوره خارج و سرد شده که در ساختمان آن کریستال‌های بلیت بر روی دانه‌های کریستالی آلیت رشد کرده‌اند.
فاز خمیرهائی که نیز شامل C۳A و C۴AF می‌باشند در محدوده بلیت توسط الکترون‌های ثانویه تحت تأثیر قرار نگرفه و تغییری در آن حاصل نشده است. اما در همان کلینکر که بهصورت آهسته تا ۱۱۵۰ درجه سرد شده خمیده بلیت وجود ندارد و تنها کریستال‌های بلیت بهصورت جمعی و دسته‌ائی دوقلوئی رشد کرده‌اند.
به‌لحاظ تغییرات ترکیبی در کلینکرهائی که در آن مقدار وزنی C۳A حدود ۷ درصد می‌باشد، ساختمان ریزدانه‌ائی آنان کاملاً متغیر می‌باشد اما کریستال‌ەای آلیت کاملاً دارای شکل واقعی گردیده است. در شکل با همان ترکیب ولی به صورت آهسته سرد گردیده، کریستال‌های آلیت مشاهده می‌گردد. که ریکریستاله شده و کریستال‌های بلیت کمتر قابل رؤیت هستند با توجه به اینکه نقطه ثابت آلیت حدود ۱۲۵۰ درجه و بهصورت آهسته سرد شدن می‌باشند و در این آزمایشات حتی درجه حرارت پائین‌تر می‌باشد، هیچ‌گونه تغییر و از هم پاشیدگی آلیت به بلیت و آهک آزاد دیده نمی‌شود و در کلیه آزمایشات بروش شیمی‌تر (در کلینکرهائی که زیر ۱۲۵۰ درجه سرد شده‌اند) میزان آهک آزاد کمتر از ۲/۰ درصد وزنی بوده است.
ادامه...
● نتایج آزمایشات:
▪ وضعیت گیرش:
به لحاظ اینکه بتوان روی سیمان به‌خوبی کار کرد یا به‌عبارت دیگر آن را به خوبی ورز داد. بایستی مقدار سولفات در محلول سیمان به نحوی باشد که تا قبل از رساندن سیمان به حالت آرام خود تمام C۳A به اترینگیت تبدیل شده باشد. این وضعیت را حالت اپتیموم نامیده می‌شود. اگر به این حالت نرسیم، یا زمان کار بر روی سیمان بهصورت سریع و غلط پیش رود زمان گیرش مواجه با مقادیر زیر استاندارد خواهد بود.
از آزمایشها چنین نتیجه می‌شود که سیمان به‌دست آمده از کلینکر آهسته سرد شده، سریعتر به گیرش می‌رسد تا سیمان که از همان کلینکر اما به‌سرعت خنک گردیده است علل تغییرات هیدراسیون در شیمی مواد و روشهای مختلف پروسس می‌باشد در کوره مواد اولیه برعکس جهت گاز حرکت کرده و در منطقه Sintering به بالاترین درجه حرارت رسیده و سپس به سمت خروجی کوره با همان درجه حرارت حرکت می‌کند.
این محل ابتدای بخش پیش خنککن کوره می‌باشد و طول این محدوده بستگی به شکل شعله و نحوه قرارگیری مشعل در کوره و مظافاً سرعت خنک شدن کلینکر در این محل نیز به مدت زمان ماندگاری آن در این بخش یعنی به دور کوره و درجه حرارت هوای ثانویه (جهت سرد کردن کلینکر) دارد.
در آخر نیز که ابتدای ریزش کلینکر به خنککن است عملیات کریستالیزاسیون شروع که گاهاً نقطه کریستاله نیز کاهش پیدا کرده و خمیره فازی بهصورت C۳A و C۴AF کریستاله شده و برحسب درجه حرارت کریستالیزاسیون دانه‌بندی کریستال‌ها مختلف خواهد بود.
در شکل مربوطه کلینکرهائی دیده می‌شوند که در آن C۳A برابر ۷% و C۴AF برابر ۱۳% طبق روش Boge می‌باشد که در درجه حرارت ۱۴۵۰ پخته و در ۱۴۰۰ شروع به سرد شدن و ریزش از کوره به خنککن می‌باشد یعنی به سرعت سرد شده است و شکل‌های کریستالی Idomorphic آلیت کاملاً مشخص است که از دانه‌های تیره رنگ C۳A و دانه‌های سفیدرنگ C۴AF در یک خمیره میکروسکوپی به وضوح دیده می‌شوند.
اگر در محدوده پیش خنککن بیشتر بماند دانه‌های C۳A بزرگتر و بیشتر دیده می‌شوند و در هنگامی‌که عملیات سرد کردن کاملاً آهسته باشد شکل ترکیبات C۳A و C۴AF کاملاً بزرگ و از هم جدا می‌باشند. حتی بخش‌هائی از آلیت پوشیده از C۳A و C۴AF می‌باشند.
در فاز خمیرهائی از کلینکر با ۱۳% C۳A در شکل‌های مربوطه قابل رؤیت کاملاً برجسته می‌باشد.
در شکل مربوطه ساختمان بسیار ریزدانه‌ائی کلینکر سریع سرد شده با دانه‌های کریستالی C۳A کوچک بهصورت تیره مشاهده می‌گردد که در مرحله بعد که آهسته سرد گردیده است بهصورت کریستال‌های دانه درشت تیره C۳A و C۴AF روشن قابل رؤیت هستند.
بنابراین سرد کردن تغییراتی در ساختمان ریزدانه آنان به‌وجود آورده و زمان کار بر روی سیمان نیز متغیر می‌گردد. برای مثال در آزمایشات گیرش اگر سرد کردن سریع انجام شده باشد، کار بر روی سیمان طولانی‌تر نموده و ضمناً کریستال‌های C۳A و C۴AF بهصورت دانه‌ریز ظاهر می‌گردند. در یک عملیات گیرش کاملاً کند، دلالت بر آن دارد که عامل گیرش سیمان یعنی C۳A توسط کریستال‌های کمتر C۴AF احاطه شده‌اند.
و در هنگام آسیا کردن تنها قسمتی از سطح C۳A آماده واکنش است در مقایسه با کریستال‌هائی که آهسته سرد شده و دارای کریستال‌های بزرگتر می‌باشند. بنابراین می‌توان از نظر دور داشت که تقسیمات سلولی در ساختمان کریستالی C۳A کمی جابه‌جا می‌گردند. لذا تغییرات خواص ساختمان میکروسکوبی کریستال‌ها علاوه بر کلینکری که بهصورت آزمایشی تولید شده، در کلینکر صنعتی نیز رؤیت می‌شود.
در ضمن سیمانی که کلینکر آن آهسته سرد شده، سریعتر گیرش پیدا می‌کند. اما از لحاظ مقاومت کمی پائین‌تر از حد استاندارد است. در کارگاهی که آزمایش انجام شده تنظیم‌گیرش را با سنگ‌گچ، بهصورت جیپس / ایندرید به نسبت خاص انجام می‌گردد.
● مقاومت فشاری استاندارد:
وضعیت مقاومت فشاری سیمانها به نسبت ۳ درصد وزنی SO۳ در آن می‌باشد. که این نسبت با توجه به مقدار سولفات در جیپس و اندرید به نسبت ۱:۱ می‌باشد و سرعت پیش سرد شدن نیز در نظر گرفته شده است.
چنین نتیجه می‌شود که مقاومت فشاری بعد از ۲۸ روز با افزایش C۳A به یک اپوتیموم بین ۹ تا ۱۱ درصد وزنی C۳A می‌رسد. تغییرات سرعت سرد شدن تا ۹ درصد وزنی C۳A هیچ‌گونه اثری بر مقاومت فشاری نداشته ولی از این مقدار به بالای C۳A در کلینکر مقاومت فشاری ناگهان به سمت پائین حرکت می‌کند و این مورد در کلینرهائی که خیلی سریع سرد گردیده‌اند بهتر رؤیت می‌گردد. یعنی کلینکرهائی که از ۱۱۵۰ درجه سریع سرد شده‌اند.
نظر به اینکه C۳A تأثیرگذار بر گیرش است، آلیت نیز بر نحوه مقاومت اثر می‌کند. اثرات نوع سرد کردن و به همین نحو ترکیبات کلینکر خروجی بر آرایش و شکل‌پذیری آلیت‌ها در شکل‌های مربوطه دیده می‌شوند. در رابطه با شکل خمیره اولیه فازی قبلاً توضیح داده شد. در شکل می‌بینید که در کلینکر که سریع سرد گردیده، قسمت اصلی و وسیعی از کریستال آلیت توسط بلیت‌ها احاطه گردیده است. (کاملاً واضح از دیواره‌های کناری تیره رنگ) شکل همان کلینکر نشان می‌دهد ولی بهصورت آهسته سرد شده که دارای C۳A بیشتر می‌باشد. در آنان بلیت‌های تازه ایجاده شده در دانه‌های مرزی آلیت‌ها به‌مقدار زیادی از بین رفته‌اند. و به‌جای آن تعداد بسیار زیادی کریستال‌های بلیت بهصورت کریستال‌های بزرگی رشد کرده‌اند.
دیواره‌های الیت‌ها نیز ریکریستاله شده و بر روی آنان کریستال‌های واقعی و همگن به‌وجود آمده‌اند. شکل کریستال‌های واقعی و همگن به‌وجود آمده‌اند. شکل نشانگر کریستال‌هائی با الومینات بالا (C۳A) است. که در ۱۴۰۰ درجه از کوره خارج و سرد شده که در ساختمان آن کریستال‌های بلیت بر روی دانه‌های کریستالی آلیت رشد کرده‌اند.
فاز خمیرهائی که نیز شامل C۳A و C۴AF می‌باشند در محدوده بلیت توسط الکترون‌های ثانویه تحت تأثیر قرار نگرفه و تغییری در آن حاصل نشده است. اما در همان کلینکر که بهصورت آهسته تا ۱۱۵۰ درجه سرد شده خمیده بلیت وجود ندارد و تنها کریستال‌های بلیت بهصورت جمعی و دسته‌ائی دوقلوئی رشد کرده‌اند.
به‌لحاظ تغییرات ترکیبی در کلینکرهائی که در آن مقدار وزنی C۳A حدود ۷ درصد می‌باشد، ساختمان ریزدانه‌ائی آنان کاملاً متغیر می‌باشد اما کریستال‌ەای آلیت کاملاً دارای شکل واقعی گردیده است. در شکل با همان ترکیب ولی به صورت آهسته سرد گردیده، کریستال‌های آلیت مشاهده می‌گردد. که ریکریستاله شده و کریستال‌های بلیت کمتر قابل رؤیت هستند با توجه به اینکه نقطه ثابت آلیت حدود ۱۲۵۰ درجه و بهصورت آهسته سرد شدن می‌باشند و در این آزمایشات حتی درجه حرارت پائین‌تر می‌باشد، هیچ‌گونه تغییر و از هم پاشیدگی آلیت به بلیت و آهک آزاد دیده نمی‌شود و در کلیه آزمایشات بروش شیمی‌تر (در کلینکرهائی که زیر ۱۲۵۰ درجه سرد شده‌اند) میزان آهک آزاد کمتر از ۲/۰ درصد وزنی بوده است.
ادامه...
ادامه...
● ترکیبات Matrix:
پس از تحقیقات و آزمایشات میکروسکوپی چنین نتیجه می‌شود که جذب بر کریستال‌های آلیت، ریکریستاله شدن دانه‌ائی و تجمعی بر بلیت‌ها، درشت شدن کریستال‌های آلومینات و آلومینیات فریت و مجدداً رشد نمودن کریستال‌ها در سطح‌های سایش یافته کریستال‌های آلیت کاملاً مشهود خواهند بود.
وسعت و تعداد تغییرات ساختمان میکروسکوپی برحسب ساختمان ترکیبی مواد کاملاً متغیر می‌باشد. همچنان که در آزمایشات مشاهده شد. در روش سرد کردن کلینکر بهصورت آهسته، مقاومت سیمان کاهش می‌یابد.
یعنی به زبان دیگر در هنگام سرد کردن، انتقال ترکیبی به‌وقوع می‌پیندد و باعث تغییر خواص کلینکر و نهایتاً سیمان می‌شود برای توضیح این مهم، سیلیکات کلسیم با مقدار ترکیبی مختلف آن به‌وسیله Salicylic Acid که در متانل حل گردیده، جدا کرده و باقیمانده را از طریق آزمایشات Ray - X دنبال نمود. در نتایج آزمایش دیده می‌شود که در هنگام پروسس خنک کردن، یک نوع تعویض ترکیبی بین کلسیم سیلکات و خمیره موادی آن انجام می‌گردد. در کلینکری که مقدار C۳A حدود ۱۳ درصد وزنی می‌باشد شکل اکسیدهای ۳O Fe۲ Al۲O۳ و Mgo در کلینکری که آهسته سرد گردیده، به سمت داخل کلسیم سیلکات حرکت کرده (کم شدن فاز مایع) و برعکس Cao به سمت خمیره مواد حرکت و آلیت‌ها جذب می‌گردند.
در کلینکری که درصد C۳A در آن ۷ درصد وزنی می‌باشد شکل مربوطه بهصورت آهسته نیز سرد گردیده، به‌غیر از Cao اکسیدهای Fe۲O۳ و Al۲O۳ نیز به سمت خمیره حرکت می‌کنند. و تنها قسمتی از Mgo (همان‌گونه که در کلینکرهای C۳A بالا اتفاق می‌افتد) از خمیره به سمت سیلیکات حرکت می‌کند.
از آزمایشات میکروسکوپی می‌توان نتیجه گرفت که خمیره فازی در هنگام سرد شدن سطح کریستال‌های الیت را سایش می‌دهد. Cao به مصرف کریستالیزاسیون C۳A و C۴AF خواهد رفت. در صد بالای مصرف بستگی به افزایش C۳A در مواد دارد جدا شدن Cao از محدوده کناری کریستال آلیت، باعث به‌وجود آمدن فاز بلیت گردیده با سرد شدن بیشتر کلینکر از آلیت کاملاً جدا و کریستال‌های بزرگ بلیت تشکیل می‌گردد.
در ضمن با پذیرش اکسیدهای Fe۲o۳ و Al۲o۳ و Mgo از خمیره، کریستال‌های بلیت در سطح لغزنده می‌گردند. در کلینکرهائی که مقدار C۳A کمتر است، Cao را به نسبت کلینکرهائی که در آنان C۳A بالاست کمتر تعویض می‌کنند. این مهم را می‌توان در مرز دانه‌های آلیت که کمتر سایش دارند مشاهده نمود.
● نتیجه‌گیری:
خواص متفاوت کلینکر در هنگام Corrosion آلیت تنها به نحوه سرد کردن وابسته نیست. بلکه در دو وحله اول بستگی به ترکیبات مواد دارد. آغاز اولین مراحل تشکیل Bordersهای فاز بلیت بر روی کریستال الیت پس از خروج کلینکر از محدوده Sintering و توقف محدود آنان رد بخش پیش خنککن کوره می‌باشد. این درست همان زمانی است که کریستلیزاسیون آغاز و آلیت‌ها مورد حمله و نفوذ قرار می‌گیرند.
این نیز دلالت بر کاهش کلسیم در منطقه Sintering فاز مایع می‌باشد. از آنجائی‌که مقدار کلسیم به حدی نیست که در زمان پروسس سرد شدن کلینکر، مقدار مورد نیاز بهصورت تئوری در ساخت C۳A و C۴AF عرضه کند. بنابراین در هنگام سرد شدن کلینکر با فاز کلسیم بالا، از کناره‌ها مورد حمله قرار گرفته تا مقدار کاهش Cao را پوشش دهد.
از آنجائی‌که فاز C۳A در مقابل C۴AF دارای فاز کلسیمی بیشتری است لذا در فاز آلیت که C۳A کمتر است به همین نسبت CAO کمتری در راستای کریستالیزاسیون فاز مایع پایه‌ائی جذب می‌گردد. بنابراین کریستال‌های آلیت بسیار کم و حتی اصلاً مورد هجوم قرار نمی‌گیرند. در کلینکری که بروش نرمال سرد گردیده و مقدار C۳A در آن بالاست، کریستال‌های بلیت شروع به رشد می‌کنند. اثرگذاری و حمله فاز مایع بر کریستال‌های الیت در هنگام سرد شدن بدون اینکه به سرعت پیش سرد شدن بستگی داشته باشد، عملی می‌گردد. در هنگامی که سرعت سرد شدن افزایش یابد ماندگاری Bordersهای کریستال بلیت افزایش می‌یابد و با آهسته سرد شدن از سطح آلیت حل گردیده و کریستال‌های ناهمگون بلیت به‌وجود می‌آید خواص‌های مختلف گیرش سیمانهای که با اختلاف‌های متفاوتی در سرعت سرد شدن کلینکر آنان مشاهده می‌گردد، بستگی به نوع ایجاد فاز مایع پایه‌ائی آن دارد.
بنابراین در کلینکرهائی که بهصورت آهسته سرد می‌شوند و در آنان مقدار C۳A بالاتر از ۱۱ درصد وزنی است می‌بایست با جیپس بهصورت گرم کوبیده شوند تا آب جیپس بهصورت نیمه درآید. و مقدار عرضه سولفات در محلول در هنگام هیدراسیون بالا رود. مقاومت فشاری اپوتیموم ۲۸ روزه سیمان از کلینکر که دارای ۹ تا ۱۱ درصد وزنی X۳A است بدون وابستگی به سرد شدن به‌دست می‌آید.
علت کاهش مقاومت فشاری سیمانی که از کلینکرهای آهسته سرد گردیده بستگی به تشکیل Bordersهای بلیت روی کریستال آلیت ندارد بلکه در هنگام سرد شدن، یک متریال ترانسپورت بین سیلیکاتها و فاز مایع پایه ایجاد و باعث کاهش‌ها واکنش کریستال آلیت با ورود Al۳+ , Fe۳+ به ساختمان خود گشته و در ضمن کاهش الیت به‌واسطه پروسس Ccrrosion کلینکرهائی که C۳A در آن بالاست ادامه پیدا می‌کند.
لذا نتیجه می‌شود که ماتریل ترانسپورت با افزایش C۳A در کلینکری که آهسته سرد می‌گردد. نسبت مساوی دارد. لذا در کوره‌هائی که کلینکر با مقدار C۳A بالا سرد می‌گردد می‌بایست تا حد امکان محدوده پیش خنککن کوتاه تنظیم نمود و سرعت سرد شدن را با استفاده از هوای ثانویه‌ائی که درجه حرارت آن ۱۰۰۰ و یا بالاتر است کاهش داد. در کوره‌هائی که کلینکر بروش ساتالایت سرد می‌گردد. حساسیت بیشتری روی افزایش C۳A می‌باشد و اگر از طریق گام‌های فنی و تأسیساتی مؤفق به کاهش C۳A نگردیم بایستی با اضافه نمودن ترکیبات آهن، مقدار C۳A در کلینکر را تنظیم نمود.
منبع:
ادامه...
● ترکیبات Matrix:
پس از تحقیقات و آزمایشات میکروسکوپی چنین نتیجه می‌شود که جذب بر کریستال‌های آلیت، ریکریستاله شدن دانه‌ائی و تجمعی بر بلیت‌ها، درشت شدن کریستال‌های آلومینات و آلومینیات فریت و مجدداً رشد نمودن کریستال‌ها در سطح‌های سایش یافته کریستال‌های آلیت کاملاً مشهود خواهند بود.
وسعت و تعداد تغییرات ساختمان میکروسکوپی برحسب ساختمان ترکیبی مواد کاملاً متغیر می‌باشد. همچنان که در آزمایشات مشاهده شد. در روش سرد کردن کلینکر بهصورت آهسته، مقاومت سیمان کاهش می‌یابد.
یعنی به زبان دیگر در هنگام سرد کردن، انتقال ترکیبی به‌وقوع می‌پیندد و باعث تغییر خواص کلینکر و نهایتاً سیمان می‌شود برای توضیح این مهم، سیلیکات کلسیم با مقدار ترکیبی مختلف آن به‌وسیله Salicylic Acid که در متانل حل گردیده، جدا کرده و باقیمانده را از طریق آزمایشات Ray - X دنبال نمود. در نتایج آزمایش دیده می‌شود که در هنگام پروسس خنک کردن، یک نوع تعویض ترکیبی بین کلسیم سیلکات و خمیره موادی آن انجام می‌گردد. در کلینکری که مقدار C۳A حدود ۱۳ درصد وزنی می‌باشد شکل اکسیدهای ۳O Fe۲ Al۲O۳ و Mgo در کلینکری که آهسته سرد گردیده، به سمت داخل کلسیم سیلکات حرکت کرده (کم شدن فاز مایع) و برعکس Cao به سمت خمیره مواد حرکت و آلیت‌ها جذب می‌گردند.
در کلینکری که درصد C۳A در آن ۷ درصد وزنی می‌باشد شکل مربوطه بهصورت آهسته نیز سرد گردیده، به‌غیر از Cao اکسیدهای Fe۲O۳ و Al۲O۳ نیز به سمت خمیره حرکت می‌کنند. و تنها قسمتی از Mgo (همان‌گونه که در کلینکرهای C۳A بالا اتفاق می‌افتد) از خمیره به سمت سیلیکات حرکت می‌کند.
از آزمایشات میکروسکوپی می‌توان نتیجه گرفت که خمیره فازی در هنگام سرد شدن سطح کریستال‌های الیت را سایش می‌دهد. Cao به مصرف کریستالیزاسیون C۳A و C۴AF خواهد رفت. در صد بالای مصرف بستگی به افزایش C۳A در مواد دارد جدا شدن Cao از محدوده کناری کریستال آلیت، باعث به‌وجود آمدن فاز بلیت گردیده با سرد شدن بیشتر کلینکر از آلیت کاملاً جدا و کریستال‌های بزرگ بلیت تشکیل می‌گردد.
در ضمن با پذیرش اکسیدهای Fe۲o۳ و Al۲o۳ و Mgo از خمیره، کریستال‌های بلیت در سطح لغزنده می‌گردند. در کلینکرهائی که مقدار C۳A کمتر است، Cao را به نسبت کلینکرهائی که در آنان C۳A بالاست کمتر تعویض می‌کنند. این مهم را می‌توان در مرز دانه‌های آلیت که کمتر سایش دارند مشاهده نمود.
● نتیجه‌گیری:
خواص متفاوت کلینکر در هنگام Corrosion آلیت تنها به نحوه سرد کردن وابسته نیست. بلکه در دو وحله اول بستگی به ترکیبات مواد دارد. آغاز اولین مراحل تشکیل Bordersهای فاز بلیت بر روی کریستال الیت پس از خروج کلینکر از محدوده Sintering و توقف محدود آنان رد بخش پیش خنککن کوره می‌باشد. این درست همان زمانی است که کریستلیزاسیون آغاز و آلیت‌ها مورد حمله و نفوذ قرار می‌گیرند.
این نیز دلالت بر کاهش کلسیم در منطقه Sintering فاز مایع می‌باشد. از آنجائی‌که مقدار کلسیم به حدی نیست که در زمان پروسس سرد شدن کلینکر، مقدار مورد نیاز بهصورت تئوری در ساخت C۳A و C۴AF عرضه کند. بنابراین در هنگام سرد شدن کلینکر با فاز کلسیم بالا، از کناره‌ها مورد حمله قرار گرفته تا مقدار کاهش Cao را پوشش دهد.
از آنجائی‌که فاز C۳A در مقابل C۴AF دارای فاز کلسیمی بیشتری است لذا در فاز آلیت که C۳A کمتر است به همین نسبت CAO کمتری در راستای کریستالیزاسیون فاز مایع پایه‌ائی جذب می‌گردد. بنابراین کریستال‌های آلیت بسیار کم و حتی اصلاً مورد هجوم قرار نمی‌گیرند. در کلینکری که بروش نرمال سرد گردیده و مقدار C۳A در آن بالاست، کریستال‌های بلیت شروع به رشد می‌کنند. اثرگذاری و حمله فاز مایع بر کریستال‌های الیت در هنگام سرد شدن بدون اینکه به سرعت پیش سرد شدن بستگی داشته باشد، عملی می‌گردد. در هنگامی که سرعت سرد شدن افزایش یابد ماندگاری Bordersهای کریستال بلیت افزایش می‌یابد و با آهسته سرد شدن از سطح آلیت حل گردیده و کریستال‌های ناهمگون بلیت به‌وجود می‌آید خواص‌های مختلف گیرش سیمانهای که با اختلاف‌های متفاوتی در سرعت سرد شدن کلینکر آنان مشاهده می‌گردد، بستگی به نوع ایجاد فاز مایع پایه‌ائی آن دارد.
بنابراین در کلینکرهائی که بهصورت آهسته سرد می‌شوند و در آنان مقدار C۳A بالاتر از ۱۱ درصد وزنی است می‌بایست با جیپس بهصورت گرم کوبیده شوند تا آب جیپس بهصورت نیمه درآید. و مقدار عرضه سولفات در محلول در هنگام هیدراسیون بالا رود. مقاومت فشاری اپوتیموم ۲۸ روزه سیمان از کلینکر که دارای ۹ تا ۱۱ درصد وزنی X۳A است بدون وابستگی به سرد شدن به‌دست می‌آید.
علت کاهش مقاومت فشاری سیمانی که از کلینکرهای آهسته سرد گردیده بستگی به تشکیل Bordersهای بلیت روی کریستال آلیت ندارد بلکه در هنگام سرد شدن، یک متریال ترانسپورت بین سیلیکاتها و فاز مایع پایه ایجاد و باعث کاهش‌ها واکنش کریستال آلیت با ورود Al۳+ , Fe۳+ به ساختمان خود گشته و در ضمن کاهش الیت به‌واسطه پروسس Ccrrosion کلینکرهائی که C۳A در آن بالاست ادامه پیدا می‌کند.
لذا نتیجه می‌شود که ماتریل ترانسپورت با افزایش C۳A در کلینکری که آهسته سرد می‌گردد. نسبت مساوی دارد. لذا در کوره‌هائی که کلینکر با مقدار C۳A بالا سرد می‌گردد می‌بایست تا حد امکان محدوده پیش خنککن کوتاه تنظیم نمود و سرعت سرد شدن را با استفاده از هوای ثانویه‌ائی که درجه حرارت آن ۱۰۰۰ و یا بالاتر است کاهش داد. در کوره‌هائی که کلینکر بروش ساتالایت سرد می‌گردد. حساسیت بیشتری روی افزایش C۳A می‌باشد و اگر از طریق گام‌های فنی و تأسیساتی مؤفق به کاهش C۳A نگردیم بایستی با اضافه نمودن ترکیبات آهن، مقدار C۳A در کلینکر را تنظیم نمود.
منبع:
مجله ZKG - ۲۰۰۳ Nov.
Tour of the Allentown Cement Plant
Tour of the Allentown Cement Plant
<!--[if !supportEmptyParas]-->
<!--[endif]-->
Tour of the Allentown Cement Plant
Kurt C. Friehauf
One of the most fascinating fieldtrips I’ve run with the intro-level geology students is to the Allentown Cement Plant. Few people know it, but the Lehigh Valley area (i.e., right around Kutztown University) was the first place in the United States where Portland cement was manufactured. The reason for this lies in the geology of the area.
<!--[if !supportEmptyParas]-->
Portland Cement<SPAN style="COLOR: black"> is the most common type of cement used today due to its vastly greater strength compared to other cements. The ingredients are essentially the same as Natural Cement (lime, silica, alumina, and iron oxides [1]), but the calcining process is done at a much higher temperature [2]. The precise proportion of ingredients is important. In most cases, this requires mixing of several rocks together, although the limestone in select regions naturally contains the appropriate elements in the appropriate proportions.
How we make cement
How we make cement
<SPAN style="FONT-SIZE: 10pt">
How we make cement
Lime is a powder made of calcium oxide (CaO) produced by baking the carbonate out of calcite in limestone. Silica is a generic term for SiO2 - quartz. Alumina is aluminum oxide Al2O3, common in clay and many silicate minerals.
Calcine means to heat a rock up to a very high temperature - hot enough to burn off any water and carbon, but not hot enough to actually melt the rock. We produce lime by calcining limestone.
CaCO3 + heat = CaO + CO2(g)
Calcite Lime
Concrete is the name we use to describe the aggregate-cement mixture. Aggregate is the sand and gravel, added to cement to increase bulk and strength
Calcine means to heat a rock up to a very high temperature - hot enough to burn off any water and carbon, but not hot enough to actually melt the rock. We produce lime by calcining limestone.
CaCO3 + heat = CaO + CO2(g)
Calcite Lime
Concrete is the name we use to describe the aggregate-cement mixture. Aggregate is the sand and gravel, added to cement to increase bulk and strength
<SPAN style="FONT-SIZE: 10pt">
Hossein.H.Shirazi
عضو جدید
تاریخچه سیمان و سیمان فارس و ....
تاریخچه سیمان و سیمان فارس و ....
این فایل درباره تاریخچه سیمان و تاریخچه سیمان فارس و انواع سیمانها هست.
در کلی مربروط به سیمان میشه.
(خودم برای گزارش کارآموزی ازش استفاده کردم هنوز هم نمرش نگرفتم)
http://rapidshare.com/files/81629682/Siman_Fars.zip.html
تاریخچه سیمان و سیمان فارس و ....
این فایل درباره تاریخچه سیمان و تاریخچه سیمان فارس و انواع سیمانها هست.
در کلی مربروط به سیمان میشه.
(خودم برای گزارش کارآموزی ازش استفاده کردم هنوز هم نمرش نگرفتم)
http://rapidshare.com/files/81629682/Siman_Fars.zip.html
اشکان فروتن
مدیر بازنشسته
والا تا اونجایی که من یادمه شما باید از توی کتب مرجع قیمت پایه رو در بیاری و در ضرایب مربوط به امسال ضرب کنی تا قیمت روز رو به دست بیاری
از کتاب پیترز ویرایشش 2006 دربیارشون..در بازارموجود هستش فکر کنم قیمت کتابش 25 هزارتومان باشه..
mohandes93
عضو جدید
آسیاب گلوله ای در صنعت سیمان
آسیاب گلوله ای در صنعت سیمان
آسیاب گلوله ای در صنعت سیمان
Similar threads
| Thread starter | عنوان | تالار | پاسخ ها | تاریخ |
|---|---|---|---|---|
|
شناسایی و بررسی خواص مواد سبک کننده دوغاب سیمان چاه های نفت و گاز | مقاله های مهندسی شیمی | 0 | |
|
محیط زیست و صنعت سیمان در ایران و اروپا | مقاله های مهندسی شیمی | 0 |
Similar threads
-
شناسایی و بررسی خواص مواد سبک کننده دوغاب سیمان چاه های نفت و گاز
- شروع شده توسط P O U R I A
- پاسخ ها: 0
-