پروژه مواد اولیه و فرآیند تولید سیمان

دانلود پروژه بررسی مواد اولیه سیمان و تحلیل فرآیند های تولید در 123 صفحه ورد قابل ویرایش آماده ارائه با فرمت doc

چکیده

سیمان ترکیبی از فرآوری مواد آهکی و رسی است که از آن برای چسباندن آجرها، بلوک های آجری، قطعات سنگ و یا ساختن بتن های سیمانی استفاده می شود و اساسی ترین ماده در انجام کارهای عمرانی از قبیل سدسازی، پل و تونل سازی، راه و ساختمان و ساخت انواع سازه های بتنی محسوب می شود. بنابراین می توان سیمان را اساس سازندگی نامید. نظر به اینکه تولید هر محصولی، مستلزم شناخت کامل مواد خام و دانش تبدیل این مواد به محصول می باشد، هدف از پروژه حاضر، شناخت مواد اولیه مورد نیاز کارخانه سیمان و تحلیل فرآیند تولید می باشد.

برای تولید سیمان، ابتدا مواد اولیه را که شامل سنگ آهک، سنگ آهن و خاک رس می باشد، از معادن به کارخانه ها انتقال می دهند. این مواد در کارخانه پس از آسیا شدن و تنظیم با نسبت های مناسب به کوره ی پخت منتقل می شوند و پس از پخت مجددا آسیا شده و به عنوان سیمان، در پاکت های 50 کیلوگرمی و یا به صورت فلّه ای به بازار عرضه می شوند.

البته در این فرآیند ممکن است، ترکیبات فرعی مختلفی به مواد اولیه اضافی شوند که هر یک از این ترکیبات یک ویژگی خاص به سیمان می بخشند، بنابراین برحسب درصد وزنی ترکیبات و قابلیت های متفاوت سیمان از قبیل قابلیت سخت شدن در اعماق آب یا پایداری در مجاورت محلول ها، سیمان ها را به انواع مختلفی تقسیم می کنند که همه این انواع باید با استاندارد کشور سازنده مطابقت داشته باشند.

فاکتورهای اساسی تولید سیمان، مواد اولیه و تکنولوژی تولید می باشند که ایران از نظر مواد اولیه بسیار غنی است اما در زمینه تکنولوژی تولید، هنوز به خودکفایی نرسیده است و این امر بیش از همه لزوم انجام مطالعات بیشتر در راستای دستیابی به تکنولوژی بومی تولید را نتیجه می کند.

هدف از پروژه

به طور کلی مطالعات و بررسی هایی که برای احداث یک واحد صنعتی مانند کارخانه سیمان باید انجام شود را به سه دسته تقسیم می کنند که عبارتند از:

بررسی ها و مطالعاتی که قبل از احداث کارخانه انجام می شود:

مانند شناخت محصول نهایی و مواد خام مورد نیاز، مکان مناسب احداث کارخانه، امکاناتی همچون آب، برق و راه دسترسی جذب نیروهای متخصص و ...

بررسی ها و مطالعاتی که در حین اجرای پروژه انجام می شود:

مانند انتخاب تکنیک های مناسب برای جلوگیری از اتلاف زمان، انرژی و سرمایه.

بررسی ها و مطالعاتی که باید بعد از احداث کارخانه انجام شود:

که عبارتند از بررسی روش های بالا بردن کیفیت محصول و به حداقل رساندن آسیب های وارده به واحدهای مختلف عملیاتی در کارخانه.

بدیهی است کهتمام این مطالعات را نمی توان در قالب یک پژوهش انجام داد و هر عامل باید مجزا و جامعی مورد بررسی قرار گیرد، با این توضیح در مطالعه حاضر به طور ویژه ای به دو عامل شناسایی مواد خام مورد نیاز کارخانه سیمان و تحلیل فرآیند تولید پرداخته شده است.

ترکیبات اصلی و فرعی سیمان

به طور کلی سیمان از یک سری عناصر تشکیل شده که از میان اکسید کلسیم، اکسید سیلیسیم، اکسید آلومینیم و اکسید آهن عناصر اصلی و اکسیدهای منیزیم و پتاسیم و سدیم و سولفات و کلر، عناصر فرعی را تشکیل می دهد.

در مواد خام عناصر شیمیایی به صورت اکسید نبوده و به شکل کربنات ها؛ سولفات کلسیم و سیلیکات ها و آلکالی ها و غیره می باشند. مواد خام از مخلوط کردن درصدهای مشخصی از مواد اولیه سنگ آهک و خاک رس و آهن و غیره حاصل می شود.

نسبت های تشکیل دهنده اصلی کلینکر و سیمان

هدف از نتظیم مواد خام در سیمان یکنواخت بودن مواد ورودی به کوره و دارا بودن یک سری فاکتورهای معین است که ادامه این عمل به طور صحیح هم از نظر کیفیت کار کوره، دوام و بقاء آجرهای کوره و تهیه کلینکر مرغوب می باشد.

معمولا برای بررسی و کنترل سیمان پرتلند به جای به کار بردن عناصر فوق الذکر از محاسبات مدول ها و یا تعیین فازهای اصلی سیمان استفاده می گردد که حدود معینی را می بایست داشته باشند.

فرآیند تولید سیمان

همان طور که در مبحث ترکیبات سیمان اشاره شد سیمان از دو نوع ترکیبات اصلی و فرعی تشکیل شده است که عبارتند از اکسیدهای کلسیم، سیلیسیم، آلومینیوم و آهن (ترکیبات اصلی) و اکسیدهای منیزیم و پتاسیم، سدیم و کلر و آلکالی ها و ... (ترکیبات فرعی)

بدیهی است که این ترکیبات باید به اقتصادی ترین راه ممکن برای یک کارخانه سیمان فراهم شوند به عنوان مثال اکسید آهن را می توان از سنگ های هماتیت و مگنتیت بدست آورد. اما فاکتورهایی از قبیل مسافت حمل، هزینه ی تجزیه و فرآوری سنگ معدن، تکنولوژی موجود و ... باید در نظر گرفته شوند، بنابراین در کارخانجات سیمان سنگ هایی به عنوان مواد اولیه تلقی می شوند که بیشترین مواد مورد نیاز را با ارزان ترین قیمت در خود دارند.

مواد اولیه مورد نیاز یک کارخانه سیمان

تقریباً در تمام کارخانه های سیمان جهان پنج ماده سنگ آهک، خاک رس، سنگ آهن، سیلیس و سنگ گچ را به عنوان مواد اولیه می شناسند که به نسبت های مشخصی با هم مخلوط می شوند و در قالب مواد خام به واحد پخت منتقل می شوند، البته در مراحل مختلف تولید مواد فرعی می توانند اضافه شوند....

فهرست مطالب پروژه

چکیده

فصل اول: مقدمه

1-1- هدف از پروژه

1-2- نحوه ی سازماندهی پروژه

فصل دوم؛ کلیات

2-1- تعریف سیمان

2-1-1- تعریف عام سیمان

2-1-2- تعریف خاص سیمان

2-1-3- تعریف کمیته ی استاندارد آلمان از سیمان

2-2- تعریف کلینکر

2-3- مواد و ترکیبات تشکیل دهنده ی سیمان

2-3-1- ترکیبات اصلی سیمان

2-3-2- ترکیبات فرعی سیمان

2-4- سیمان پرتلند

2-4-1- تعریف سیمان پرتلند

2-4-2- انواع سیمان پرتلند براساس ASTM-C-150

2-4-2-1- سیمان پرتلند نوع I

2-4-2-2- سیمان پرتلند نوع II

2-4-2-3- سیمان پرتلند نوع III

2-3-2-4- سیمان پرتلند نوع IV

2-4-2-5- سیمان پرتلند نوع V

2-5- ملات و بتن

2-5-1- ملات سیمان

2-5-2- بتن سیمان

فصل سوم: ترکیبات اصلی و فرعی سیمان

3-1- مواد اصلی تشکیل دهنده کلینکر و سیمان

3-1-1- مدول سیلیس (SIM)

3-1-2- مدول آلومینیوم (ALM)

3-1-3- مدول فاکتور اشباع آهک (LSF)

3-2- دلایل کنترل مدول های ALM, SIM, LSF

3-2-1- کنترل مواد برحسب ALM, SIM, LSF

3-3- تنظیم مواد سیلوها

3-4- تأثیر تغییرات LSF

3-5- تأثیر تغییرات SIM

3-6- تأثیر تغییرات SIM

3-7- ترکیبات پتانسیلی کلینکر

3-7-1- کریستال یا فاز آلیت

3-7-1-1- مشخصه های در سیمان

3-7-2- کریستال یا فاز بلیت

3-7-2-1- مشخصه های در سیمان

3-7-3- کریستال یا فاز آلومینات یا فاز سیلت

3-7-4- کریستال یا فاز فریت

3-7-4-1- مشخصه های در سیمان

فصل چهارم: فرآیند تولید سیمان

4-1- مقدمه

4-2- مواد اولیه مورد نیاز یک کارخانه سیمان

4-2-1- سنگ آهک

4-2-2- خاک رس

4-2-3- سنگ آهن

4-2-4- اکسید سیلیسیم

4-2-5- سنگ گچ

4-3- واحدهای مختلف تولید در کارخانه

4-3-1- سنگ شکن

4-3-2- خشک کن (درایر)

4-3-3- سالن اختلاط مواد

4-3-3-1- کنترل توسط ایجاد اختلاف در دبی مواد به هنگام خروج از بونکرها

4-3-3-2- کنترل توسط سرعت نوار نقاله ها

4-3-4- آسیای مواد خام

4-3-5- کوره

4-3-5-1- منطقه ی کلیسناسیون (آبگیری از مواد)

4-3-5-2- منطقه ی ایمنی

4-3-5-3- منطقه ترانزیشن

4-3-5-4- منطقه پخت

4-3-5-5- منطقه خنک کن

4-3-6- آسیای سیمان

4-3-7- بارگیرخانه

4-4- روش های تولید سیمان

4-4-1- روش تر

4-4-2- روش نیمه تر

4-4-3- روش نیمه خشک

4-4-4- روش خشک

4-5- کنترل کیفی سیمان

4-5-1- روش فیزیکی و تأثیر مشخصات فیزیکی مواد در روند تولید

4-5-2- روش شیمیایی و تأثیر مشخصات شیمیایی مواد در روند تولید

4-6- روش های مختلف آنالیز و تجزیه ی مواد سیمان

4-7- تنظیم مواد

4-7-1- تأثیر یکنواخت و هموژن بودن مواد در روند تولید

4-7-2- نمونه برداری مراحل مختلف خط تولید

4-7-3- نمونه گیری آسیای مواد

4-7-3-1- نمونه گیری اتوماتیک

4-7-3-2- نمونه گیری دستی

4-7-4- نمونه تغذیه به کوره

4-7-5- نمونه کلینگر خروجی از کوره

4-7-6- نمونه گیری از آسیای سیمان

4-7-7- نمونه گیری از سیمان نهایی جهت کنترل نهایی

فصل پنجم: دیاگرام فازهای مختلف سیمان

5-1- مفهوم تیتر در مواد خام سیمان

5-2- روش اندازه گیری درصد کل کربنات ها از طریق تیتراسیون

5-3- روش اندازه گیری کربنات منیزیم به عنوان مثال

5-4- طرز ساختن محلول اسید کلریدریک نرمال

5-4-1- عمل کرکسیون اسید کلریدریک

5-5- طرز ساختن محلول نرمال سود

5-5-1- عمل کرکسیون سود

5-6- طرز ساختن معرف های تیتراسیون

5-7- آهک آزاد و مشکلات ناشی از مقدار اضافی آن

5-8- اکسید منیزیم و مشکلات ناشی از مقدار اضافی آن

5-8-1- نسبت سیلیس آزاد به اکسید منیزیم

5-9- قلیایی ها

5-9-1- سولفات ( ) یا ایندرید سولفوریک

5-9-2- سایر سولفات ها

5-9-2-1- مدول سولفات

5-10- قابلیت ترکیب مواد خام

5-11- تعیین فاز مایع

5-11-1- اگر فاز مایع زیر 20% باشد

5-11-2- اگر فاز مایع بالاتر از 30% باشد

5-12- شاخص کوتینگ یا Coating Index

5-13- فاکتور پخت Burn ability Factor

5-14- شاخص قابلیت پخت یا Burn ability Index

5-15- مناطق داخل کوره و چگونگی پخت مواد

5-16- خنک کردن کلینگر

5-16-1- عوامل مؤثر روی ترکیب کلینگر

5-16-2- تشکیل گرد و غبار و دانه بندی کلینگر

5-17- رینگ ها و گرفتگی ها در سیستم های مختلف پخت

5-17-1- تقسیم بندی رینگ ها برحسب نوع مواد تشکیل دهنده آنها

5-17-2- جنبه های تئوری تشکیل رینگ و گرفتگی

5-17-3- عوامل تشکیل رینگ ها و گرفتگی ها

5-17-4- روش های پیشگیری و رفع نمودن گرفتگی ها

فصل ششم: شیمی سیمان

6-1- تعریف شیمی تجزیه و مراحل یک تجزیه شیمیایی

6-1-1- مراحل یک تجزیه شیمیایی

6-1-2- ساختن معرف های تیتراسیون

6-2- آنالیزهای شیمیایی در صنعت سیمان

6-2-1- آماده کردن نمونه جهت آنالیز

6-2-1-1- ذوب قلیایی

6-2-1-2- اندازه گیری درصدهای

6-3- روش حجمی برای

6-3-1- روش اول

6-4- طرز تهیه معرف ها و محلول ها

6-4-1- تهیه اندی کاتور اریوکروم بلاک تی

6-4-2- تهیه محلول بافر اکلرید آمونیوم- آمونیا

6-4-3- تهیه محلول کربنات کلسیم یا

6-4-3-1- استاندارد کردن M/100 E.D.T.A به وسیله محلول کلسیم M/100

6-4-4- تهیه محلول KOH

6-4-5- تهیه محلول کالکوکربن

6-4-6- طریقه ی بدست آوردن E.D.T.A

6-5- اندازه گیری به طریق حجمی

6-6- اندازه گیری پرت حرارتی LOOS

6-7- اندازه گیری باقی مانده ی نامحلول I.R

6-8- اندازه گیری سیلیس آزاد در کلینکر

6-9- اندازه گیری درصد سولفات

6-10- اندازه گیری قلیایی

6-10-1- اندازه گیری قلیایی ها در سیمان و کلینکر

6-10-2- اندازه گیری قلیایی در مواد خام

6-11- شرح خلاصه ی دستگاه

6-12- استاندارد نمودن محلول های جهت رسم منحنی

6-13- اندازه گیری آهک آزاد

6-14- اندازه گیری کلر (روش دلهارد)

6-15- آزمایشات فیزیکی بر روی کلینکر

6-16- آزمایشات فیزیکی آزمایشگاه

6-16-1- روش الک آبی 4900 جهت کنترل دانه بندی مواد

6-16-2- الک 900 روش دستی (خشک)

6-16-3- محاسبه درصد الک

6-17- آزمایشات فیزیکی بر روی نمونه های ساعتی سیمان

6-17-1- الک 4900 و 900

6-17-2- بلین (سطح مخصوص سیمان)

6-18- تعیین فاکتور ثابت جهت محاسبه ی بلین سیمان

6-19- شرح دستگاه بلین

6-20- محاسبه ی مربوط به سطح مخصوص

6-21- تعیین غلظت نرمال

فصل هفتم: گیرش سیمان

7-1- گیرش ابتدایی یا اولیه سیمان

7-2- گیرش انتهایی سیمان

7-3- انواع گیرش اولیه سیمان

7-3-1- گیرش کاذب

7-3-2- گیرش سریع

7-3-3- عواملی که در گیرش سیمان نقش دارند.

7-4- اندازه گیری انبساط حجمی توسط قالب لوشاتلیه

7-5- اندازه گیری انبساط خطی یا طولی سیمان توسط دستگاه اتوکلاو

7-5-1- قالب گیری نمونه

7-5-2- نگهداری نمونه

7-6- تعیین و اندازه گیری فلو (Flow)

7-7- ملامت چست؟

7-8- روش ساخت ملات سیمان

7-9- عواملی که موجب بالا رفتن مقاومت سیمان می شوند

7-10- محاسبه حرارت هیدراتاسیون توسط روش های شیمیایی

فصل هشتم: نتیجه گیری و پیشنهادات

8-1- نتیجه گیری

8-2- پیشنهادات

8-2-1- کاهش آلودگی های زیست محیطی که کارخانه سیمان تولید می کند

8-2-2- انجام اکتشافات دقیق

منابع و مراجع