پایان نامه استفاده از سرباره کنورتور ذوب آهن اصفهان به عنوان جایگزین در سیمان

دانشگاه شهرکر

دانشکده فنی و مهندسی

پایان نامه کارشناسی ارشد رشته ی مهندسی مواد گرایش سرامیک

 

 

عنوان پایان نامه:

استفاده از سرباره کنورتور ذوب آهن اصفهان به عنوان جایگزین در سیمان

 

 

استاد راهنما :

دکتر محمدرضا نیلفروشان

 

استاد مشاور:

دکتر ساسان اطرج

 

دی ماه 1391

نام نگارنده و استاد راهنما داخل فایل اصلی موجود است

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

 

2-1 سرباره——————————————————————————– 6

2-1-1 چگونگی تشکیل سرباره­های آهن و فولاد——————————————————– 8

2-1-2 مزایای حضور سرباره در کوره—————————————————————– 8

2-1-3 ترکیبات شیمیایی موجود در سرباره———————————————————– 9

2-1-4 انواع سرباره­های آهن و فولاد—————————————————————– 10

2-1-5 بررسی تحقیقات گذشته بر روی سرباره کنورتور————————————————– 16

2-2 سیمان پرتلند————————————————————————– 19

2-2-1 انواع سیمان پرتلند و کاربرد آنها————————————————————– 21

2-2-2 ترکیبات سیمان پرتلند——————————————————————— 21

2-2-3 هیدراسیون سیمان پرتلند——————————————————————- 24

2-2-4 آب مورد نیاز برای واکنش­های هیدراسیون—————————————————— 29

2-2-5 شروع دوره انگیزش———————————————————————— 33

2-2-6 پایان دوره انگیزش————————————————————————- 33

2-2-7 گیرش سیمان—————————————————————————- 34

2-2-8 سخت شدن—————————————————————————— 36

2-2-9 سیمان­های حاوی سرباره——————————————————————– 39

2-2-10 فعالسازی شیمیایی———————————————————————– 41

3-2 آنالیز مواد اولیه———————————————————————— 44

3-3 اندازه­گیری چگالی سرباره­ها و سیمان——————————————————- 44

3-4 بررسی­های ریزساختاری—————————————————————— 45

3-5 ساخت مخلوط­های مختلف برای آزمایشها—————————————————- 45

3-6 بررسی خواص دوغاب——————————————————————– 46

3-6-1 خواص رئولوژیکی————————————————————————– 46

3-6-2 قلیاییت (pH)—————————————————————————– 47

3-6-3 خواص الکتریکی————————————————————————– 48

3-7 بررسی خواص خمیر——————————————————————— 49

3-7-1 تعیین مقدار آب لازم (غلظت نرمال)———————————————————– 49

3-7-2 اندازه­گیری زمانهای گیرش اولیه و نهایی——————————————————– 49

3-8 بررسی خواص ملات——————————————————————— 51

3-8-1 مراحل اختلاط و ساخت ملاتهای سیمانی——————————————————- 51

3-8-2 استحکام فشاری————————————————————————— 52

3-8-3 استحکام خمشی————————————————————————– 52

3-9 بررسی استفاده از فعالساز قلیایی کلراید کلسیم———————————————– 52

3-9-1 ساخت نمونه جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی—————————————————- 52

3-10 بررسی استفاده از نانو سیلیس بر ملاتهای حاوی سرباره کنورتور——————————— 53

3-10-1 ساخت نمونه جهت بررسی تأثیر نانو سیلیس————————————————— 54

4-1 شناسایی و آنالیز مواد اولیه————————————————————— 55

4-1-1 آنالیز شیمیایی————————————————————————— 55

4-1-2 آنالیز مینرالی—————————————————————————– 56

4-1-3 چگالی مواد اولیه————————————————————————– 58

4-2 نتایج حاصل از بررسی خواص دوغاب——————————————————- 58

4-2-1 زمان ریزش دوغابها———————————————————————— 59

4-2-2 اندازه گیری قلیاییت———————————————————————– 59

4-2-3 هدایت الکتریکی دوغاب——————————————————————– 61

4-3 نتایج زمانهای گیرش نمونه­های خمیر——————————————————- 61

4-4 نتایج تست استحکام مکانیکی نمونه­های ملات———————————————— 65

4-5 بررسی­های ریز ساختاری—————————————————————– 69

4-6 نتایج استفاده از فعالساز قلیایی———————————————————— 72

4-6-1 زمان ریزش دوغاب———————————————————————— 72

4-6-2 زمان گیرش خمیر————————————————————————- 73

4-6-3 استحکام مکانیکی ملات——————————————————————— 73

4-6-4 بررسی­های ریز ساختاری——————————————————————– 75

4-7 نتایج استفاده از نانو سیلیس————————————————————– 77

4-7-1 زمان گیرش خمیر————————————————————————- 77

4-7-2 استحکام مکانیکی ملات——————————————————————– 79

4-7-3 بررسی­های ریز ساختاری——————————————————————– 83

5-1 نتیجه گیری————————————————————————— 86

5-2 پیشنهاد برای کارهای آینده————————————————————— 88

فهرست جداول

جدول 2-1.  ترکیبات دوتایی موجود در سرباره——————————————————– 11

جدول 2-2. ترکیبات پیچیده موجود در سرباره——————————————————– 11

جدول 2-3. نام و ترکیب فازهای موجود در کلینکر سیمان پرتلند—————————————– 24

جدول 2-4. ترکیب بالقوه فازهای تشکیل دهنده سیمان معمولی —————————————– 25

جدول 2-5. معادلات شیمیایی جهت توصیف هیدراسیون سیمان پرتلند———————————— 36

جدول3-1. نسبت مواد برای مخلوطهای متشکل از سربارهها و سیمان معمولی——————————- 48

جدول3-2. نسبت مواد مخلوطهای ساخته شده بمنظور بررسی تأثیر فعالساز کلراید سدیم بر سیمانهای حاوی سربارههای فولاد   55

جدول 3-3. مخلوطهای سیمان حاوی سرباره کنورتور با / بدون نانو سیلیس——————————— 56

جدول 4-1. ترکیبهای تشکیل دهنده مواد اولیه مشخص شده در آزمایش آنالیز شیمیایی———————- 57

جدول 4-2. عدد میسون محاسبه شده برای سربارههای مختلف—————————————— 58

جدول 4-3. نتایج حاصل از اندازهگیری چگالی پودر سیمان و انواع سرباره مورد استفاده———————– 60

جدول 4-4. جدول آزمایشهای صورت گرفته بر دوغاب؛ زمان ریزش، قلیاییت (pH) و هدایت الکتریکی———– 63

جدول 4-5. زمانهای گیرش اولیه و نهایی خمیرهای سیمانی حاوی مقادیر مختلف سرباره———————- 64

جدول 4-5. استحکام فشاری و خمشی نمونههای ملات بعد از 3، 7، 28 و 90 روز—————————- 67

جدول 4-6. مشخصات استحکام خمشی و فشاری ملاتهای حاوی سرباره با طول عمر متفاوت——————– 76

جدول 4-7. مشخصات استحکام خمشی و فشاری ملاتهای حاوی سرباره با طول عمر متفاوت——————- 81

فهرست شکل‌ها

 

شکل 2-1. نمودار محصولات فرعی تولید شده بازای یک تن فولاد تولیدی به تفکیک روش تولید فولاد———– 11

شکل 2-3. تصویر فلوچارت انواع سربارههای آهن و فولاد———————————————— 14

شکل 2-4.  تصویر شماتیک از کوره بلند ذوب آهن و قسمتهای مختلف آن———————————- 15

شکل 2-5. نمایی از بخش گرانولهسازی کارخانه ذوب آهن اصفهان با سه جت آب سرد گرانولهساز————— 18

شکل 2-6. شکل شماتیک کوره قوس الکتریک فولاد بهمراه نامگذاری قسمتهای مختلف———————– 19

شکل 2-7. تصویری شماتیک از کوره کنورتور——————————————————— 20

شکل 2-8. تصویر میکروسکوپ الکترونی عبوری از—————————————————– 29

شکل 2-9. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از اترینژایت (تری سولفات AFt) با فرمول شیمیایی 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O  31

شکل 2-10. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی تومازیت در نمونه بتنی پس از نگهداری به مدت بیش از 90 روز 32

شکل 2-11. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مونوسولفات 3CaO.Al2O3.CaSO4.12H2O- 33

شکل 2-12. شکل شماتیک ضخامت لایه نازک آب پوششی بر روی سطوح ذرات سیمان و نیز آب موجود در خلل و فرج بافت میکروسکوپی بین ذرات سیمان (آب بین ذرهای)——————————————————————— 34

شکل 2-13. تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از ساختار میکروسکوپی خمیری ساخته شده از کلینکر سیمان و گچ همراه با 5/3% وزنی SO3 که در حال هیدراسیون بوده و خود را گرفته است،  45/0 W/C= و زمان هیدراسیون 4 ساعت- 39

شکل 2-14. نمودار تشکیل فازهای هیدراته و رشد بافت میکروسکوپی در طول زمان هیدراسیون سیمان———- 42

شکل 3-1. تصویری از یک دستگاه ویسکوزیمتر ریزشی————————————————- 51

شکل 3-2. دستگاه اندازهگیری pH و هدایت الکتریکی محلول——————————————- 52

شکل 3-3. تصویر شماتیک از دستگاه سوزن ویکات برای آزمایش گیرش———————————– 54

شکل 3-4. شماره الک و درصد مانده روی الک برای ماسه استاندارد————————————— 55

شکل 4-1. نمودارهای پراش پرتوی ایکس گرفته شده از مواد اولیه بهمراه با پیکهای مشخص شده (بصورت مقایسهای)  61

شکل 4-2. نمودار زمان ریزش دوغابهای ساخته شده با مقادیر مختلف سرباره——————————- 63

شکل 4-3. تصویر شماتیک اثرات فیزیکو- شیمیایی رخ داده در فصل مشترک ذرات سیمان و آب؛ شامل دفع ذره به ذره ناشی از نیروهای الکتروستاتیک (بین بارهای مشابه) و سازماندهی مولکولهای لایهای ناشی از جذب در سطوح جامد-محلول——— 64

شکل 4-4. نمودار زمانهای گیرش اولیه و نهایی نمونههای حاوی مقادیر مختلف سرباره کنورتور—————— 66

شکل 4-5. نمودار زمانهای گیرش اولیه و نهایی نمونههای حاوی مقادیر مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی——- 67

شکل 4-6. نمودار زمانهای گیرش اولیه و نهایی نمونههای حاوی مقادیر مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند—— 67

شکل 4-7. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات——– 70

شکل 4-8. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی بر حسب عمر ملات 70

شکل 4-9. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند بر حسب عمر ملات          71

شکل 4-10. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات——- 71

شکل 4-11. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره کوره قوس الکتریکی بر حسب عمر ملات          72

شکل 4-12. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی درصدهای مختلف سرباره گرانوله شده کوره بلند بر حسب عمر ملات        72

شکل 4-13. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه مرجع (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)—————— 73

شکل 4-14. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره کنورتور (BOF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)  73

شکل 4-15. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره کوره قوس الکتریکی (EAF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)———————————————————————————————- 74

شکل 4-16. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 30% سرباره گرانوله شده کوره بلند (GBF30) (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)———————————————————————————————- 74

شکل 4-17. نمودار پراش پرتوی ایکس از نمونههای مختلف خمیری سخت شده پس از 90 روز—————– 75

شکل 4-18. مقایسه وضعیت سیالیت دوغابهای ساخته شده از مخلوطهای مختلف حاوی 30% سرباره با نمونه مرجع 76

شکل 4-19. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای مختلف جهت بررسی اثر فعالساز قلیایی بر گیرش—— 77

شکل 4-20. نمودار استحکام فشاری نمونههای ملات بر حسب عمر ملات———————————– 78

شکل 4-21. نمودار استحکام خمشی نمونههای ملات بر حسب عمر ملات———————————– 78

شکل 4-23. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی مخلوط دو سرباره فولادسازی  بهمراه فعالساز (B-E-CaCl2)       (الف- 7 روزه، ب- 90 روزه)—————————————————————————— 80

شکل 4-24. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای حاوی مقادیر 50-0% سرباره کنورتور—————- 81

شکل 4-25. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای حاوی 40% سرباره کنورتور  بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 81

شکل 4-26. نمودار زمانهای گیرش اولیه و ثانویه نمونههای حاوی 50% سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس 82

شکل 4-27. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی نمونههای حاوی مقادیر 50-0%  سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات         84

شکل 4-28. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی نمونههای حاوی 40%  سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          84

شکل 4-29. نمودار استحکام فشاری نمونههای حاوی نمونههای حاوی 50%  سرباره کنورتور بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          85

شکل 4-30. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی نمونههای حاوی مقادیر 50-0%  سرباره کنورتور بر حسب عمر ملات         85

شکل 4-31. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی نمونههای حاوی 40% سرباره کنورتور  بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          86

شکل 4-32. نمودار استحکام خمشی نمونههای حاوی نمونههای حاوی 50% سرباره کنورتور  بهمراه 4-5/0 % نانو سیلیس          86

شکل 4-33. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 40% سرباره کنورتور  (BOF40) با بزرگنماییهای مختلف      88

شکل 4-34. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از نمونه حاوی 50% سرباره کنورتور  (BOF50) با بزرگنماییهای مختلف      88

 

 فصل اول

 

 مقدمه

از زمان گسترش صنعت و در پی آن گسترش تولید مواد صنعتی، بشر همواره با موادی مواجهه داشته که به صورت غیر عمد و ناخواسته در کنار محصول اصلی تولید شده­اند. برخی این مواد را زائد[1] نامیده و آنها را بلا استفاده می­دانستند و برخی دیگر از این مواد به عنوان محصولات فرعی[2] نام برده و عقیده دارند که از این مواد هم می­توان در کاربردهایی دیگر بهره جست. در این ­باره صنعت آهن و فولاد هم مستثنی نبوده و همواره با تولید

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *