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

دیماه 1391

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(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 SO₃که 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

لینک بالا اشتباه است

برای دانلود متن کامل اینجا کلیک کنید

       

:: بازدید از این مطلب : 636