فرآوری مواد اولیه ساختمان،سیمان،بتن،آهک،کاشی،سرامیک و..
| دسته بندی | معماری |
| بازدید ها | 3 |
| فرمت فایل | docx |
| حجم فایل | 1928 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 60 |
فرآوری مواد اولیه ساختمان،سیمان،بتن،آهک،کاشی،سرامیک و..
کلمه 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
طرح توجیهی تولید کاشی کف
| دسته بندی | کارآفرینی |
| بازدید ها | 21 |
| فرمت فایل | doc |
| حجم فایل | 23 کیلو بایت |
| تعداد صفحات فایل | 26 |
طرح توجیهی تولید کاشی کف در 26 صفحه ورد قابل ویرایش
مقدمه
پس از پیروزی انقلاب شکوهمند انقلاب اسلامی ایران سیاستگذاری صنعتی دولت در جهت سیاست عدم وابستگی به خارج و خودکفائی بوده، شکی نیست که این سیاست تضمین کننده استقلال و تمامیت ارضی می‌باشد و لحاظ اهمیت این امر می‌بایست طرحهای صنعتی طراحی و به اجراء گذاشته شوند که کمترین وابستگی از نظر مواد اولیه و تکنولوژی تولید و دانش فنی به خارج را داشته باشند. طرح حاضر براساس سیاست فوق طراحی شده است.
خوشبختانه در کشور پهناور ما مواد اولیه مورد نیاز تولیدات سرامیک به وفور یافت می‌شود. و با انتخاب روش صحیح و مناسب تولید تقریباً تمام ماشین‌آلات لازم نیز در داخل قابل تاُمین است. بنابراین با گسترش این رشته از صنعت نه تنها می‌توان نیازهای داخلی را تاُمین نمود بلکه با حمایت دولت می‌توان تولیدات سرامیکی را تا مرز صادرات نیز گسترش داد. البته ذکر این نکته لازم است که در کنار افزایش کمیت تولیدات باید به کیفیت نیز بها داد. و به آن توجه داشت و کیفیت محصولات را تا سطح قابل قبول استانداردهای بین المللی بالا برد تا بتواند در مقابل انواع مشابه معتبر خارجی رقابت نماید.
خلاصه گزارش طرح
1) عنوان محصول
موضوع طرح حاضر تولید کاشی کف می‌باشد. مشخصات کاشی مورد نظر بشرح زیر است:
1ـ ابعاد: 8/0×20×10 سانتیمتر .
2ـ وزن خاک مصرفی برای هر عدد کاشی 250 گرم.
3ـ وزن بیسکویت پخته 330 گرم.
4ـ هر متر مربع آن برابر 50 عدد کاشی می‌باشد.
5ـ روش تولید: تهیه پودر مرطوب و فرم‌دهی به کمک پرس.
ظرفیت: هفتادو‌پنج هزار مترمربع سالیانه.
تعداد روزکاری: سیصد روز در سال.
تعداد شیفت کاری: یک شیفت هشت ساعته به جز کوره‌ها.
زمین: 3500 مترمربع.
زیربنا: 1152 مترمربع.
تعداد کارکنان: 31 نفر.
2) مطالعات اقتصادی:
تعریف محصول: محصول مورد نظر طرح کاشی کف می‌باشد. کاشی کف محصولی است سرامیکی که به سبب پخته شدن در درجه حرارت کافی بحالت نیمه شیشه‌ای درآمده. خاصیت جذب آب آن کم و مقاومت آن در برابر سائیدگی، فشار و ضربه مکانیکی زیاد است. ابعاد کاشیهای تولیدی 8/0×20×10 سانتیمتر و 50 عدد آن برابر یک مترمربع می‌باشد. شماره استاندارد آن 67، ویژگیهای آن شامل مسطح بودن، قائمه بودن زاویه‌ها، مقاومت در برابر سائیدگی، مقاومت در مقابل سائیدگی آن نباید کمتر از 25 باشد.
مقاومت در مقابل حرارت و رطوبت بدین معنی که کاشی کف باید در برابر حرارت و رطوبت به اندازه کافی پایداری کند و بر اثر این عوامل نباید در سطح روئی آن هیچگونه ترک خوردگی پدید آید. مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر ضربه، رنگ ناپذیری، مقاومت در برابر فشار مکانیکی و مقاومت در برابر مواد شیمیائی می‌باشد.
موارد استعمال: کاشی کف به علت دارا بودن خواص مذکور و واحد بودن امتیازاتی از قبیل رنگ ناپذیری، مقاومت در برابر اسید و قلیا برای پوشش راهرو، سالن‌های عمومی و سکوی راه‌آهن و پوشش کف بکار می‌رود.
3) بررسیهای فنی
پروسه تولید: برای تولید کاشی، مانند هر مصنوع دیگر، روش و یا تکنولوژیهای مختلفی وجود دارد. مساله مهم و انتخاب صحیح تکنولوژی و یا روش تولید است. این انتخاب می‌بایست با توجه به عوامل زیادی صورت گرفته و در کل طرح انتخابی می‌بایست در جهت اهداف و سیاستگذاری صنعتی کشور باشد.
طرح فوق می‌تواند در سطح گسترده‌تر با استفاده از ماشین‌آلات خارجی صورت پذیرد که در هر دو صورت روش کلی تولید یکی می‌باشد. ولیکن در حد ظرفیت پیشنهادی تجهیزات کلاً داخلی پیش‌بینی گردیده. روش تولید در نمودار پیوست جریان مواد و جزئیات عملیات تولیدی نشان داده شده است.
الف ـ آماده‌سازی خاک: مواد اولیه مصرفی جهت تولید به صورت آماده خریداری و در سیلوی مخصوص مواد اولیه ذخیره می‌گردد. در زمان تولید مواد اولیه به نسبتهای مشخص وارد مخلوط‌کن(کماج کن) شده. در این مرحله رطوبت کافی به خاک داده می‌شود. (توسط پاشیدن آب) میزان رطوبت مطلوب خاک برای پرس هفت الی هشت درصد است. رطوبت کمتر و یا زیادتر خاک هر دو در کیفیت کاشی تاُثیر می‌گذارد.
ب ـ پرس کردن: پرس کردن یکی از مراحل مهم تولید کاشی کف است. در این مرحله کاشی شکلهای اولیه خود را می‌گیرد و به آن اصطلاحاً بیسکویت خام می‌گویند. عمل پرس کردن شامل ریختن مقدار معینی خاک کماج شده روی صفحه پائین قالب و فرود آمدن نصفه بالائی است. در اثر فشار ذرات خاک به سرعت در جهات مختلف حرکت کرده تا تمام زوایای قالب را پر کند. معمولاً نصفه بالائی و پائینی به شکلهای مختلف و مناسبی منقوش است. نقشهای بالائی جنبه تزئینی داشته و نقشهای زیر گاه اسم تولید کننده و اغلب دارای شیارهای لبه داری است که کمک به چسبندگی کاشی در روی کار می‌کند.
ج ـ خشک کردن بیسکویت: عمل خشک کردن بیسکویت در این طرح یک تونل خشک کن به طول 12 متر صورت می‌گیرد. بیسکویتهای پرس شده توسط کارگر وری تسمه نقاله گذاشته خواهد شد و توسط آن به سمت تونل خشک کن هدایت خواهد شد. هوای گرم تونل از طریق کانالهائی که سردیکر آنها به کوره‌هائی که در حال خشک شدن می‌باشند وصل است تامین می‌گردد.بدینوسیله در هزینه‌های سوخت صرفه‌جوئی شده و مدت زمان تولید به طور محسوسی کاهش می‌یابد.
د ـ پخت بیسکویت و لعاب: پخت بیسکویت در دو دستگاه کوره به ابعاد 5/2 × 3 ×3 صورت می‌گیرد. بیسکویت‌ها توسط کارگر در کوره چیده می‌شود و مشعل کوره (گازی یا گازوئیلی) روشن می‌شود. پخت بیسکویت حدود هشت ساعت طول می‌کشد که از این مدت شش ساعت اول هر یک ساعت یکصد درجه به حرارت کوره افزوده می‌گردد و بقیه مدت درجه، درجه حرارت حدود 960 خواهد بود. مشعل کوره ایرانی و آجر نسوز آن نیز داخلی است. اگر کوره به حال خود رها شود به مدت 12 ساعت خنک خواهد شد. در این طرح با تعبیه فن و دمیدن هوای سرد به کوره (پس از اینکه خدود دو ساعت از خاموش کردن مشعل گذشت) مدت خنک شدن به میزان زیادی تقلیل خواهد یافت. از هوای گرم بوجود آمده برای گرم کردن تونل خشک کن استفاده می‌گردد. دو دستگاه کوره مشابه مخصوص پخت لعاب خواهد بود. چیدن در کوره پخت لعاب و بیسکویت خام با هم فرق دارد. برای پخت لعاب کاشی را می‌بایست در بین شیارهای کاست‌هائی که نسوز است قرار داده می‌شود.
لعاب ردن بر روی بیسکویتهای پخته شده به صورت اسپری می‌باشد. دستگاه اسپری که شامل پرس زدن بیسکویت برای تمیز کردن آن قبل از پاشیدن لعاب می‌باشد. برای تهیه دوغاب لعاب از شربت (لعاب پیش ساخته) یکدستگاه بال میل پانصد کیلوئی استفاده می‌گردد.
دستگاه پرس دو قالبه بوده و با هر ضربه دو بیسکویت تولید می‌شود و تعداد ضربات پرس در دقیقه حدود ده ضربه می‌باشد، بنابراین با توجه به اینکه در هر دقیقه می‌بایست وارد گردد. لذا دو دستگاه پرس 250 تنی مورد نیاز خواهد بود.
واکنشهای بیسکویت و لعاب: بیسکویتهای تولیدی هر پرس توسط یک کارگر از روی باند پرس جمع‌آوری و روی واگن بیسکویت چیده می‌شود. با توجه به جدول قبلی در مرحله پرس حدود 5% ضایعات خواهیم داشت. بنابراین تعداد بیسکویتی که روی واگنها چیده می‌شود برابر است با 15186 عدد در روز و یا 2169 عدد در روز.
هر واگن بیسکویت دارای 5/2 متر طول، یک متر عرض بوده و روی آن 64 ستون بیسکویت می‌توان چید. تعداد بیسکویتهای هر واگن برابر است با 12800= 200× 64 عدد. در نتیجه تعداد واگنهای مورد نیاز هشت عدد می‌باشد که پنج تای آن در خط تولید گردش دارد و سه واگن دیگر به عنوان رزرو می‌باشد. در کوره لعاب هر واگن لعاب محتوی 150 کاست بوده و هر کاست 20 عدد کاشی را در خود جای می‌دهد. بنابراین ظرفیت هر واگن برابر 3000 عدد کاشی.
کوره لعاب: با توجه به جدول روزانه باید تعداد 12878 عدد کاشی وارد کوره لعاب شود. لذا تعداد 29/4= 3000÷12878 یعنی 4 واگن محتوی کاشی لعاب خورده وارد کوره لعاب شود. و چون هر کوره تنها دو واگن گنجایش دارد. بنابراین دو دستگاه کوره لعاب مورد نیاز می‌باشد.
واحد لعاب: این واحد شامل دو بخش لعاب‌سازی و باند لعاب می‌باشد.
بر طبق برنامه تنظیم شده در جدول قبلی روزانه 13264 عدد بیسکویت باید به باند لعاب تغذیه شود. هر کاشی به طور متوسط 20 گرم لعاب می‌خورد. بنابراین با در نظر گرفتن 1% ضایعات خواهیم داشت.
kg 28/256= g 265280= 20 × 13264
kg 268= 9/267= 01/1 × 28/256
بنابراین روزانه باید 268 کیلوگرم لعاب بارگیری شد لعاب مصرفی سالیانه برابر است با هر کاشی معادل یک گرم لعاب رنگی می‌خورد که تقریباً 13397 گرم لعاب رنگی با در نظر گرفتن 1% ضایعات روزانه مصرف می‌گردد. یعنی روزانه 4/13 کیلو و سالانه 4020 کیلوگرم لعاب رنگی مصرف خواهد شد.
با توجه به محاسبات فوق یکدستگاه بالمیل 500 کیلوگرم ظرفیت برای تهیه لعاب و یکدستگاه بالمیل با ظرفیت 50 کیلوگرم برای تهیه لعاب رنگی مورد نیاز خواهد بود.
لعاب تهیه شده پس از سایش لازم به صورت دوغاب به درون حوضچه مخصوص منتقل شده و به کمک همزن مرتب باید به هم به خورد تا از ته نشین شدن آن جلوگیری شود. آنگاه تدریجاً به باند لعاب منتقل و به مصرف می‌رسد.