وظايف و فعاليتهاي آزمايشگاه شركت سيمان :
- تجزية شيميايي مواد اوليه جهت تعيين درصد اكسيدها موجود
- طراحي مخلوط مواد خام با استفاده از نتايج تجزيه شيميايي با در نظر گرفتن نوع و كيفيت سيمان توليدي و هزينه هاي تأمين و توليد شامل خشك كردن ، قابليت سايش و قابليت پخت مواد
- اختلاط اوليه مواد(Preblending ) ، همگن سازي خوراك كوره با هدف كاهش نوسانات شيميايي و به حداقل رساندن عدم يكنواختي خوراك تغذيه شده به كوره
- كنترل فرآيند مشتمل بر كنترل رطوبت مواد اوليه ، تركيب شيميايي وهمچنين نرمي و زبري خوراك كوره ، آهك آزاد و وزن ليتري كلينكر توليدي ، درصد كلسيناسيون و مقدار تركيب فرار مواد داغ در ورودي كوره ، نسبت اختلاط كلينكر و سنگ گچ و نرمي يا زبري سيمان آسيا شده
- تجزيه شيميايي و انجام آزمايشات فيزيكي بر روي سيمان به منظور حصول اطمينان از انطباق كيفيت با مشخصات فني مورد نظر، استاندارهاي ملي و بين المللي
- صدور تأييديه براي سيمان حمل شده جهت مصرف
- اندازه گيري اسلامپ و مقاومت فشاري بتن طبق استاندارد
- توزيع دانه بندي شن و ماسه طبق استاندارد
- ساخت بتن با طرح اختلاط های مختلف جهت پاسخگویی بهتر به مصرف کنندگان
-انجام امور مطالعاتي در زمینه افزايش تنوع و ارتقاء سطح كيفي توليدات
-------
4-1 آزمايشگاه شيمي
مواد معدني رسي و آهكي معمولاً شامل اكسيدهاي CaO , SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 , MgO , SO3 , K2o , Cl , Na2O ، L.O.I ( كسر وزن در اثر سوختن ) مي باشند كه مقدار هريك از اكسيدهاي فوق به روش تجزيه شيميايي قابل اندازه گيري مي باشند . اين اندازه گيريها معمولاً به دو روش تجزيه دستگاهي و تجزيه غير دستگاهي انجام مي شود . بعنوان نمونه اندازه گيري قليايها شامل K2O ,Na2O توسط دستگاه فليم فتومتر انجام مي شود . در تجزيه غير دستگاهي از روشهاي وزني و حجمي در اندازه گيريها استفاده مي شود .
4-2 آزمايشگاه تنظيم مواد با دستگاه X-Ray
يكي ازمهمترين بخشهاي آزمايشگاه ، قسمت تنظيم مواد مي باشد چراكه عملكرد اين بخش تأثير مستقيم بر كاركرد كوره و نهايتاً كيفيت كلينكر و سيمان توليدي دارد
كورة سيمان يك راكتور شيميايي است كه در آن اكسيدهاي اصلي موجود در خوراك كوره در بستري از فاز مايع با هم واكنش داده و فازهاي كريستالي تشكيل دهندة سيمان را ايجاد مي نمايند . اينكه هركدام از اكسيدها با چه نسبتي باهم تركيب مي شوند و يا اينكه مواد اوليه به چه نسبتي مخلوط شوند بر اساس مدولهاي تعريف شدة صنعت سيمان ، توسط بخش تنظيم مواد تعيين مي گردد . كه اين مدولها به شرح زير تعريف مي گردند
4-2-1 L.S.F ( ضريب اشباع آهك )
با توجه به دماي كوره معمولاً CaO بدون آنكه ذوب شود در فاز مايع حاصل از سيستم سه تائي Al2O3 , Fe2O3 , SiO2 با آنها تركيب شده و سازنده هاي اساسي سيمان را به وجود ميآورد .
فاز بليت 2CaO+SiO2 2CaO.SiO2 (C2S)
فازآليت C2S+SiO2 3CaO.SiO2 (C3S)
فاز آلومينات 3CaO+Al2O3 3CaO.Al2O3 (C3A)
فاز آلومينو فريت 4CaO+Al2O3+Fe2O3 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF)
در واكنشهاي فوق CaO بعنوان يكي از اجزا اصلي واكنش با ساير اكسيدها تركيب شده و فازهاي مورد نظر را بوجود ميآورد از نظر تئوريك CaO مي بايست با 2.8 برابر SiO2 و 1.18 برابر Al2O3 و 0.65 برابرFe2O3 تركيب شود كه مجموع تركيب فوق CaOmax ناميده مي شوديعني : CaOmax= 2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3 از طرفي هميشه مقداري CaO در مواد معدني وجود دارد بنابر اين نسبت CaO موجود در مواد معدني به CaOmax بنام ضريب اشباع آهك (L.S.F ) ناميده شد .
CaO 100
2.8SiO2+1.18Al2O3+0.65Fe2O3
كه مقدار بهينة آن براي خوراك كوره در سيمان نكا 92-90 مي باشد . هرچه LSF بالاتر باشد پخت مشكلتر و نياز به مصرف انرژي حرارتي براي پخت كلينكر بيشتر مي باشد .
4-2-2 SM (مدول سيليس )
نسبت فاز جامد به فاز مايع را نشان ميدهد و مقدار بهينة آن براي خوراك كوره 2.55-2.35 مي باشد
SM = SiO2/(Al2O3+Fe2O3
4-2-3 AM (مدول آلومينيوم)
نسبت اكسيدهاي تشكيل دهندة فاز مايع را نشان ميدهد ومقدار بهينة آن براي خوراك كوره 1.60-1.30 ميباشد AM = Al2O3/Fe2O3
4-2-4 L.Ph ( فازمايع ) :
درصد فاز مايع در كوره را نشان ميدهد و مقدار بهينه آن بين 26-24 درصد ميباشد .
L.Ph =2.95*Al2O3+2.25*Fe2O3+MgO+K2O+Na2O
آزمايشاتي كه در آزمايشگاه تنظيم مواد انجام مي گيرد به شرح زير ميباشد .
4-2-5 آزمايش تعيين كربناتها ( تيتر) :
اين آزمايش به منظور تعيين مقدار كل كربناتها در مواد خام ، خوراك كوره و مواد ورودي به سالنهاي اختلاط انجام مي گيرد . بدين ترتيب كه به يك گرم نمونه را با 20 سي سي اسيد كلريدريك نرمال افزوده و اجازه ميدهيم در حضور گرما واكنش بين كربناتها و اسيد كلريدريك انجام گيرد ، بعد از گذشت حدود 5 دقيقه محلول سرد و در حضور معرف فنل فتالئين تيتر مي گردد درصد كربناتها يا اصطلاحاً تيتر از رابطه زير محاسبه مي گردد . 5 × ( 2/حجم سود مصرفي – حجم اسيد ) = تيتر ( درصد كربناتها )
4-2-6 آزمايش مواد ورودي به سالنهاي اختلاط :
از مواد ورودي به سالن اختلاط شماره يك توسط نمونه گير اتوماتيك در هر ساعت يك نمونه 500 گرمي اخذ مي شود . نمونة مزبور توسط متصدي تنظيم سالن به آزمايشگاه منتقل و روي آن آزمايش تيتراسيون و آناليز شيميايي با دستگاه X-Ray انجام ميگيرد و تغييرات مورد نياز به واحد سنگ شكن جهت نوع مواد اوليه مصرفي ابلاغ ميگردد .
براي تنظيم مواد سالن اختلاط شماره 2 يك دستگاه آناليزور آنلاين (Online Analyser) در ورودي سالن اختلاط نصب گرديده كه اين دستگاه در هر دقيقه از مواد ورودي به سالن آناليز شيميايي به آزمايشگاه بصورت لحظه اي ارسال مي كند و بر اساس اين نتايج تنظيم پايل توسط آزمايشگاه صورت مي گيرد .
4-2-7 مواد خروجي از آسيابهاي مواد :
از مواد خروجي از آسيابهاي مواد در هر ساعت يك نمونه توسط نمونه گير اتوماتيك اخذ شده و توسط سيستم ارسال نمونه به آز مايشگاه ارسال مي گردد . روي اين نمونه ها آزمايش تيتراسيون و آناليز شيميايي توسط دستگاه X-Ray انجام ميگيرد . پس از انجام آزمايش نتايج درصد تيتر و مدولهاي LSF , SM , AM به اطاق كنترل گزارش مي گردد و درصورت نياز تغييرات لازم جهت تصحيح مواد به اطاق كنترل اعلام مي گردد و اطاق كنترل موظف به اعلام تناژ هريك از مواد ورودي به آسياب مواد به اپراتور X-Ray ميباشد .
4-2-8 مواد ورودي به كوره ها
به جهت اطلاع از وضعيت مواد ورودي به كوره ها جهت كمك به اپراتور كوره جهت تنظيم سوخت و توليد كلينكر با كيفيت مطلوب در هر 2 ساعت از مواد ورودي به كوره ها نمونه اخذ مي شود و روي آن آزمايشات تيتراسيون و آناليز شيميايي توسط X-Ray انجام مي گيرد و نتيجه به اطاق كنترل گزارش مي گردد
4-2-9 ساير مواد
علاوه بر موارد فوق آزمايشات زير در آزمايشگاه X-Ray انجام مي گيرد
الف : آزمايش آناليز شيميايي كلينكر
كلينكرهاي توليدي در پايان روز ( بعد از 24 ساعت ) جمع شده و پودر مي گردند و توسط دستگاه X-Ray آناليز مي شوند . جهت اطمينان از صحت عملكرد دستگاه X-Ray اين آزمايش در آزمايشگاه شيمي نيز انجام ميگيرد .
ب : آزمايش آناليز سيمان بارگيري و آسياب سيمان
سيمان توليدي از آسياب سيمان جهت اطمينان از كيفيت مناسب و تعيين درصد SO3 در آزمايشگاه X-Ray آناليز ميگردد و در صورت نياز تغييرات لازم در نسبت اختلاط سنگ گچ و كلينكر به اطاق كنترل ابلاغ مي گردد .
همچنين از سيمان تحويلي به مشتري روزانه آناليز شيميايي در آزمايشگاه X - Ray و آزمايشگاه شيمي بعمل ميآيد
4-3 آزمايشگاه فيزيك
در آزمايشگاه فيزيك همانگونه كه از نام آن پيداست خواص فيزيكي مواد خام ، كلينكر توليدي و سيمان در پروسة توليد تحت كنترل قرار مي گيرد . آزمايشاتي كه در آزمايشگاه فيزيك انجام مي گيرد به شرح زير ميباشد .
4-3-1 آزمايش تعيين نرمي ( يا زبري ) مواد خام و خوراك كوره
زبره نمونه هايي كه توسط نمونه آور X-Ray جهت تيتراسيون و آناليز شيميايي به آزمايشگاه آورده شد در آزمايشگاه فيزيك توسط الك آلپاين ( الك مجهز به سيستم مكش ) روي الك 4900 مش (قطر 88 ميكرون ) و الك 900 مش (210 ميكرون ) تعيين و به اطاق كنترل گزارش مي گردد . اين آزمايش براي مواد خروجي از آسيابهاي مواد در هر ساعت يكبار و براي خوراك كورها هر 4 ساعت يكبار انجام ميگيرد .
4-3-2 آزمايش وزن ليتري كلينكر
وزن ليتري عبارت است از وزن مقداري از كلينكر كه حجم يك ليتر را اشغال مي كنند و در اصطلاح علمي دانسيته نيز ناميده مي شود . در اين آزمايش دانه بنديهايي از كلينكر مورد آزمون قرارمي گيرند كه از الك 12 ميلي متر عبور كرده و روي الك 6 ميلي متر باقي بمانند . در اين آزمايش در هر ساعت توسط نمونه آور فيزيك از خروجي خنك كن نمونه اخذ مي شود و پس از الك نمودن در ظرف مخصوصي كه حجم آن يك ليتر است ريخته شده و پس از توزين نتيجه به اطاق كنترل گزارش مي گردد .
وزن ليتري شاخص مهمي در كيفيت پخت مواد درون كوره مي باشد . بطوريكه اگر وزن ليتري كلينكر بالا باشد حاكي از آن است كه گلوله هاي كلينكر متراكم تر بوده و حالت مذاب مواد بيشتر بوده است و اگر وزن ليتري كمتر باشد نشانگر آن است كه گلوله هاي كلينكر تراكم كمتري داشته و تركيبات كلينكر با فضاي بين مولكولي بزرگتري تراكم پيدا كرده اند . تعيين وزن ليتري كلينكر روش ساد ه اي است كه كيفيت شرايط پخت را درون كوره را نشان مي دهد . حدود وزن ليتري كلينكر بين 1250 – 1150 گرم بر ليتر بوده و در حدود خيلي بالا و پايين اين حد ، كيفيت كيلينكر مطلوب نخواهد بود . لازم به ذكر است چنانچه وزن ليتري كلينكر از عدد 1000 كمتر گردد كلينكر فاقد كيفيت بوده و اپراتور كوره مي بايست كلينكر توليدي كوره را از طريق مسير فرعي بعنوان محصول نامنطبق جهت تعيين تكليف به بيرون هدايت نمايد .
4-3-3 آهك آزاد كلينكر و سيمان
اكسيد كلسيم (CaO ) به همان اندازه كه نقش اساسي در سازنده هاي سيمان داشته و اساسي ترين تركيب سيمان پرتلند است به همان اندازه نيز مي تواند موجب پايين آمدن كيفيت سيمان شده و يا اساساً آنرا از قابليت استفاده و مطابقت با استاندارد بيندازد .
يكي از نكات مهم وجود CaO آزاد در كلينكر و سيمان است . Free CaO يا اصطلاحا ً آهك آزاد نبايد بيش از 2.5% باشد چرا كه آهك آزاد هنگام هيدراتاسيون موجب تورم و تركيدگي بتن خواهد شد بطور كلي چه از نظر نسبت اختلاط مواد اوليه و چه از نظر عوامل تكنولوژيكي ، همواره تلاش بر آن ميشود كه مقدار CaO تركيب شده با ساير اكسيدها سيمان يا كلينكر بيشتر بوده و مقدار CaO آزاد در كلينكر به حداقل برسد .
در اين آزمايش هر سه ساعت يكبار از كلينكرهايي كه همزمان با گرفتن نمونة وزن ليتري از كليه دانه بنديها اخذ شد ، آزمايش تعيين آهك آزاد بعمل مي آيد و نتيجه به اطاق كنترل گزارش مي گردد .
همچنين از سيمان خروجي آسيابهاي سيمان در هرشيفت يك بار آزمون تعيين آهك آزاد بعمل مي آيد .
4-3-4 گيرش اوليه ونهايي سيمان
بعد از توليد كلينكر در پروسة توليد در آسياي سيمان به جهت كنترل گيرش سيمان (جلوگيري از گيرش زود هنگام ) حدود 7-5 % سنگ گچ هيدراته (CaSO3, 2H2O ) همراه كلينكر نيز آسياب مي گردد . زمان گيرش سيمان يكي از فاكتورهاي اساسي در كيفيت فيزيكي سيمان مي باشد . در اين آزمايش نمونة سيمان را با مقدار متناسب آب مخلوط و در قالب كائوچويي مخصوص مي ريزند و توسط دستگاه ويكات با سوزنهاي خاصي درصد آب موردنياز ، گيرش اوليه و گيرش نهايي سيمانهاي توليدي را تعيين مي كنند .
4-3-5 تعيين سطح مخصوص سيمان
در اين آزمايش سطح مخصوص نمونة سيمان تعيين مي شود . يعني مقدار يك گرم نمونة سيمان داراي چه سطحي مي باشد بنابر اين واحد آن Cm2/gr مي باشد .
بديهي است سيمان هرچه نرمتر باشد فضاي بين دانه ها كمتر بوده و سطح مخصوص سيمان بالاتر خواهد بود . آزمايش بر اين اساس است كه با عبور هوا از درون نمونة سيمان كه درون سلول مخصوص قرار داده شد ، مايعي كه در لولة U شكل قبلاً بالا آورده شده است ، دوباره با فشار هواي عبوري از درون لولة سيمان پايين مي رود
مدت زمان لازم براي عبور هوا به مقدار مشخص ( يا پايين آمدن مايع درون لوله به مقدار مشخص ) اندازه گيري شده و سطح مخصوص نمونه تعيين مي شود . اين آزمايش هر دوساعت يكبار براي سيمان آسياب انجام مي شود و نتيجه به اپراتور اطاق كنترل گزارش مي گردد . با توجه به اينكه اين آزمايش توسط دستگاه بلين اندازه گيري مي شود اصطلاحاً به سطح مخصوص سيمان بلين سيمان نيز مي گويند . همچنين بدليل اينكه سطح مخصوص سيمان مطابق با استاندارد ملي ايران حداقل cm2 /gr 2800 تعريف شده است ، بلين سيمان آسياب سيمان نبايد از عدد فوق كمتر باشد .
4-3-6 آزمايش تعيين زبره سيمان
در اين آزمايش توسط الك آلپاين مقدار باقيمانده سيمان روي الك 4900 مش تعيين و همانند بلين هر دو ساعت يكبار به اپراتور اطاق كنترل گزارش مي گردد .
نكتة مهم در اين آزمايش وجود تناسب بين بلين سيمان و زبره روي الك 4900 مي باشد بدين معني هرچه بلين بالاتر رود ميزان مانده روي الك كمتر خواهد شد .
4-3-7 آزمايش مقاومت سيمان به روش press :
در اين آزمايش از نمونه سيمان تحويلي روزانه ملاتي با نسبت 450 گرم سيمان ، 1350 گرم ماسه استاندارد و 225 سي سي آب مقطر تهيه و ملات تهيه شده در قالبهايcm 4×4×16 ريخته و پس از ويبره كردن بمدت 24 ساعت در صندوقي به دماي 21-19 درجه سانتي گراد و رطوبت بالاي 90 % نگهداري مي شود بعد از 24 ساعت نمونه هاي فوق از قالب باز و بصورت نمونه هاي 3 ، 7 و 28 روزه زير آب نگهداري و در تاريخ مورد نظر مورد آزمون مقاومت خمشي و فشاري قرار مي گيرند . فاكتور مقاومت فشاري يك از مهم ترين فاكتورهايي است كه مطابقت سيمان با استاندارد را تعيين مي كند .
4-3-8 آزمايش انبساط سيمان (Expantion )
همانگونه كه قبلاً ذكر شد cao آزاد عامل تورم سيمان در مرحلة هيدراتاسيون است علاوه بر cao آزاد درصد زياد mgo , so3 در سيمان تورم و افزايش حجمي ايجاد مي نمايد . اين افزايش حجم در آزمايشگاه فيزيك براي سيمان تحويلي توسط دستگاه اتوكلاو اندازه گيري ميشود . بدين ترتيب با افزودن مقدار مشخصي آب ( اين مقدار از آزمايش گيرش مشخص مي گردد ) به 500 گرم سيمان خمير سيمان با غلظت متعارف تهيه و 350 گرم آنرا درون قالبmm 25×25×285 كه داراي سوزنهاي شاخص مي باشد ، ريخته و توسط ويبراتور ويبره مي شود سپس قالب را درون صندوقي با رطوبت بالاتر از 90 % بمدت 24 ساعت قرار داده و پس از 24 ساعت قالبها باز و طول اوليه آن اندازه گيري مي شود و قالبها بمدت 2 ساعت در اتوكلاوي به دماي 350 درجه سانتي گراد و فشار 20 بار قرار داده شد ه وپس از سرد شدن طول اندازه گيري شده و اختلاف طول بعنوان درصد انبساط گزارش مي شود اين عدد طبق استاندارد نبايد از 0.7 % بيشتر باشد . اين آزمون نشانه سلامت سيمان توليدي بوده و فاكتور مهمي از نظر استاندارد مي باشد .
4-4 آزمايشگاه بتن
شركت سيمان مازندران با اعتقاد كامل به اهميت و جايگاه رضايت مشتريان به عنوان بالاترين اولويت خود ، به ايجاد آزمایشگاه بتن نموده است.
این آزمایشگاه به منظور اطلاع رسانی و مشاوره براي شرکتهاي مصرف کننده سیمان شامل شرکتهاي بتن ساز، پروژه هاي عمرانی و سایر شرکتهایی که در زمینه تولید و مصرف بتن فعالیت دارند راه اندازي گردید و تمامی آزمایشات فیزیکی بتن مطابق با استاندارد ISIRIوASTM انجام می گیرد.
در این آزمایشگاه جهت جلب رضایت مشتریان و مقایسه رفتار و مقاومت بتن های ساخته شده سیمان تولیدی با مصالح موجود در بازار (سنگدانه های ریز و درشت) و پایش بهتر و در نهایت ارتقاء کيفيت محصولات آزمونهای ذيل انجام ميگيرد:
- نمونه برداری بتن تازه مطابق استاندارد ISIRI3201-1 و ASTM C172
- آزمون روانی بتن مطابق با استاندارد ISIRI3203-2 و ASTM C143
- آزمون مقاومت فشاری بتن مطابق استاندارد ISIRI 3206 و ISIRI 6048 و ASTM C39
- آزمون دانه بندی مصالح سنگدانه ای مطابق استاندارد ISIRI4977 و ASTM C136
- ساخت و عمل آموری نمونه های بتنی در آزمايشگاه ISIRI581 و ASTM C31
- آزمون اندازه گیری مقدار رطوبت سنگدانه ISIRI4983 و ASTM C566