بررسی تاثیر کمک خردایش‌های مختلف بر روی کیفیت سیمان و راندمان خردایش سیمان تولیدی؛ مطالعۀ موردی کارخانه سیمان ارومیه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن دانشگاه صنعتی ارومیه

2 گروه مهندسی معدن دانشگاه ارومیه

چکیده

در این تحقیق اثر چهار نوع کمک خردایش (TIPA، TEA، HA و NC) در سه سطح مختلف بر روی ویژگی‌های بسیار مهم سیمان یعنی مساحت سطحی ویژه (عدد بلین)، مقاومت فشاری بتن و راندمان خردایش (صرفه‌جویی انرژی) در فرآیند خردایش کلینکر کارخانه سیمان ارومیه مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحلۀ اول، با انجام آزمایش خردایش سنتیکی، زمان آسیای مورد نیاز برای رسیدن به عدد بلین مورد نظر کارخانه (3636 سانتی مترمربع بر گرم) برابر 24/78 دقیقه بدست آمد. سپس، 13 تست خردایش در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از ترکیب سیمان کارخانۀ ارومیه و چهار نوع کمک خردایش در 3 سطح مختلف 02/0، 05/0 و 08/0 درصد انجام گرفت. نتایج نشان می‌دهند که ترکیب تری ایزوپروپانول با سطح 08/0 درصد (TIPA-0.08) با عدد بلین 4032 سانتی مترمربع بر گرم و راندمان خردایش 89/10 درصد دارای بیشترین تاثیر در ریزی و راندمان خردایش است. همچنین، برروی نمونه‌های بتن تهیه شده از تمامی ترکیب‌ها آزمایش های مقاومت فشاری 2، 7 و 28 روزه انجام گرفت. نتایج نشان می‌دهند که بیشترین افزایش مقاومت برای تمامی سنین متعلق به ترکیب TIPA-0.08 بوده است که مقدار افزایش برای مقاومت‌های فشاری 2، 7 و 28 روزه به ترتیب 92/36، 23/31 و 85/21 درصد نسبت به حالت مرجع (بدون کمک خردایش) شده است. از طرفی، نتایج حاصل از آزمایش‌های خردایش و مقاومت فشاری بتن، نشان دهندۀ یک توافق نسبی بین راندمان خردایش – مقاومت فشاری بتن هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Different Grinding Aids Effects on the Cement Quality and Grinding Efficiency; Case Study: Urmia Cement Plant

نویسندگان [English]

  • Hojjat Hosseinzadeh Gharehgheshlagh 1
  • Sajjad Chehreghani 2
  • Aref Alipour 1
  • Sina Soltanalinejad 2
1 Mining Engineering Department, Faculty of Environment, Urmia University of Technology (UUT)
2 Department of mining engineering, Urmia University
چکیده [English]

In this study, the effects of four grinding aids with three different levels on the three important characteristics of the cement, namely the specific surface area, the compressive strength of the concrete and the grinding efficiency (energy saving), have been evaluated in the clinker grinding process. In the first step, by kinetic grinding tests, the required grinding time to reach to the Blaine value of Ordinary Portland Cement (OPC) of the Urmia Cement Plant (3636 cm2/g) was obtained, which was 78.24 minute by 2.19% deviation. Then, 13 laboratory grinding tests were performed by using of Urmia cement and four grinding aids (in 3 different doses of 0.02, 0.05 and 0.08%) and the results were compared. The results showed that the combination of Triisopropylamine 0.08% (TIPA-0.08) with a Blaine number of 4032 cm2/g and a grinding efficiency of 31.57% had the greatest effect on the fineness and grinding efficiency. On the other hand, the prepared samples of the all combinations were used to test the compressive strength of 2, 7 and 28 days. The results showed that the highest increase of compressive strength for all ages was obtained by TIPA-0.08 which was 36.92%, 31.23% and 21.85% for 2, 7 and 28 days, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cement Concrete
  • Blaine Value
  • Compressive strength
  • Grinding Aid
  • Grinding Efficiency
اصغری ترانچه، م.، 1395. بررسی تاثیر افزودنیهای کمک خردایش بر فرآیند آسیاکنی کلینکر سیمان در آسیای گلوله ای. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه لرستان.
امینی، ح.، سعیدی رضوی، ب.، احمدی، ج.، بابایی، م.، 1399. ارزیابی تاثیر درصد ماسه های شکسته استاندارد بر روی ویژگیهای بتن خود متراکم. مجله انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، جلد سیزدهم، شماره 1 ، صفحه 103 تا 118.
شریفی، ج.، نیکودل، م.، یزدانی، م.، 1392. تأثیر خصوصیات زمین شناسی مهندسی سنگدانه ها بر مقاومت بتن. مجله انجمن زمین شناسی مهندسی ایران، جلد ششم، شماره 1 و 2، صفحه 67 تا 82.
شعبان زاده، ع.، 1392. بررسی اثر افزودنی شیمیایی بهبود دهنده کیفیت و کمک سایش بر خواص محصول و عملکرد تولید در آسیاب های سیمان شرکت سیمان شرق. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه آزاد شاهرود.
علیلو، م.، 1397. بررسی نقش کمک ساینده های آلی و معدنی بر کاهش انرژی مصرفی و افزایش مقاومت فشاری در سیمان خوی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه ارومیه.
مهتا، پ.، مونته ئیرو، پ.، ترجمه: رمضانیانپور، ع­ا.، قدوسی، پ.، گنجیان، ا.، 1385. ریز ساختار، خواص و اجزای بتن (تکنولوژی بتن پیشرفته)، دانشگاه صنعتی امیر کبیر.
Alsop, P., 2001. Cement plant operations handbook for dry process plants. Portsmouth, United Kingdom, Tradeship Publications Ltd.
Altun, O., Benzer, H., Toprak, A., Enderle, U., 2015. Utilization of grinding aids in dry horizontal stirred milling. Powder Technology, 286: 610–615.
Assaad, J.J., 2015. Quantifying the effect of clinker grinding aids under laboratory conditions. Minerals Engineering, 81: 40–51.
ASTM C150 / C150M-18, 2018. Standard Specification for Portland Cement. ASTM International, West Conshohocken, PA, www.astm.org.
ASTM C204-18e1, Standard Test Methods for Fineness of Hydraulic Cement by Air-Permeability Apparatus, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2018, www.astm.org.
Austin, L.G., Klimpel, R.R., Luckie, P.T., 1984. Grinding aids, in: Process Engineering of Size Reduction Ball Milling. New York, Society of Mining Engineers, AIME: 385–406.
BOND, F.C., 1952. The Third Theory of Comminution. Transaction AIME (Mining) 193: 484-494.
Hosseinzadeh Gharehgheshlagh, H., 2016. KINETIC GRINDING TEST APPROACH TO ESTIMATE THE BALL MILL WORK INDEX. Physicochemical Problems of Mineral Processing, 52(1): 342−352.
Jiangfeng, W., Yiping, D., Lin, G., 2009. Exergy analyses and parametric optimizations for different cogeneration power plants in cement industry. Applied Energy, 86: 941–948.
Khurana, S., Banerjee, R., Gaitonde, U., 2002. Energy balance and cogeneration for cement plant. Applied Thermal Engineering, 22: 485–94.
Kim, J.k., Seong-Tae, Y., 2002. Application of size effect to compressive strength of concrete members. India 27 (4): 467–484.
Lai, F.C., Karim, M.R., Jamil, M., Zain, M.F.M., 2013. Production yield, fineness and strength of cement as influenced by strength enhancing additives. Aust. J. Basic Appl. Sci., 7 (4): 253 – 259.
Liu, F., Ross, M., Wang, S., 1995. Energy efficiency of China’s cement industry. Energy, 20 (7): 669–81.
Locher, F., Von Seebach, H.M., 1971. Influence of Adsorption Industrial Grinding, Industrial and Engineering Chemistry. Process Design and Development, 11: 190.
Ma, B., Zhang, T., Tan, H., Liu, X., Mei, J., Qi, H., Jiang, W., Zou, F., 2018. Effect of triisopropanolamine on compressive strength and hydration of cement-fly ash paste. Construction and Building Materials, 179: 89-99.
Mardulier, F.J., 1961. Proc. Am. Soc. Testing Mater. 61: 1078.
Mindess, S., Young, J. F., Darwin, D., 2003. Concrete. 2nd Ed., Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.
Oksuzoglu, B., Ucurum, M., 2016. An experimental study on the ultra-fine grinding of gypsum ore in a dry ball mill. Powder Technology, 291: 186–192.
Prziwara, P., Breitung-Faes, S., Kwade, A., 2018. Impact of grinding aids on dry grinding performance, bulk properties and surface energy. Advanced Powder Technology, 29: 416-425.
Scheible, W., Hoffmann, B., Dombrovwe, H., 1974. Einige Probleme des Einsatzes von Mahlhilfsmitteln in der Zementindustrie (Some problems of the use of grinding aids in the cement industry). Communicated by Tamás, F.D., Cem. Concr. Res., 4: 289–298.
Sohoni, S., Sridhar, R., Mandal, G., 1991. The effect of grinding aids on the fine grinding of limestone, quartz and Portland cement clinker. Powder Technology, 67: 277– 286.
Sverak, T.S., Baker, C.G.J., Kozdas, O., 2013. Efficiency of grinding stabilizers in cement clinker processing. Minerals Engineering, 43 (44): 52–57.
Toprak, N.A., Altun, O. Benzer, A.H., 2018. The effects of grinding aids on modeling of air classification of cement. Construction and Building Materials, 160: 564-573.
Toprak, N.A., Altun, O., Aydogan, N., Benzer, H., 2014. The influences and selection of grinding chemicals in cement grinding circuits. Constr. Build. Mater., 68: 199–205.
Weibel, M., Mishra, R.K., 2014. Comprehensiv understanding of grinding aids. Zement-Kalk-Gips, 6: 28–39.