چکیده

در این بررسی با توجه به تحقیقات پیشین انجام شده برای دستیابی به کمک ساینده سیمان با برخوداری از ویژگیهای – ۱ بیشینه افزایش بازدهی در آسیاب سیمان، -۲ قیمت تمام شده ارزان، -۳ دسترسی به مواد اولیه مورد نیاز در داخل کشور و -۴ بهبود کیفیت و دیگر خواص سیمان، تعدادی کمک سایش پیشنهادی ساخته شده و با انجام آزمایشات مربوط بهترین آن ها چه از لحاظ خواص مکانیکی و چه از لحاظ قیمت انتخاب گردید. در این تحقیق ابتدا ۵ نمونه کمک سایش به نام های G1 تا G5 (خانواده گلایکولی و اتانول آمینی) ساخته شد. در ادامه با ثابت نگه داشتن مقدار بلین در عدد ۳۰۰۰ با توجه به حالت مرجع، زمان مورد نیاز برای انواع مواد اولیه مورد استفاده با توجه به نوع افزودنی اضافه شده اندازهگیری شد و مشاهد شد که کمک سایش نوع G3 (مشتقات اتیلن گلایکول) کمترین زمان را به خود اختصاص داده است. در ادامه با توجه به ترکیب G3، ۴ نمونه تقریبا مشابه از آن به نام های E1، E2، E2plus و E3 (بسته به قیمت تمام شده و استفاده از ضایعات) ساخته شده و به همراه ۲ کمک سایش موجود در بازار به نام های HEA2® و CEDEX425® آزمایش دیگری بر روی آن انجام شد تا پربازده ترین و کم هزینه ترین کمک سایش مشخص شود. نتایج نشان داد که درصد بهبود بازدهی به این ترتیب است E2>E3>E2plus>HEA2>CEDEX425>E1 که بیشترین مقدار افزایش در این آزمایش برابر ۱۰/۱ درصد بود و مشاهده شد که ۳ تا از نمونه های ساخته شده بازدهی بالاتری را نسبت به نمونه های صنعتی موجود در بازار از خود نشان میدهند. لذا با توجه به این نتایج، قیمت تمام شده ترکیبات و همچنین خاصیت چسبندگی کمتر که در E2plus و HEA2® مشاهده شد، کمک سایش E2plus و E2 به عنوان بهترین گزینه ها انتخاب شدند.

واژههای کلیدی: کمکسایش – افزودنی – خردایش – آسیاب سیمان – اتیلن گلایکول

۱دانشکده مهندسی شیمی – دانشکده فنی، دانشگاه تهران، خیابان ۱۶ آذر، میدان انقلاب، r.sarkhan@gmail.com

۱

-۱ مقدمه

تولید سیمان در سطح جهان هم اکنون در حدود ۱/۶ میلیاردتن در سال است. فرایند خردایش در این صنعت نزدیک به %۲ کل الکتریسیته تولیدی در سطح جهان را مصرف میکند.[۱] در ایران صنعت سیمان نزدیک به ۱۰ درصد از برق مصرفی کل صنایع و ۳/۵ درصد از برق مصرفی کل کشور را به خود اختصاص داده است.[۲] مرحله آسیاب کلینکر در حدود یک سوم توان مورد نیاز برای تولید ۱ تن سیمان را به خود اختصاص میدهد. این مقدار به طور متوسط برابر است با ۳۰ تا ۵۰ کیلووات ساعت به ازای هر تن و انتشار ۹/۱ کیلوگرم دیاکسیدکربن به ازای هر تن میباشد.[۳] همچنین در حدود %۷۰-۶۰ از کل انرژی الکتریکی مصرف شده در واحد سیمان صرف خردکردن مواد اولیه و کلینکر میشود. در نتیجه مقدار کمی افزایش در بازدهی مرحله آسیاب نه تنها تاثیر بالایی در کاهش هزینه برق مصرفی واحد داشته بلکه باعث کاهش نشر گازهای گلخانهای نیز خواهد شد۴]و. [۵

بازدهی اغلب فرایندهای خردایش پایین است، تنها ۲ تا ۲۰ درصد انرژی ورودی به آسیاب به خردایش مواد تبدیل میشود. [۶] از دلایل این امر میتوان به تجمع و به هم پیوستن مواد خرد شده و نیز کوتینگ گلولهها در نتیجهی افزایش انرژی سطحی آنها در آسیاب اشاره کرد. مقدار تجمع ذرات بستگی دارد به:
✓ خواص ترکیبات در حال موجود در آسیاب

✓ پارامترهای فرایندی آسیاب
✓ بازدهی و توزیع در محیط آسیاب
✓ نرمی ذرات سیمان

✓ شرایط عملیاتی داخلی آسیاب (رطوبت، دما، تهویه، شرایط صفحه های فلزی و غیره)
پدیده تجمع به عنوان یکی از مشکلات اصلی تولیدکنندگان سیمان باقی مانده که این امر اهمیت کمکسایشها را افزایش میدهد. افزودنیهایی همچون آب، مایعات آلی و بعضی از الکترولیتهای معدنی برای کاهش انرژی آزاد سطحی مواد در حال خرد شدن استفاده میشود که این امر باعث افزایش بازدهی مرحله آسیاب میشود.[۷] اگرچه دلیل اصلی استفاده از کمکسایشها کاهش تجمع ذرات سیمان بوده، استفاده از کمکسایش مزایای دیگری را نیز دارد که به شرح زیر میباشند:
✓ حذف کلی یا جزنی اثر “پوشش” در محیط آسیاب
✓ بهبود بازدهی جداکننده به سبب افزایش سیال پذیری ذرات نرمشده
✓ کاهش مشکلات بستهبندی در هنگام ذخیرهسازی در سیلوها و حمل بستههای سیمان با استفاده از کامیون
✓ افزایش کیفیت کیسه و فله سیمان
✓ آسان سازی حمل مواد (جابجایی در سیلو ها و تخلیه از کامیون) به سبب بهبود خاصیت سیالیت سیمان.

✓ افزایش ظرفیت تولید مرحله آسیاب
آن چیزی که کاربرد کمک سایشها را بیشتر مطلوب میسازد تاثیر مهم آن بر خواص مکانیکی سیمان بوده به این صورت که استفاده از کمک سایش توزیع ذرات سیمان را کمتر کرده و به سمت قطرهای کوچکتر سوق میدهد.[۸] این امر باعث افزایش سطح ترکیبات با فعالیت هیدرولیکی بالا شده و بنابراین باعث دسترسی به بلین بالاتر و سریعتر سفت شدن سیمان میشود.[۹] با این وجود عدد بلین تنها یک شاخص بوده و لذا این عدد قادر به بازتاب کامل تاثیر کمک سایش بر روی مقدار نرمی که پارامتری مهم برای فرایند آسیاب است نمیباشد. هنگامی که کلینکر سیمان به همراه کمک سایش خرد میشود محدوده کمتری از اندازه

۲

ذرات تولید شده و این در حالی است که درصد ذرات خیلی نرم که در واقع بازتاب دهنده زمان ماند میباشد کاهش مییابد. این خاصیت دلیل این پرسش است که چرا در یک بلین ثابت هنگامی که از کمک سایش استفاده نمیشود توان مورد نیاز بیشتر است. در نهایت افزایش کمک سایش باعث میشود که آسیاب با مقدار بار در حال چرخش بیشتری کار کند.[۱۰]

جهت بررسی فعالیت کمک سایشهای مختلف، دو مکانیزم پیشنهاد شده است: