عنوان پایان‌نامه
کاربرد سرباره کوره های قوس الکتریکی فولاد در صنعت سیمان
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -موادزائد جامد
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 953;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57108
- تاریخ دفاع
- ۰۲ بهمن ۱۳۹۱
- دانشجو
- محمدرضا احمدی
- استاد راهنما
- محمدعلی عبدلی
- چکیده
- چکیده: سرباره‌ی صنایع آهن و فولاد به‌عنوان یک محصول فرعی در فرآیند تولید آهن و فولاد محسوب می‌گردد. این ماده در طبقه‌بندی مدیریت پسماند به عنوان یک پسماند صنعتی غیر خطرناک شناخته می‌شود. به ازای تولید هر تن شمش فولاد به روش قوس الکتریکی در حدود 120 کیلوگرم سرباره‌ی فولاد قوس الکتریکی تولید می‌شود. طبق گزارش طرح جامع فولاد ایران ظرفیت نهایی ساخت فولاد به این روش در سال 1400 شمسی به 8/28 میلیون تن در سال خواهد رسید، که در سالیان نه‌چندان دور به‌طور تقریبی حدود 5/3 میلیون تن از این نوع سرباره در کشور تولید خواهد شد. در سلسله مراتب سیستم مدیریت پسماند صنعتی، به‌طور علمی و عملی کاهش و حذف این نوع سرباره در فرآیند تولید فولاد ناممکن است. در نتیجه گزینه‌ی بازیافت برای این سرباره از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. اولین گام برای بازیافت این سرباره، فرآوری آن هنگام خروج از کوره‌ی قوس الکتریکی می‌باشد. که متأسفانه در کشور ما این سرباره فرآوری نمی‌شود، این موضوع باعث محدودیت برای بازیافت این سرباره در کشور می‌گردد. با توجه به توانمندی بالای صنعت سیمان در خردایش و آسیاب این سرباره، در مقیاس آزمایشگاهی اقدام به ساخت سیمان پرتلند- سرباره‌ی فولاد قوس الکتریکی شد. لازم به ذکر است که سرباره‌ی مرسوم برای ساخت سیمان سرباره‌ای، سرباره‌ی کوره بلند آهن‌گدازی می‌باشد. درصد بالای اکسید آهن این سرباره به نسبت کلینکر سیمان پرتلند یک از موانعی است که استفاده از این سرباره را برای ساخت سیمان سرباره‌ای ناکام گذاشته است. در این پژوهش برای کاهش اکسید آهن، سرباره به دو روش جدایش مغناطیسی و احیا حرارتی اصلاح می‌شود. در ضمن برای ساخت سیمان پرتلند- سرباره‌ی فولاد قوس الکتریکی از اختلاط مجزای سیمان پرتلند و سرباره‌ی فولاد قوس الکتریکی استفاده شده است. در این راستا پودر آسیاب شده‌ی سرباره‌ی فولاد قوس الکتریکی به‌صورت اصلاح نشده و اصلاح شده به میزان 5، 10، 15، 20 و 25 درصد وزنی سیمان جایگزین بخشی از سیمان پرتلند مصرفی شده است. برای پایش مخلوط‌های دو جزئی ساخته شده آزمایش‌های مقاومت فشاری 3، 7 و 28 روزه، زمان گیرش اولیه و نهایی ملات سیمان بر روی این مخلوط‌های انجام شده است. نتایج تمام مخلوط‌های دو جزئی ساخته شده در محدوده‌ی مجاز آئین‌نامه‌های 3517 و ASTM C595 قرار گرفته‌اند. در انتها می‌توان بازیافت سرباره‌ی فولاد قوس الکتریکی به‌عنوان جایگزین بخشی از سیمان مصرفی را، در راستای توسعه‌ی پایدار منابع معدنی، سوخت‌های فسیلی و محیط زیست کشور ارزیابی نمود.
- Abstract
- Abstract Slag is a by-product of steel production process and is classified as non-hazardous waste in industrial waste management system. In average, about 120 kg of electric arc slag per a ton of steel bar is produced. Based on a report of integrated Iranian steel plan, the yield capacity of steel production using electric arc furnace in Iran will reach to 28.8 million ton/year, resulting in 3.5 million ton of steel slag. Because removal and/or reduction of this by-product may be impossible, the best approach to properly encounter this industrial waste is recycling. The first step in steel slag recycling is its processing when exiting the furnace. Because of not to undertaking this process, there is limited capacity for steel slag recycling in Iran. It should be noted that the conventional slag for slag cement production is what obtained from blast furnace. The high Iron oxide content of blast furnace slag in comparison with Portland cement is an obstacle to slag cement production. In this research, a Portland cement-steel arc furnace slag mixture was made in laboratory scale. In this regard and to reduce the Iron oxide content, the slag was modified using magnetic separation and thermal reduction methods. To prepare the samples, the slag was milled and then added to cement. The unmodified and modified powdered slag was replaced by 5, 10, 15, 20 and 25 percent of cement weight. Compressive strength experiments were carried out in 3, 7, and 28 days. The initial and final setting time of cement pastes were also measured. The results indicate that all samples were in allowable boundary of 3517 and ASTM C595 codes. It can be concluded that using electric arc steel slag as a replacement to some part of Portland cement is toward sustainable consumption of mineral resources and fossil fuels and also toward environmental preservation. Key Word:Industrial Waste Managmenent, Recycle, Electric Arc Furance Steel, Slag- Cement
