واحد تحقیق و توسعه

1-تهیه و بررسی خواص سیمان پرتلند تیپ 2- زئولیت

در این پروژه تحقیقاتی-صنعتی، استفاده از پوزولان طبیعی با نام زئولیت كه از خانواده آلومینوسیلیكات ها كه خواص بسیار ویژه داراست به عنوان افزودنی در سیمان تیپ 2 تولیدی شركت سیمان فیروزكوه به جهت ارتقاء سطح كیفی برخی خواص ویژه همانند مقاومت در برابر محیط های بشدت خورنده و همچنین تهاجم یون های فلزات سنگین كه به شدت بتن و سیمان را مورد تهاجم و تخریب قرار می دهند، مورد بررسی قرار گرفت. ساختار زئولیت به جهت دارا بودن توان جابجایی یونی (Ion Exchange Capacity)در ساختار شبكه ای خود توانایی جذب یون های فلزی سنگین در شبكه خود بوده و در نتیجه توانایی جذب فلزات سنگین از محیط اطراف را دارا می باشد. این موضوع باعث افزایش قابل توجه طول عمر سیمان های حاوی زئولیت در محیط های حاوی یون های فلزی سنگین همانند نیروگاه های اتمی و همچنین تصفیه خانه های آب می شود. لذا استفاده و بكارگیری مناسب زئولیت توانایی تولید و ایجاد سیمان خاص را دارا می باشد. نتایج بیانگر افزایش نسبت آب به سیمان به جهت براورده ساختن Workability و فرایند پذیری یكسان بتن در زمان اختلاط بوده و با افزایش تركیب درصد زئولیت میكرونیزه شده در سیستم، نیاز به افزودن آب بیشتر بسیار محسوس می باشد. بعلاوه با افزایش تركیب درصد زئولیت تا 5 درصد مقاومت های اولیه سیمان دچار تغییرات محسوسی نشده ولی در تركیب درصد های بالاتر افت مقاومتی مشاهده شد. از طرف دیگر با استفاده از تركیبات شیمیایی حاوی پلیمرها با عنوان فوق روان كننده ها، نمونه هایی تحت شرایط یكسان تهیه گردید كه افت مقاومتی ناشی از حضور زئولیت به عنوان مصرف كننده آب را خنثی نمود. این نتایج بیانگر توانایی استفاده از زئولیت ها به عنوان افزودنی به سیمان در جهت افزایش خواص ویژه به همراه افزدونی های فوق روان كننده، می باشد كه طول عمر و زمان سرویس دهی بتن های سیمانی در محیط های حاوی فلزات سنگین و خورنده را بشدت افزایش می دهد..

2-تهیه و بررسی خواص سیمان پرتلند تیپ2- نانوخاك رس

در این پروژه سیمان تیپ 2 تولیدی شركت سیمان فیروزكوه به جهت تهیه و تولید در مقیاس صنعتی نانوسیمان در آینده با نانوذراك خاك رس خام در درصد های مختلف وزنی و شرایط pH محیط اختلاط تركیب و مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا، نمونه های تهیه شده بخصوص در بخش خواص فیزیكی مورد بررسی قرارگرفتند كه نتایج جالبی نیز حاصل گردید. از جمله این موارد، تقویت استحكام مكانیكی سیمان تركیب شده با نانوذرات خاك رس خام در درصد مشخصی افزایش پیدا كرده و سپس بشدت كاهش پیدا می كند. این موضوع پس از بررسی های علمی موید این نكته می باشد كه ایجاد تجمع های نانوذرات در مقیاس های كوچكتر از میكرومتر یا به عبارت دیگر تشكیل Agglomeration و Aggregation ها در درصدهای وزنی مشخصی در هنگام افزودن نانوذرات به سیمان و اختلاط باعث ایجاد نقاط ضعف در بتن شده و در نهایت نه تنها باعث ایجاد استحكام نشده بلكه باعث تضعیف سیمان هم می شند. از طرف دیگر در درصد هایی مشخص شده، كمتر از درصد های بحرانی، افزودن نانوذرات خاك رس باعث افزایش مناسبی در استحكام های خمشی و فشاری شد. نكته بسیار مهم دیگر در این پژوهش اثرات میزان pH محیط بروی اثر بخشی نانوذرات در استحكام سیمان، مشخص گردید. بنابراین به جهت استفاده موثر از نانوذرات خاك رس در سیمان، شرایط pH محیط اختلاط بسیار تاثیر گذار می باشد. بطوریكه با كاهش میزان شرایط pH محیط، درصدهای بیشتری از نانوذرات خاك رس اثر بخشی بهتری نشان می دهند.

3-تهیه و بررسی خواص سیمان پرتلند تیپ 2- نانوخاك رس اصلاح شده

در این پروژه و در راستای بررسی خواص و تجاری سازی و تولید در مقیاس صنعتی نانوسیمان، نمونه های از تركیب سیمان پرتلند تیپ 2 تولیدی شركت سیمان فیروزكوه با نانوذرات خاك رس اصلاح شده با نام تجاری Cloisite30B كه با فرایند تعویض یونی اصلاح شده بودند، تركیب شده و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله بر روی نونه های تهیه شده در تركیب درصد های كمتر از 1.5 درصد وزنی و شرایط اختلاط در محیط های با pH مختلف ، مشخص گردید كه با اجرای اصلاح ساختار بین لایهای نانوذرات خاك رس توسط واكنشهای جانشینی یونی، به علت افزایش میل آب دوستی و كاهش كشش سطحی توزیع نانوذرات در هنگام اختلاط بسیار بهتر انجام شده و در نتیجه پراكنش بهتر از نانوذرات در ماتریس سیمان و بتن خواهیم داشت. البته این موضوع با استفاده از تصاویر میكروسكوپی كاملا تائید شد. در نهایت نمونه های تهیه شده بصورت خاص مورد مطالعه در زمینه خواص مكانیكی قرار گرفت و نتایج بیانگر این موضوع بود كه افزودن نانوذرات اصلاح شده در مقایسه با نانوذرات خام اثرات بهتری بر روی مقاومت های مكانیكی سیمان داشته و باعث افزایش مناسبی بر روی خواص مذكور گردیده است. همچنین با كاهش pH محیط اختلاط، توزیع نانوذرات بهتر شده و در نهایت رشد مقاومت بیشتری حاصل می شود. البته لازم بذكر است كه هرچه توزیع نانوذرات در یك تركیب درصد در بستر ماتریس معین بهتر و بیشتر باشد، نتیجتاً رشد و افزایش مقاومت ایجاد شده بیشتر خواهد بود و همین طور بالعكس، اگر نانوذرات ایجاد شبكه ها و تجمعاتی فیزیكی در كنار یكدیگر نمایند اثرات سوء و منفی بر روی خواص مقاومتی سیمان داشته چراكه به علت عدم وجود اتصالات قوی فیزیكی و یا شیمیایی بین نانوذرات در حالت قرار گیری در كنار یكدیگرو ایجاد تجمع، محل این تجمعات باعث ایجاد نقاط ضعف یا Void در بتن و سیمان هیدراته در هنگام بارگذاری گشته و نقاطی برای ایجاد ترك و رشد ترك و در نهایت تخریب سیمان و بتن می شوند. لذا افزایش سطح پراكنش و توزیع نانوذرات در ماتریس سیمان باعث ایجاد اثرات القایی نانوذرات خاك رس در جهت مطلوب می شود.

4-ارائه مقاله در بخش سخنرانی در كنفرانس بین المللی نانوتكنولوژی (ASET) در دانشگاه اتاوا كشور كانادا.

برای اولین بار در كشور از مجموعه شركت های سیمانی كشور، مقاله تحقیقاتی در خصوص مطالعه رفتار و خواص ایجاد شده بر روی سیمان توسط افزودنی نانوذراك خاك رس كه در پژوهش های انجام شده در واحد تحقیق وتوسعه شركت سیمان فیروزكوه بدست آمده بود طی مقاله ای در بخش سخنرانی كنفرانس بین المللی نانوتكنولوژی: اصول و كاربردها

(Proceedings of the International Conference on Nanotechnology: Fundamentals and Applications ASET, Ottawa, Ontario, Canada, 4-6 August 2010 )

در دانشگاه اتاوا ، كشور كانادا برگزار گردید، با عنوان

"Investigation of Hydrophobicity State Effect of Nano-Montmorillonite Interlayer Modifiers on Compressive Strength of Portland (II) CementPastes"

توسط سركارخانم افسانه فخرآور ارائه شد.همانطور كه ذكر شد ارائه مقاله بصورت سخنرانی در كنفرانس بین المللی نانوتكنولوژی توسط هیچ یك از كاركنان شركت های تولید كننده سیمان در ایران تا كنون انجام نگردیده بود كه این افتخار آفرینی را شركت تولیدی سیمان فیروزكوه و واحد تحقیق و توسعه آن به صنعت سیمان كشور تقدیم نمود. كنفرانس مذكور به جهت شناسایی روش ها و پژوهش های بنیادی در زمینه توسعه و عملیاتی سازی تكنولوژی نانو در زمینه های نختلف مهندسی هرساله برگزار می شود.

5-بررسی و امكان سنجی فرایندی استفاده از ضایعات صنایع خودرو سازی در فرایند كوره پزی تولید سیمان

در این پروژه با توجه به درخواست یكی از شركت های بزرگ خودرو ساز كشور مبنی بر وجود مقادیر قابل توجهی از مواد ضایعاتی این صنعت مبنی ارائه روشی عملی و مفید برای دفع این مواد با كمترین اثرات مخرب احتمالی و همین طور بررسی های واحد تحقیق و توسعه در راستای استفاده و بكارگیری این مواد در فرایند تولید سیمان، طی همكاری موثری اثرات احتمالی این مواد بر روی فرایند پخت و همچنین آسیاب و خواص نهایی سیمان مورد بررسی قرار گرفت و مجموعه اطلاعات فنی مورد نیاز در این خصوص جمع اوری شده است. البته لازم بذكر است نمونه های آزمایشگاهی تولید كلینكر با حضور این مواد در دست بررسی بوده تا به بررسی بیشتر اثرات بكارگیری این مواد پرداخته شود.

6-ساخت و كد نویسی با زبان بیسیك نرم افزار شبیه ساز موزانه جرم و انرژی در آسیاب سیمان مدار بسته و باز

در این پروژه با توجه به احساس نیاز به بررسی دقیق و موشكافانه در جهت تولید انواع محصول در كلاس های مقاومتی مختلف و البته دانه بندی مهندسی شده در محصول سیمان و همچنین بررسی شرایط عملیاتی برای افزایش ظرفیت تولید آسیاب های مدار بسته شركت تولیدی سیمان فیروزكوه، در واحد تحقیق و توسعه اقدام به طراحی، تدوین و كد نویسی پارامترهای عملیاتی بر اساس موازنه جرم و انرژی با استفاده از الگوها و مدل های ریاضی موجود در این خصوص شد. اهداف اولیه این پروژه صرفاً به عنوان یك ابزار شبیه سازی موازنه جرم و انرژی در سیستم آسیبا سیمان بود ولی با اجرای طرح و صرف مدت زمانی در حدود 6 ماه، نتایج بصورت كد محاسباتی بر اساس زبان برنامه نویسی بیسیك محیا گردید و نسخه كد نویسی شده ان بر اساس پایگاه داده اكسل مورد استفاده قرار گرفت. البته پس از تعدادی اصلاحات نرم افزار كاملاً عملیاتی گردید و نتایج قابل توجه ای نیز حاصل گشت. از جمله این موارد ایجاد افزایش ظرفیتی در حدود 10 تن در تولید انواع سیمان در آسیاب مدار بسته شركت تولیدی سیمان فیروزكوه ایجاد گردید. افزایش ظرفیت ایجاد شده، سود آوری در حدود 2900 میلیون ریال در سال را برای شركت سیمان فیروزكوه نیز به ارمغان آورد. این موضوع كه با استفاده از نتایج نرم افزار برای ایجاد شرایط مناسب از جمله میزان باز یا بسته بودن دمپرها و دریچه های عبور جریان هوا در محل ورودی آسیاب و همچنین خروجی های بگ هوس ها و همچنین تعیین میزان بهینه جریان هوای تازه در هنگام دیمیدن در سپراتورها و اعمال موارد محاسبه شده در حالت بهینه در محیط نرم افزار، در شرایط عملیاتی واقعی به وجود آمد. این نرم افزار توانایی شبیه سازی موازنه جرم و انرژی و ماندگاری بار در سیستم را با توجه به نوع مدل های تعریف شده برای فرایند خردایش كلینكر و میزان سختی و دانه بندی، دما و تركیب درصد مواد افزودنی را داشته و می توان با اعمال و تغییر شرایط فرایندی به حالت بهینه سیستم آسیاب به جهت تولید محصول با دانه بندی مناسب و همچنین ظرفیت حداكثر در محیط مجازی دست یافت. لازم بذكر است پارامترهای ورودی نرم افزار عبارتند از دما و دانه بندی كلینكر و همراه میزان رطوبت موجود در آن، دما و میزان رطوبت محیط، نوع تجهیزات آسیاب سیمان از جمله میزان شارژ گلوله، ظرفیت فن ها و قطر سپراتورها و همچنین قدرت فن سپراتور به همراه قطر سپراتور، طول و عرض مفید آسیاب سیمان و .... این نرم افزار توانایی محاسبه میزان مواد برگشتی و خروجی بگ هوس ها را داشته و همچنین قادر به تعیین اختلاف فشار در محل های مختلف مدار بوده و در صورت تعیین پارامترهای نامناسب پیام خطا در عملیات را صادر نموده كه به معنی عدم امكان كاركرد صحیح سیستم می باشد.

7-ساخت و كد نویسی با زبان بیسیك نرم افزار شبیه ساز موازنه جرم و انرژی در گریت كولر

در این پروژه و در ادامه تفكر مبنی بر طراحی و ساخت نرم افزار شبیه ساز برای دپارتمان های مختلف یك كارخانه سیمان كه مكسا نام گذرای گردید، طراحی، تدوین و كد نویسی نرم افزاری برای شبیه سازی موازنه جرم وانرژی در گریت كولر در دستور كار قرار گرفت و منجر به تدوین ماجول دیگری برای این بسته نرم افزاری شد. در این بخش و یا ماجول نرم افزار مكسا، امكان تعیین پروفایل های دمای هوا و كلینكر و اختلاف فشار در هر نقطه از مكان طولی و عرضی گریت كولر به همراه سطح بستر مواد و همچنین میزان بازدهی گریت كولر به راحتی قابل انجام بوده و نرم افزار از توانایی محاسباتی شرایط دینامیك در تغییر سرعت حركت مواد توسط تعیین سرعت استروك و حركت كلینكر در گریت را نیز برخوردار می باشد. به علاوه نرام افزار در ابتدا با دریافت اطالاعاتی نظیر نوع، ظرفیت، ثوابت عملیاتی طراحی پروانه ها و تعداد فن های خنك كن، فن مكنده هوای گرم و همچنین مشخصات و ظرفیت ID فن و شرایط محیطی از جمله درصد رطوبت و دمای محیط، طول و عرض بستر هوا دهی گریت كولر، دمای فرضی مواد ورودی به كولر از كوره، طول و عرض مفید كولر و ... دیگر پارامترهای ثابت و عملیاتی سیستم گریت كولر، قادر به شبیه سازی حركت كلینكر و فرانید خنك سازی ان می باشد. به راحتی می توان با اعمال تغییرات متفاوت در پارامترهای عملیاتی بدون اجرای آن در شرایط واقعی اقدام به مطالعه فرایند خنك سازی كلینكر و همچنین تعیین دماهای جریان های خروجی كلینكر و هوا در بخش های فن مكنده و جریان هوای ثانویه و ثالثیه نمود. همچنین می توان به راحتی نقطه صفر مرزی جریان های هوای برگشتی به كوره و خروجی از گریت كولر را تعیین نمود یا با استفاده از اطلاعات این شبیه سازی اقدام به تعیین درصد مناسب برای باز یا بسته بودن دمپرهای فن های گریت به جهت ایجاد شرایط پایا و متعادل و بهینه، نمود. در نتیجه این نرم افزار می تواند به كاهش میزان مصرف انرژی الكتریكی در فن های دمنده و همچنین ایجاد شرایط پایا و ثابت در گریت كولر و هواهای ثانویه و ثالثیه كه به افزایش ثبات در كوره منجر می شود، كمك شایانی نماید.

8-تهیه و بررسی تولید صنعتی سیمان سبز

در این پروژه كه مراحل مقدماتی و آزمایشگاهی آن نیز سپری شده است، سعی می شود تا نسبت به تولید در مقیاس صنعتی سیمان های سبز كه همان سیمان پوزولانی با كیفیت مناسب در سنین اولیه است اقدام شود. همانطور كه ذكر شد مراحل تولید آزمایشگاهی این محصول با موفقیت انجام شده و نتایج بسیار مطلوبی مشاهده گردید است. سیمان سبز همان سیمان پوزولانی است كه درصد زیادی پوزولان طبیعی در آن بكار رفته است، در نتیجه سیمان تهیه شده به علت عدم ایجاد مقاومت توسط فاز پوزولانی در سنین اولیه، استحكام مناسبی در سنین اولیه نداشته و از دیدگاه مصرف كننده به جهت مصارف عمومی مطلوب نمی باشد. با توجه به این موضوع كه برای ایجاد استحكام در این سیمان و یا قطعات ساخته شده با سیمان پوزولانی، زمان و در نتیجه هزینه زیادی باید صرف نمود، لذا استفاده از این سیمان ها از منظر مصرف كننده گان توجیح پذیر نمی باشد. در این راستا و در جهت ایجاد كیفیت و رشد استحكام در سیمان مذكور در سنین اولیه نیازمند استفاده از تكنیك و مواد دیگر ی می باشد. لذا در صورت فائق آمدن بر این نقص در سنین اولیه، سیمان تهیه شده می تواند به عنوان سیمان با كارائی و هزینه ای مناسب در مصارف عمومی مورد استفاده قرار گیرد. نمونه های اولیه تهیه شده از سیمان سبز در واحد تحقیق و توسعه شركت سیمان فیروزكوه با وجود درصد های بالایی از پوزولان طبیعی قادر به ایجاد مقاومت در كلاس 325 و 425 بوده و رشد استحكام قابل قبولی را ارائه داده اند. بعلاوه انجام تست صنعتی در آسیاب های سیمان شركت تولیدی سیمان فیروزكوه بزودی انجام خواهد شد تا شاهد تولید و عرضه سیمانی با كیفیت مناسب، هزینه ای كم و دوستار محیط زیست به جهت استفاده های عمومی در كشور باشیم.

9-ساخت اولین دستگاه اندازه گیری توزیع اندازه ذرات سیمان در ایران و خاورمیانه

برای اولین بار در ایران و خاورمیانه تكنولوژی دستگاه اندازه گیری توزیع اندازه ذرات سیمان توسط واحد تحقیق و توسعه شركت تولیدی سیمان فیروزكوه بومی سازی شد. در طرح علمی پژوهشی با رویكرد صنعتی، دستگاه مذكور بصورت مختص برای بكارگیری در صنعت سیمان با هزینه و قیمتی كاملاً رقابتی با نمونه های خارجی طراحی و ساخت آن عملیاتی گردید. این دستگاه كه قادر به اندازه گیری توزیع اندازه ذرات سیمان با دقت بسیار قابل قبول در بازه 3 الی 100 میكرون، توانایی اتصال با پورت USB به كامپیوتر را داشته و نیز قابلیت كاربرد در بازه های دیگر اندازه را دارا می باشد. از انجایی كه امروزه استفاده از آنالیز های پیش رفته تری بجای آزمون های ساده و متداول موجب درك و كسب آگاهی های بیشتر و دقیق تری بر روی فرایند تولید سیمان و همچنین خواص سیمان، در حال كسب جایگاه مهمی در این صنعت می باشد، استفاده از دستگاه های اندازه گیری توزیع اندازه ذرات به راحتی توانایی شناسایی نحوه رشد و استحكام سیمان را بنابر فاكتور های اندازه گیری شده به راحتی داراست، اهمیت بسزایی در تولید سیمان مهندسی شده دارد. در حالی كه با استفاده از ابزارها و تست های متداول همانند بلین و باقی مانده روی الك، نمی توان نحوه رشد و استحكام سیمان را پیش بینی نمود و در جهت تولید محصول مهندسی شده ای پیش رفت. بعلاوه در نسخه نرم افزاری این دستگاه، سعی می شود نسبت به تدوین ماجولی به جهت پیش بینی رشد و استحام سیمان در سنین مختلف پرداخت كه این موضوع در حال مطالعه و طراحی می باشد.

لینك اخبار:

http://www.farsnews.com/newstext.php?nn=13900905001498

http://www.afarinesh-daily.com/afarinesh/News.aspx?NID=92705

http://www.magiran.com/npview.asp?ID=2405735

http://www.iran-newspaper.com/HTMLResources/Tools/PrintVersion/?NewsID=newsContent_169902

http://www.resalat-news.com/Fa/?code=84529

http://www.iran-newspaper.com/1390/9/7/Iran/4949/Page/31/Index.htm

http://tehran.irna.ir/News/30686760/چند-خبر-كوتاه-از-استان-تهران/اجتماعی/

http://khabarfarsi.com/ext/1579537

10-تهیه و بررسی تولید صنعتی سیمان با مقاومت بالا با نام M600

در این پروژه تحقیقاتی با عنوان تولید سیمان با مقاومت بسیار بالا (كلاس مقاومتی 625) ، با استفاده از تركیبات شیمایی كمك سایش و همچنین ایجاد دانه بندی مناسب در آسیاب سیمان، شركت تولیدی سیمان فیروزكوه موفق به تولید این سیمان با خواص كیفی بسیار ممتازی گردید. این طرح در ابتدا در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت و نتایج مناسبی حاصل گردید در حالی كه با اهداف كیفی مشخص شده فاصله كمی نیز داشت. در مرحله بعدی طرح، تولید آزمایشی در مقیاس صنعتی در آسیاب سیمان مدار بسته مورد ازمون قرار گرفت كه نتایج بسیار خوبی حاصل گردید. نتیجه گزارشات آزمون های كیفی بر روی نمونه های تولید شده بیانگر افزایش سطح مقاومت سیمان به حداقل 620 كیلوگرم بر سانتی متر مربع می باشد بطوریكه میزان Workability سیمان نیز كاهشی نداشته است. با توجه به اینكه در استاندارد ملی ایران سیمان كلاس مقاومتی 625 تعریف نشده است ولی این سیمان قادر به احراز تائید مشخصات در استانداردهای روسیه (GOST) در كلاس M600 یا M600-D0 N به معنای سیمان كلاس مقاومتی 625 با سرعت سخت شوندگی و رشد استحكام بسیار بالا می باشد.

11-ساخت و كد نویسی با زبان بیسیك نرم افزار شبیه ساز موازنه جرم و انرژی در پیش گرم كن و كلساینر

12-ساخت و كد نویسی با زبان بیسیك نرم افزار شبیه ساز اختلاط در سالن خاك

13-ساخت و كد نویسی با زبان بیسیك نرم افزار شبیه ساز موازنه جرم و انرژی در آسیاب های غلتكی مواد