Çimento ve Çimento Üretimi

[ozguryolcu]

BÖLÜM 1. GİRİŞ


Çimento üretim ve kullanım teknolojilerinin birlikte bir yüzyılı aşan gelişmesi sonunda, günümüz değişik ihtiyaçlarını karşılayan çeşitli cinslerde çimentonun üretildiği büyük bir endüstri dalının oluştuğu bir gerçektir. Bu gerçeğin, ülkemizde de, 1950’lerden sonra başlayan ve halen devam etmekte olan hızlı bir gelişme sürecinin içerisinde bulunduğu bilinmektedir.

Üretim aşamalarının ana başlıkları hammadde prosesi ve boyut küçültme prosesi olarak incelenebilir. Bu ünitelerde yapılan üretim çalışmalarında üniform bir ürünün minimum harcamayla yapılması, diğer bir ifadeyle optimum üretimin gerçekleştirilmesi; kullanılan çok sayıda makinenin verimli kullanılması ve hammadde parametrelerinin kontrolü ile mümkün olabilir.

   Çimento üretimi enerjinin yoğun tüketildiği bir proses olup, günümüz teknolojileri ile yapılan üretimlerde 1 ton çimento üretmek için 100 Kwh enerji harcanmaktadır.. Günümüzde artan enerji fiyatları ve çimento kalitesinde artan kalite gereksinimleri üretim aşamalarında optimizasyonu zorunlu hale getirmiştir. Ulusal ve uluslararası alanda rekabet yapabilmek için çimento fabrikaları enerji ve işçilik masraflarını minimize ederken yüksek kaliteli ve üniform çimento üretmek durumundadır. Üretimde kullanılan makinelerin iyi işletilmeleri bu yönden önemlidir. Makinelerin kullanılabilirlik oranının maksimize edilmesi için bakım onarım planlamasının yapılması zorunluluk arz eder. Ayrıca çevre açısından üretimlerin sorun teşkil etmemeleri gerekir. Günümüzde üretilen 1 ton çimentonun maliyetinin % 33’ünü yakıt, % 33’ünü elektrik enerjisi, % 5-7’sini işçilik giderleri, % 29-27’sini ise bakım onarım masrafları oluşturmaktadır.

Çimentonun kalitesine etki eden diğer bir konuda çimentonun mukavemetini etkileyen şartların bulunup onların kalitesini de araştırmaktır.

BÖLÜM 2. ÇİMENTO


2.1. Çimentonun Tanımı

Çimento, ilkel maddeleri kalker ve kil olan mineral parçalarını (kum,çakıl,tuğla,biriket... vb.) yapıştırmada kullanılan bir malzemedir. Çimentoya bu yapıştırma özelliğini yerine getirebilmesi için mutlaka ihtiyaç vardır. Çimento birçok beton karışımında hacimce en küçük yeri işgal eden bileşendir; ancak beton bileşenleri içinde en önemlisidir 1.

2.2. Çimento Türleri

Çimentoların pek çok türleri vardır. Bunların  çoğunluğu Portland türü veya Portland klinkeri ile belirli oranlarda başka bağlayıcılar karıştırılarak elde edilen türlerdir. Özel bir talep gerekmediği sürece fabrikalarımız farklı nitelikli çimentoları üretip piyasaya sevk etmezler. Kullanıcı, yapısına ve ortamına uygun çimento konusunda bilinçlenmediği sürece de pazarlama koşullarının değişmesini beklememeliyiz.

Günümüzde piyasada bulunan çimentolar TÇ 32.5 (Traslı çimento), PÇ 32.5 (Portland çimento), KÇ 32.5 (Katkılı çimento) ve yüksek dayanımlı Portland çimentoları olan PÇ 42.5 ve PÇ 52.5’ tur. PÇ 32.5 – PÇ 42.5 – PÇ 52.5 salt Portland çimento klinkeri içerirler. TÇ 32.5 ve KÇ 32.5’da ise, çimento klinkeri dışında belirli oranlarda ( % 40’a kadar varan oranlarda) doğal puzolan vardır. Simgeden sonra görülen sayı, standart çimento harçlarının 28 günlük küp basınç dayanımlarını N/mm2 cinsinden verirler. (1N/mm2=1 Megapaskal (Mpa)  10 kgf/cm2)(N=Newton)

Türk standartlarında üretimde kullanılan hammaddelerin türüne ve çimentonun mukavemetine göre ayrılmış sınıflar aşağıdaki Tablo 2.1 ve Tablo 2.2’de özetlenmiştir.


Tablo 2.1. Çimento Sınıfları[2]



Tablo 2.2. Türk Standartlarındaki Yeni  Çimento Tipleri[2]


TÇ 32.5, KÇ 32.5, PÇ 32.5 çimentoları ile üretilen betonların basınç dayanımı açısından eşdeğer oldukları görülür. Bu tutum tüketiciyi ve üreticiyi korumak, güvene almak için düşünülmüş yanlış bir tutumdur. Betonların yeterliliğini sadece basınç dayanımlarına bağlayarak değerlendirmek aşırı ve hatalara götüren bir basitleştirmedir. Böylece tüketici, bu üç çimentodan herhangi birini seçmekle amacına ulaştığını sanmaktadır, halbuki betonlarının şekil değiştirme, geçirimsizlik, erken çatlama, dış etkilere dayanıklılık açısından büyük farkları olacaktır


2.3. Çimentonun Ana Karma Bileşenleri

Çimentolarda dört ana bileşen vardır. Bunlar karma oksitlerdir.

1- C2S olarak kısaltılan (CaO)2SiO2(bikalsiyum silikat)
2- C3S olarak kısaltılan (CaO)3SiO2(trikalsiyum silikat)
3- C3A olarak kısaltılan (CaO)3Al2O3(trikalsiyum alüminat)
4- C4AF olarak kısaltılan (CaO)4Al2O3Fe2O3(tetrakalsiyum alümino ferrit)

Bunların dışında alçıtaşı (CaSO42H2O) ve minör oksitler dediğimiz birleşmemiş Cao,
MgO, bazı durumlarda Na2O, K2O ve erimeyen maddeler (çoğunlukla SiO2) de bulunur 2.

2.4. Çimentonun Özelliklerine Ana Karma Bileşenlerin Etkileri

Doğal olarak bu maddelerin taze ve sertleşmiş betonun özelliklerinde, davranışlarında farklı etkileri mevcuttur. Bunları kısaca özetleyelim:

C2S ve C3S, yani kısaca silikatlar sertleşmiş çimentonun taşıyıcı iskeletini meydana getirirler.C3S daha hızlı sertleşir ve dayanım kazanır, yüksek dayanımlı çimentolarda özellikle ilk dayanımı yüksek çimentolarda miktarı fazladır. Sertleşme sırasında daha çok ısı çıkarır, bu ise kusurdur. C2S ve C3S’in hidratasyonu sırasında kireç (Ca(OH)2) açığa çıkar. Bu sönmüş kireç miktarı C3S’de daha fazla olur. Bu kireç, çelik donatının paslanmasını geciktirir, yararlıdır, ancak zamanla yıkanır, yeri boş kalır ve beton geçirimli olur.

C3A, yani kalsiyum alüminat (trikalsiyum alüminat) çimentonun kimyasal dayanıklılığında en önemli rolü oynar. Sertleştikten sonra bu bileşen en düşük dayanıma sahiptir, hidratasyon sırasında büyük ısı çıkarır ve asıl önemlisi kalsiyum sülfatla, yani alçı veya alçıtaşı ile birleşerek çok büyük hacimli bir tuz (Etrenjit veya Candlot tuzu) oluşturur. Bu tuz kristalleşmiş, yani hidrate olmuş C3A durumunda da oluşur ve asıl kötüsü de budur. Zira bu yüksek dereceli genleşme betonu patlatır, 
tahrip eder. Sülfatlı ortamlarda kalacak çimentolarda, C3A miktarı düşük çimento seçmek zorunludur 2.

C4AF’in etkisi C3A’nınkilere benzer, fakat etki daha düşük düzeydedir.

2.4.1. Çimentonun sınıflarına göre ayrılması ve kimyasal etkileri

Betonun ortaya çıkışında etken malzeme çimentodur. Çimento hidrolik bir bağlayıcıdır. Yani su içerisinde katılaşıp sertleşen yapıdadır. Çimentolar üç ana grupta toplanır.

•   Portland Çimentoları
•   Puzolan Katkılı Çimentolar
•   Diğerleri

Portland Çimentosu PÇ32.5-PÇ42.5 ve PÇ52.5 simgeleriyle anılırlar. Bu üç Portland Çimentosunda PÇ32.5 normal dayanımlı Portland Çimentosu, diğer ikisi yüksek dayanımlı çimentolardır. Bunların erken yaşlardaki dayanımları daha yüksektir. Kimyasal dayanıklılık açısından ve yüksek hidratasyon ısıları nedeniyle kullanımları belli yerlerle sınırlandırılmıştır. Portland Çimentosunun hammaddesi kil ve kalker taşıdır.
_ Tabiattan  çıkarılan bu iki malzeme birbirleri ile iyi bir karışım sağlayabilmeleri için ince öğütülür.
_ İçerisinde belli miktarlarda CaCO3, SiO2, Al2O3, FeO3 ve diğer maddeler bulunacak şekilde öğütülen hammaddeler uygun oranlarda karıştırılır.
_ Karışım halindeki hammadde içindeki su buharlaşacak biçimde ısıtılır.
_ Kurumuş karışım döner fırına verilerek karışım içindeki CaCo3’in CaO ve CO2 olarak ayrışacağı 800oC ‘ye kadar ısıtılır. CO baca gazı olarak uzaklaşır.
_ Karışım döner fırında daha yüksek sıcaklıklara doğru ısıtıldıkça CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3 birbirleriyle birleşerek ( sinterleşme ) çimentonun ana bileşenlerini oluştururlar. Bu işlemler yaklaşık 1400oC’ye ulaşınca tamamlanmış olur. Elde edilen ürün Portland Çimentosu Klinkeri denir.

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

_ Soğutularak 60~150oC’ye indirilen Klinker hemen çimento üretiminde kullanılır, veya daha sonra kullanılmak üzere uygun kapalı bir mekanda depolanır. Klinker sudan etkilenmediğinden uzun süre saklanabilir. Eğer çok uzak yere gönderilmek isteniyorsa çimento yerine klinker gönderilir.
_ Klinker çimentoya dönüştürülmesi için %1-5 oranında bileşime alçı taşı katılarak birlikte çok ince öğütülür. Çimentoya alçı taşı dışında başka katkılar puzolan gibi ( Tras, Curf vb. ) katılacaksa bunlar da öğütmenin bu aşamasında katılırlar.
_ Üretilen çimento ya 50 kg’luk kraft kağıtlarında torbalar halinde paketlenir veya açık halde satılmak üzere silolarda depolanır. Açık çimento diğer adıyla dökme çimento kullanılacağı yere özel araçlarla (silobas ) taşınır.

Çimento üretiminde kullanılan yöntemler genelde  kuru ve ıslak olarak iki türlüdür. Bunların karışımdan oluşan yarı ıslak – yarı kuru yöntemler de vardır. Islak yöntemde hammaddelerin öğütülmesi ve karıştırılması su içinde yapılır. Ve karışım bir bulamaç halinde döner ve fırına verilir. Hafif eğimli yatay bir silindir görünümdeki döner fırına üst başından bir bulamaç verilirken, alt başından da sıcak hava ve ateşlenmiş yakıt püskürtülür. Bulamaç yukarıdan aşağıya doğru daha sıcak bölgelere ilerler ve önce içindeki su ( %30 ~ % 4 dolayında ) buharlaşır, sonra sinterleşme gerçekleşir.

Kuru yöntemde hammaddeler kum olarak öğütülür, karıştırılır. Bunlar içindeki az miktardaki su karışım döner fırına verilmeden ön ısıtıcılardan geçirilerek buharlaştırılır.

Hangi üretim yönteminin seçileceği, malzeme özellikleri ve daha çok yakıt ekonomisine bağlıdır. Islak yöntem daha fazla yakıt gerektirdiğinden yeni kurulan fabrikalarda eğer malzeme uygunsa kuru ve yarı kuru yöntemler tercih edilmelidir. Buna karşılık malzemeleri kuru halde üretmek daha zordur.

_ PÇ32.5 türü Portland Çimentosu her türlü beton işinde kullanılan genel amaçlı çimentodur. Sülfat etkisine pek dayanıklı değildir. Ana bileşenleri oran olarak % 50 C3S ,%25 C2S ,%10 C3A ,%9 C4Af dir. ( TS19-Nisan 1992 )[2]

_ PÇ42.5 ve PÇ52.5 türü Portland Çimentoları normal Portland Çimentosuna oranla daha erken dayanım kazanan çimentolardır. Bunlar PÇ32.5’un 28 günde ulaştığı mukavemete 7 günde ulaşırlar. 1-2 gün içerisinde PÇ 32.5 çimentosunun 7 günlük mukavemetine eşdeğer mukavemet kazanırlar. Mukavemet kazanmadaki bu artış bileşimindeki C3S miktarı arttırılarak ve çimento daha ince öğütülerek sağlanır. Hidratasyon ısısı yüksek olduğu için kütle betonları, sıcak havada yapılan beton işleri için uygun değildir. Bu çimentolar erken kalıp alınması gereken yapı işlerinde prefabrik sektöründe ve tamir işlerinde kullanılır. Tipik ana bileşimleri % 55 C3S ,%15 C2S ,%10 C3A ,%9 C4Af dir

_ Beyaz Portland Çimentosu ( BPÇ32.5 ):Portland Çimentosuna gri rengi veren içindeki demir oksittir. Beyaz Portland Çimentosunun bileşiminde  demir oksit çok az bulunmaktadır. Bunu sağlamak için beyaz rengi veren kil, beyaz kalker, yakıt olarak da fuel oil kullanılır. Demir oksit ergitici özelliğinden dolayısıyla sinterleşmenin düşük sıcaklıklarda gerçekleşmesini sağlar. Bileşiminde demir oksit bulunmayan beyaz çimentonun bu yüzden daha yüksek sıcaklıklarda pişirilmesi gerekir. Bu nedenle beyaz çimento daha pahalıdır. Mimari uygulamalarda ve daha çok kaplama işlerinde kullanılır.

_Sülfata dayanıklı çimento ( SDÇ32.5 )

Bu çimento magnezyum ve sodyum sülfat tuzlarının etkisine normal Portland Çimentosuna oranla daha iyi dayanan çimentodur. Bilindiği gibi bu tuzlar sertleşmiş çimento hamuru içinde C3A’nınsuya reaksiyonu sonucu oluşan C3AH6 üzerinde etkili olarak onu büyük bir hacim artışına uğratarak betonu parçalamaktadır. Ana bileşimleri % 45 C3S ,%35 C2S ,%5 C3A ,%10 C4Af dır. Bu çimentoda C3A oranı düşürülerek sülfatlı suların agresif etkisi azaltılmaktadır. Bu tür çimentolar sülfatlı zemin ve suları ile deniz yapılarında uygundur.

_ Puzolan Katkılı Çimentolar.

Puzolanlar yalnız başına kullanıldıklarında bağlayıcılık özelliği göstermeyip çok ince öğütülerek Portland Çimentosuna karıştırıldıklarında bu çimentoya daha üstün nitelik kazandıran maddelerdir. Portland Çimentosunda serbest kireçte sulu ortamda reaksiyona girerek kalsiyum silikat bileşikleri oluştururlar. Puzolanlar, çimento klinkerine oranla daha ucuz olduğundan çimento bileşiminde klinkerin bir kısmının yerine puzolan kullanılması çimento maliyetinde önemli bir düşüş sağlar. Bütün puzolanların bağlayıcılık yeteneği ( puzolanik aktivite ) aynı olmadığından çimento bileşiminde puzolan miktarı amaca ve puzolanın özelliklerine göre değişir. Doğal puzolanlara Tras adı verilmektedir. Bunlar volkanik amaçlı esaslı kayaçlar olup Türkiye’nin geniş bölgesine dağılı rezerv alanına sahiptir. Yapay olanları termik santrallerden elde edilen uçucu kül , Ferrokrom tesislerin bacalarından tutulan, yoğunlaştırılan mikrosilis, yüksek fırında demir cevheri üretilirken yine bir yan ürün olan cüruftur. Bunların içinde en kaliteli ancak az buluna mikrosilistir.[2]

Puzolan katkılı çimentoların Portland Çimentosuna üstünlükleri şöyle sıralanabilir:

1.   Katkılı olarak kullanılan puzolan, hidratasyon sonucu ortaya çıkan serbest kireci bağladığından dolayı asitli ve CO2’li suların etkisiyle çimentonun kimyasal dayanımını arttırarak erimesini önler. Bu bakımdan su içerisindeki yapılar için Portland Çimentosuna oranla daha uygundur.
2.   Bu çimentolarda hidratasyon ısısı ve bunun çıkış hızı düşüktür. Bu bakımdan kütle beton üretimi ve sıcak havada beton dökümü daha uygundur.
3.   Geçirimsizlikleri daha azdır.
4.   Dona dayanımlıkları daha fazladır.
5.   Satış fiyatları Portland Çimentosuyla aynı olsalar bile üretimleri daha ucuzdur.

Portland Çimentosuna göre sakıncaları şöyle sıralanabilir.

1.   Portland Çimentosuna göre daha yavaş mukavemet kazanırlar.
2.   Hidratasyon ısısı yavaş seyir ettiğinden soğuk iklimlerde iyi değildir.
3.   Mukavemeti yavaş kazandığından bunla yapılan betonun daha uzun süre kalıpta ve hidratasyona uygun nem koşullarında saklanılması lazımdır.
4.   Puzolanların reaksiyon göstermesi için bunların Portland Çimentosunda n daha ince öğütülmesi gerekir.
5.   Bu ince öğütme nedeniyle havanın nemiyle bozulması ihtimali daha yüksektir.
Puzolan katkılı Portland Çimentolar katkı türüne göre şöyle sınıflandırır.
-  Doğal puzolan ( Tras ) katkılı
-  Cüruf katkılı
-  Uçucu kül katkılı
-  Doğal puzolan katkılı ( Tras ) çimentolar : TÇ 32.5

Bunlar ağırlıkça % 40 ‘a varan doğal puzolanlarıyla Portland Çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesi ile üretilir. Tras’a örnek olarak Volkanik Küller, Opalli Şeyl ve Çert, Kalsine olmuş diyotom gösterilebilir.
Cüruf Katkılı Çimentolar: CÇ32.5, SSÇ32.5[2]

CÇ32.5: Bunlar ağırlıkça %85’e varan oranlarda granüle yüksek fırın cürufu ile Portland Çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşı ile birlikte öğütülmesi ile öğütülür.

SSÇ32.5: Bu çimento kütlece en az %65 oranında ani soğutularak granüle edilmiş yüksek fırın cürufu ile alçı taşı ve az miktarda Portland Çimentosu klinkeri veya Portland Çimentosunun birlikte öğütülüp homojen olarak karıştırılmasından meydana gelen hidrolik bağlayıcıdır.

Uçucu  Kül Katkılı Çimentolar : UKÇ32.5 Bunlar ağırlıkça %20’ye varan oranlarda uçucu kül ile Portland Çimentosu klinkerinin bir miktar alçı taşıyla birlikte öğütülmesiyle üretilir. Uçucu kül, toz halinde veya öğütülmüş taş kömürü veya linyit kömürü yüksek sıcaklıkta yanması sonucu oluşan ve baca gazlarıyla sürüklenen silis ve alümino silisli toz halinde bir atık malzemedir.[1]

Katkılı Çimentolar . KÇ32.5: Ağırlıkça en çok %19 puzolanik maddeyle Portland klinkerinin bir miktar alçı taşıyla birlikte öğütülmesiyle üretilir. Piyasada genel amaçlı en çok kullanılan bir çimentodur. Türkiye’de satılan çimentoların %90’ı Traslı ve katkılı çimentolardır. Yine satılan çimentoların % 70’i torbalı çimento geri kalanı dökme çimentodur.[1]

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

2.5. Çimentolarda Minör Bileşenler ve Bunların Etkileri

Minör bileşenlerden CaO ve MgO, zamanla su alıp hidroksit haline gelirler, bu dönüşüm hacim artması ile olur ve zararlıdır. Na2O ve K2O ise, beton agregalarının opal, kalseduvan, tiyplit gibi aktif silis içermeleri durumunda hacim artışına yol açabilirler. Beton teknolojisinde çok önemli sayılan bu olaya  alkali - agrega reaktivitesi adı verilir. Uzun yıllar sonra dahi ortaya çıkan bu genişleme, önemli hasarların sebebidir.[2]

KÇ 32.5 ve TÇ 32.5 çimentolarında, portland çimento klinkeri ve alçıtaşında puzolan veya tras adını verdiğimiz doğal aktif silis içeren maddeler vardır. Bunlar çimento fırınında pişirilmeden katıldığından çimento üretiminde büyük ekonomi sağlarlar. Ülkemiz doğal puzolan yönünden zengindir. Çimento sanayinde bu maddelerden yararlanılması kaçınılmaz ve akılcı bir yaklaşımdır. Bu maddeler, silikatların hidratasyon ürünü olan kireçle birleşerek sertleşir ve dayanım kazanır. Bu özellikleri betonun geçirimliliği üzerinde yararlıdır, öte yandan kirecin donatıyı pastan koruma niteliğini azalttıklarından zararlıdır. Etrenjit oluşumunda da sülfat iyonu dışında gerekli olan kireç bileşimini azalttıklarından yararlı bir etki meydana getirirler. Doğal puzolanlar çok farklı kökenli olabilirler:Bazaltik, riyolitik vb.. gibi. Bu farklılık, tüm KÇ ve TÇ çimentolarının aynı dayanıklılığa sahip olmayacaklarını, en azından farklı zararlı ortamlarda farklı davranış gösterebileceklerini açıklar. [2]

2.6. Priz  Süresi

Beton teknolojisinde çimentonun iki özelliği fazla zamana gerek kalmadan etkilerini gösterirler. Bunlar priz ve incelik özellikleridir. Priz, çimento hamurunun veya betonun sıvı kıvamdan katı hale geçmesini tanımlar. Bu geçişin başlaması 2 ile 4 saat zarfında , sona ermesi 2.5 ile 6 saat zarfında olur. Burada standartta verilen değerler yerine, uygulamada rastlanan değerler verilmiştir. Uygulamada rastlanan en sakıncalı durumlar, prizin beklenenin dışında çok ani olarak meydana gelmesidir. Ani priz iki şekilde oluşur. Bunlar şimşek priz ve yalancı prizdir.


2.6.1. Şimşek priz

Şimşek priz, C3A bileşeninin alçıtaşı ile denetime alınmamasından kaynaklanır. C3A priz olayını başlatan öğedir, ancak başlamadan sonra işlevi durdurulmazsa ortamdaki bütün suyu çekerek silikatların hidratasyonlarını tamamen önler, sertleşen çimento düşük dayanımlı ,kırılgan, işe yaramayan bir madde olur. Şimşek prizi önlemeye ve meydana gelen kötü durumu gidermeye imkan yoktur. Buna karşılık, yalancı priz bazı önlemlerle geçiştirilir.[2]

2.6.2. Yalancı priz

Yalancı priz, sıcak klinkere katılan alçıtaşının istenmeyerek alçıya dönüşmesi sonucu oluşur. Islatılan çimentoda miktarı çok düşük olan bu alçı, tekrar alçıtaşına dönüşür; sertleşen alçıdır, çimento değildir. Betonyerde karıştırma işlemi uzatılarak bu geçici etkiden kurtulunur.[2]

2.7. İncelik ve Etkileri

İncelik çimentonun önemli bir özelliğidir. Çimentoya aktivite kazandıran husus onun ince olarak öğütülmesidir. Çimento ne kadar ince ise dayanımı o kadar yüksek olur. PÇ 42.5, PÇ 52.5 gibi çimentolar ince öğütülmüş çimentolardır. Bunlarda ince olan, klinker bileşiminde olan bölümdür. Bu incelik hidratasyon ısısını yükselten bir diğer faktör olmaktadır. TÇ ve KÇ çimentolarında da  kolay öğütülebilen bazı doğal puzolanlar kullanıldığında incelik fazlalaşır. Ancak bu ince bölüm, öğütülmüş klinker gibi aktivitesi belirgin olan bir bölüm değildir, yani hidratasyon ısısını yükseltmesinde fazla etkinliği yoktur. Bunlar çimentonun su tutma, su kusma ve erken rötre kapasitesi üzerinde negatif etki meydana getirir. İncelik ‘Blaine özgül yüzeyi’ büyüklüğü ile nicelendirilir. Hava geçirgenliği ölçülerek saptanan bu büyüklük, bir gram çimentodaki tanelerin yüzeylerinin toplamı olarak tanımlanır (cm2/g ve m2/kg). Çimentolarda bu değer 3000-4000 cm2/g arasında değerler alır.[2]


2.8. Hidratasyon Isısı ve Termik Rötre

Çimentolardaki diğer önemli bir sorun hidratasyon ısısıdır. Çimentonun katılaşması, sertleşmesi   fiziksel   bir   olaydır,  ancak  bu   olayın    kökeni  kimyasal  bir  olaya, hidratasyona  dayanır. Hidratasyon, toz çimentoyu oluşturan karma oksitlerin moleküllerine su alarak kristalleşmeleri şeklinde, basitleştirilerek açıklanabilir. Bu kimyasal reaksiyon ekzotermiktir, yani ısı çıkararak meydana gelir. Çıkan ısı fazla olursa betonun iç sıcaklığı çok yükselir; dökümü izleyen daha sonraki saatlerde ise soğuma başlar ve betonun hacmi küçülmeye başlar. Bu sırada beton katılaşmış ancak, yeterince dayanım kazanmamıştır (yeşil beton aşaması); büzülme betonun çatlamasına yol açar. Bu olaya termik rötre adı verilir. Özellikle kütlesi fazla betonlarda (baraj betonları) olay çok zararlıdır, oldukça derin olan bu çatlaklar su geçirimliliğine neden olur. Hidratasyon ısısıyla sıcaklığı yükselen betonda plastik rötre (erken rötre) ihtimalide yüksektir. C3A ve C3S yönünden zengin ve ince öğütülmüş Portland çimentolarında (PÇ 42.5 ve PÇ 52.5) hidratasyon ısısı genellikle fazla olur. Buna karşılık TÇ 32.5 ve KÇ 32.5 çimentolarında bu değer yavaş gelişir ve bu yüzden dayanım kazanma da yavaştır.[3]

2.9. Çimentonun Hazır Betonla Paralel  Denetlenmesi

Büyük beton üretiminde ve hazır beton tesislerinde çimento girdisinin titizlikle denetlenmesi, çıkabilecek hukuksal sorunların çözümü açısından gereklidir. Beton üretiminde kullanılan çimento türünün, fabrikanın hangi partisinden alındığının kaydedilmesi lazımdır. Bunun için sevkiyat pusulalarının düzenli bir biçimde, tarihleri ve kullanıldıkları betonlar belirtilerek saklanması zorunludur. Hatta çimento silosundan numune alınması ve beton dayanım sonuçları elde edilinceye kadar sıkı kapatılmış kavanozlar içinde saklanması tavsiye edilir. Böylece betonlarda  çıkabilecek bir kötü sonucun çimentodan kaynaklanıp kaynaklanmadığı araştırılabilir. Bu tarz bir yaklaşıma, çimentoların beton üretimi ile paralel denetlenmesi adını verebiliriz.[3]

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

BÖLÜM 3. PÇ. KLİNKERİNİN TEMEL YAPISI


3.1. Portland Çimentosunun Bileşim Faktörleri.

Geniş hacimli bir malzeme kütlesini temsil eden normal Portland Çimentosu İngiliz Standart Şartnamesi B.S.12’de “normal ve çabuk sertleşen Portland Çimentosu olarak belirtilen çimento şöyle tanımlanmaktadır:

“Çimento ister normal ister çabuk donan türden olursa olsun, çoğunlukla kalsiyum silikatlardan oluşan ve esas olarak kireç (CaO) ve silis (SiO2) ile daha az miktarda alumin (Al2O3) ve demir oksit (Fe2O3) in homojen ve önceden saptanmış miktarlara göre karışımın kısmi ergimeye kadar pişirilmesiyle oluşan klinkerin öğütülmesi ile elde edilmektedir.[2]

Çimentoda aşağıda belirtilen hiçbir katkı maddesi ihtiva etmeyecektir.[2]

(a)   Su veya alçı veya anhidrid, veya diğer CaSO4 türevleri, veya bunların kombinasyonları, katkı miktarı sülfirik anhidrid ve kızdırma kaybı limit değerlerini geçmeyecek şekilde olacaktır.”

Normal Portland Çimentosuna (NPÇ) ve çabuk dona Portland Çimentosuna (NDPÇ) ilaveten aşağıdaki iki özel çimento tipi de bu tanımlanmanın kapsamına girmektedir.

Beyaz Portland Çimentosu bileşim bakımından beyazlığı sağlamak üzere, gri çimentodan farklı olmakla beraber B.S. 12’ye uymaktadır.

Sülfata Mukavim Portland Çimentosu (SMPÇ) ise şimdi ayrı bir İngiliz standart şartnamesi çerçevesine girmektedir.

 
3.2. PÇ klinkerinin Temel Yapısı:

İsteğe uygun ham karışımın kısmi ergime derecesine kadar (%20-30 sıvı faz) pişirilmesiyle oluşan klinker başlıca 4 kristal yapıda kalsiyum bileşiği karışımından oluşur, bunların ikisi silis, biri alümin öteki de alümin ve ferrit oksitlerin birlikte bulunduğu kalsiyum bileşikleridir. Klinkerde bu başlıca 4 kireç (CaO), silis(SiO2) alümin (Al2O3)  ve demir oksit (Fe2O3) ana yapı taşından başka, alkali metal oksitler (Na2O,K2O), magnezyum (MgO) ve kükürt (başlıca alkali metal ve kalsiyum sülfatları olarak) içeren ve klinkerin %2-6’sı oranında bir miktarını oluşturan bir çok ikincil bileşikler de bulunmaktadır.[2}

Bu aşamada, çimento endüstrisinde kullanılan formüller;

Kireç yada CaO         ‘C ile

Silis yada SiO2         ‘S ile

Alümin yada Al2O3         ‘A ile
Ve Demir (3) oksit yada Fe2O3   ‘F ile gösterilmektedir.

Klinkerin 4 ana kompeneti şunlardır;

1.   Trikalsiyum silikat 3CaO,SiO2, C3S olarak belirtilir. Buna genelde Alite denir, C3S saf olmayıp katı halde, özellikle MgO ve Al2O3 gibi bazı ikincil bileşiklerle modifiye olduğu ifade edilmektedir.[2]

2.   Dikalsiyum Silikat 2CaO.SiO2 veya C2S’e Belit denir. C2S’in değişik kristal yapıları bulunup ençok mevcut olan β- C2S’dir, gayri safiyetler nedeniyle stabilize olmuş bir yapıdır. Bir başka şekilde γ- C2S olup hiçbir hidrolik özellik taşımadığından mevcudiyeti hiç istenmez.[2]

3.   Trikalsiyum alüminat 3CaO. Al2O3 olup C3A olarak gösterilir. Bu bileşik, % 15’ nadiren aşan genellikle %9-12 miktarlarda bulunmaktaysa da çimento karakteristiği üstünde önemli rolü vardır.[2]

4.   Kalsiyum alümino ferrit. Bu bileşik genel olarak tetra kalsiyum alümino ferrit 4CaO. Al2O3.Fe2O3 veya C4AF olarak ifade edilir ise se dikalsiyum ferrit C2F ve dikalsiyum alüminat C2A kombinasyonları ile tems,il edilen geniş bir aralığa yayılmış olup C4AF veya  C2A.C2F bu kombinasyon aralığının sadece belli bir bileşimini oluşturmaktadır. ÇSPS’de bu kombinasyon C2A. 2C2F’ye daha yakındır.[2]

3.3. Çimentonun Kimyasal Bileşimi:

PÇ’nin kimyasal bileşimi, içeren bulunan komponentlerin miktarına göre değişir; Tablo 3.1’de tipik bir PÇ’nin analizini vermekte olup her komponentin rastlanabilecek varyasyonları da hizalarında gösterilmiştir.

Çimentonun kimyasal yapısı çimento özelliklerini belirleyen değişik faktörler cinsinden ifade edilmektedir; bu faktörler Tablo 3.1’deki analizlere göre tartışılacaktır.

Bu faktörler silikat modülü, alümin modülü, kireç doygunluk (KDF) faktörü ve kireç bağlama (KBF) faktörüdür.[4]

Standart şartnamelerde bulunması gereken miktarların kısıtlandığı bir dizi komponent daha bulunmaktadır.[4]

1.   Çözünmez kalıntı (ÇK). Bu, asitle çözünmeyen maddeler olup genellikle ilave edilen alçıtaşından gelen topraklardan oluşmaktadır.şartnamede belirtilen metoda göre tayin edildiklerinde %1.5’ı geçmemeleri gerekir.

2.   Magnezyum oksit. Çimentoda buluna magnezyum oksidin oranı %4.0’u geçmemelidir. Aslında büyük Britanya’daki pek az sayıda çimentolarda magnezyum oksit, bu miktarın yarısını gaeçmektedir.
3.   Kükürt Trioksit(SO3). Çimentoda müsaade edilebilen miktarı SO3 cinsinden, C3A %7’den yüksekse %3.0’ı, C3A %7’den daha düşükse %2.5’u geçmemelidir.

4.   Kızdırma kaybı (KK) vasat iklim koşullarında toplam kızdırma kaybı %3’ü tropikal iklimlerde ise %4’ü geçmemelidir.

3.4. Silikat Modülü

Bu, çimentodaki SiO2 miktarının, Al2O3 ve Fe2O3 toplamına oranı olup şöyle ifade edilir;[5]

[%SiO2 / (%Al2O3+%Fe2O3)] veya kısaca [ S / (A+F) ] veya S/R

Bu modülün anlamı silis oranı ne kadar yüksekse, diğer faktörler değişmediği taktirde çimentodaki kalsiyum silikat oranı da o kadar yüksek demektir.

3.5. Alümin – demir Oksit Oranı (Alümin Modülü)

Alümin – Demir oksit oranı çimentodaki alüminyum oksidin demir okside oranı olup şöyle ifade edilir.

%Al2O3 / %Fe2O3 veya kısaca A / F

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

Tablo 3.1.ADİ, BEYAZ VE SÜLFATA MUKAVİM PORTLAND ÇİMENTOSUNUN TİPİK ANALİZİ[2]


Bu oran çimentodaki C3A’nın C4AF’ye oranını tayin eder, bu oran ne kadar yüksekse C3A’nın oranı da o kadar yüksek demektir. Görüleceği gibi 0.647 gibi bir oran ferrit faz olarak C4AF ile C3A muhtevasının sıfır olduğu ifade edilmektedir.


3.6. Kireç Doygunluk Faktörü:

Genelde amaç mümkün olduğu kadar yüksek C3S içerikli bir klinker üretmektir, tabii ki bu, mevcut malzemenin toplam kompozisyonuna ve işletme koşullarına bağlı olan

bir husustur. Bu potansiyeli BS 12’de verildiği gibi kireç doygunluk faktörü cinsinden ifade etmekteyiz.

LFS=[CaO-0.7(SO3) / (2.8(SiO2)+1.2(Al2O3)+0.65(Fe2O3))]
(x 100 yüzde ifade etmek için)

burada parantez içindeki her sembol (toplam çimento ağırlığı itibariyle oksit yüzdesine tekabül etmektedir ve çözünmez kalıntıda mevcut olanı dikkate almamaktadır. Bu ifadede SO3’ün tümünün CaO ile birleşmiş olduğu ve 0.7(SO3) de CaSo4’taki SO3’e eşdeğer CaO’yu temsil ettiği kabul edilmektedir.

Bu ifade, bu malzemelerin denge durumu kombinasyonlarının etütlerinden çıkartılmıştır. LSF=1 ( veya %100) olduğu zaman mevcut silisin maksimum bölümü C3S şeklinde olup SiO2, Al2O3, Fe2O3 ve CaO sisteminde pişme ısısında serbest kireç bulunmamaktadır. LSF’nin 1.0’dan daha düşük değerlerinde SiO2’nin C3S olarak oranı da giderek azalır ve C2S oranı yükselir.


3.7. Kireç Standardı:

Bu deyim C3S miktarı için kullanılmaktadır. Çünkü bütün normal çimentolarda bir miktar serbest kireç bulunmaktadır, yani, hiçbir komponente bağlanmamış olan kirecin C3S üretilmesine hiçbir katkısı yoktur. İşte bu nedenle kireç standardı (KS) diye bir faktör kullanılmaktadır. Bu faktör kireç doygunluk faktöründen sadece serbest kireci hesaba katması açısından ayrılmaktadır.
KS= [(CaO)-0.7(SO3)-( Serbest CaO)] / [2.8(SiO2)+1.2(Al2O3)+0.65(Fe2O3)]

Bu duruma göre KS= 1 ise mümkün olabilen en çok miktardaki silis C3S şeklinde bulunuyor demektir. Bütün bunlar silis, alüminyum, demir oksit ve kireç arasındaki kimyasal etkileşimin denge konumu araştırmaları ile ortaya konmuş bulunmaktadır.


3.8. Çimentonun Fiziksel Özellikleri:

Çimento dayanım sınıfları 32.5,32.5R, 42.5, 42.5R, 52.5 ve 52.5R üzere altıya ayrılmıştır. Bu sınıflandırmada 28 günlük minimum basınç dayanımı değerinin yanında belirtilmiş olan R harfi erken dayanım koşulu getirmektedir. Tablo 3.8.1’de standarttaki dayanım sınıflarını ve basınç dayanımı sınırları verilmiştir.[4]


Tablo  3.8.1


Tablo 3.8.2’de ise 1997 öncesi yürürlüğe girmiş olan Türk Çimento Standartlarındaki Fiziksel özelliklerle ilgili sınırlar belirtilmiştir.
Tablo 3.8.2[4]


Tablo 3.8.3.’te 1997’de yürürlüğe giren Türk çimento standartlarındaki fiziksel sınırlamalar gösterilmiştir.

Tablo 3.8.3. 1997’de yürürlüğe Giren Türk Çimento Standartlarındaki fiziksel sınırlar[4]

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

BÖLÜM 4. ÇİMENTO ÖĞÜTME DEVRELERİ


4.1. Giriş

Çimento üretiminde boyut küçültme işlemleri üretimin en önemli aşamalarından biridir. Klinker öğütülmeden hiçbir kimyasal reaksiyona girmez ve çimento özelliği kazanmaz, bunun için öğütülüp kimyasal reaksiyona girecek inceliğe getirmek lazımdır. Ve bu enerji tüketiminin yoğun olduğu bir prosestir ve sadece çimento öğütme devrelerinde 35-40 Kwh/ton enerji tüketilmektedir. Buna hammadde hazırlama işlemlerindeki boyut küçültme enerji sarfiyatları da ilave edildiğinde bu tüketim 55-60 Kwh/ton mertebelerine ulaşır.

Çimentonun verimli kullanılmasındaki en önemli iki özelliği olan çalışabilirliği ve basınç dayanımı; nihai ürünün boyut dağılımı, küçültme oranı ve özgül yüzeyi alanı ile birlikte kimyasal kompozisyonu tarafından belirlenir.

Ürün kalitesindeki giderek artan istekler homojen, üniform ve yüksek kaliteli mamul üretmeyi zorunlu kılarken, globalleşen dünyada daha düşük maliyetlerle üretim yaparak ancak pazar payı bulmak mümkün olabilmektedir. Çimento öğütme devrelerindeki makinelerin daha iyi işletilmesi amacıyla çalışmalar yıllardır yapılmaktadır. Klasik yöntemler yanında, matematiksel modelleme ve simülasyon bu amaçla kullanılmakta tesislerin optimum şartlarda işletilmesi, yeni tesis tasarımları ve geliştirilmesi sayesinde ürün kalitesinin ve tesis kapasitelerinin artırılması potansiyel olarak karlılığın maksimize edilmesi sağlanmaktadır 3.

Bu bölümde; çimento hammadde öğütmesinde kullanılan sistemlere ana hatları ile bakıldıktan sonra çimento öğütme devreleri incelenmiş ve deneyler yapılmıştır. Çimento öğütme devrelerinde yaygın olarak kullanılan hava süpürmeli bilyalı 
değirmen, yüksek basınçlı merdaneli pres (pressvals) ve yüksek verimliliklere sahipseparatörlerincelenmiştir.

4.2. Hammaddenin Hazırlanmasında Kullanılan Öğütme Sistemleri

Çimento hammaddeleri normal olarak 90 mikron elek üstü %10-15 arasında olacak inceliğe kadar öğütülür, bu da >2800 cm2/g blaine kadar öğütülür. Modern çimento fabrikalarında hammadde öğütme devrelerinde en çok kullanılan makineler bilyalı değirmenler, dik değirmenler ve separatörlerdir. Çimento değirmenlerinden daha geniş çaplı ve boyları daha kısa olan değişik tasarımlardaki bu bilyalı değirmenlerin ekonomikliğini arttırmak için merdaneli presler (pressvalsler) ön öğütücü olarak kullanılmaktadır 3.

Çimento hammaddelerinin öğütülmesinde harcanan spesifik enerji tüketimi bilyalı değirmen kullanıldığında 10-20 Kwh/teşekkürler, dik değirmen kullanılması durumunda ise %10-20’lik düşüş söz konusudur. Ancak hammaddenin nemi azaldıkça iki sistem arasındaki enerji tüketimindeki bu farkta azalacaktır.

Çimento hammaddelerinin çoğunda nem oranı % 4-8 civarında olup, bazı durumlarda bu oran % 20’nin üzerine çıkabilmektedir. Bu hammaddeleri verimli bir şekilde  öğütmek için öğütme işleminden önce rutubetin uzaklaştırılması gerekir.

Öğütülen malzemenin inceliği separatör işletim parametreleri ile ayarlanır. En uygun hammadde öğütme sisteminin seçimini etkileyen faktörler;
•   Hammaddenin nem miktarı
•   Fabrikanın kapasitesi
•   Hammaddenin aşındırma özelliği
•   Enerji tüketimi
•   Sistemin kurulma maliyetidir.

Hammaddelerin çok aşındırıcı olamadığı ve nem miktarının %16-18’den az olduğu durumlarda dik değirmenler kullanılabilir. Nem oranının %3-6’dan az olması durumunda özellikle küçük ölçekli sistemlerde dik değirmenlerin enerji tüketimi açısından bilyalı değirmenlere olan avantajı ortadan kalkar.

Bilyalı değirmenler hammaddenin düşük ve orta nemlilik durumlarında uygun olup, çok aşındırıcı hammaddelerin öğütülmesinde diğer sistemlere göre avantajları olup yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu sistemlerde kurutma kapasiteleri değirmen içindeki kurutmanın optimizasyonu veya primer kırıcıda bir ön kurutucu ile artırılabilir.

Çimento hammadde öğütme sistemlerinde kullanılan değirmenler tek kompartmanlı hava süpürmeli bilyalı değirmenlerdir. Hava akımı kurutma işlemi yanında malzemenin değirmen içinde taşınmasını ve separatöre beslenmesini de sağlar. Değirmenin iç yüzeyini kaplayan değişik boyutlardaki liner’ler bilyaların değirmen içinde uygun biçimde dağılmasını sağlarlar.

Ocaktan çıkan hammaddelerin kırılmasında ise, darbe ve vurma kuvveti ile boyut küçültme yapan çekiçli kırıcılar (impact crusher) yaygın olarak kullanılmaktadır.

4.3. Çimento Öğütmede Kullanılan Sistemler    

Bu projede çimento fabrikalarında, ezme ve basınç kuvveti ile boyut küçültme yapan yüksek basınçlı merdaneli presler (high pressure roller press) YBMP, sürtünme – darbe ve ezme kuvveti ile boyut küçültme yapan hava süpürmeli bilyalı değirmenler (air-swept ball mill), ile birlikte statik ve dinamik separatörler içeren öğütme devreleri incelenmiştir. Yüksek verimliliklere sahip dinamik separatörlerin ve YBMP’lerin çimento öğütme tesislerinde kullanılması önemli bir gelişmedir. Bu kırıcılar değirmen öncesi boyut küçültme yapmakta ve separatör ile birlikte değirmene beslene malzemenin boyut dağılımını tayin etmektedir.

4.3.1. Yüksek basınçlı merdaneli kırıcı

Çimento öğütme teknolojisinde bilyalı değirmenlerden önce YBMP’lerin kullanılması enerji tasarrufu ve sistem kapasitelerinin arttırılması açısından önemli bir gelişmedir. YBMP, klinkerin ve diğer katkı maddelerinin iki yatay silindirin yarattığı ezme ve basınç kuvveti ile kırılan ve kırma esnasında önemli miktarda ince malzeme oluşturan bir sistemdir. Kırılan malzemede yapısal çatlakların da oluşması daha sonraki aşamadaki boyut küçültme işleminde kolaylık sağlamaktadır.

Bu sistemde merdaneler arasındaki mesafe, beslenen malzemenin boyutuna ve sertliğine, istenilen boyut küçültme oranına bağlı olarak merdanelere verilecek işletme basıncının ve besleme miktarının etkileşiminin optimize edilmesi gerekir. Ayrıca bu devrelerin optimizasyonunda, YBMP ile kapalı devre çalışan separatörün devri ve separatör hava akımı parametrelerinin birlikte düşünülmesi gerekir.

Kırıcının çalışma karakteristiği malzemenin makineye beslendiği andan makineyi ürün olarak terk ettiği ana kadar her bir ünite tarafından belirlenen mevcut çalışma şartlarında, yaratılan fonksiyonların etkileşimleri esasına dayalıdır. Dolayısıyla makinenin verimliliği ve ürünün özellikleri, öğütülen malzemenin özellikleri ve aşağıda belirtilen  makinenin çalışma faktörlerine bağlıdır;

•   Beslenen malzeme miktarı ve hızı,
•   Merdaneleri iten hidrolik kuvvet,
•   Merdanelerin devir sayısı,
•   Merdaneler arasındaki mesafe.

Kırıcı yatay eksende dönen iki merdane arasında kırma işlemini yapan bir makine olup aşağıdaki ana kısımlardan oluşmuştur.

Kafes (Press Frame):

Kafes iki parçaya bölünmüş olup altta ve üstte çelik konstrüksiyon mevcuttur. Ayrıca mesafe ayarlayıcı bir blok ve iki adet kiriş bulunmaktadır. İki parçaya bölünmüş kafesin taban konstrüksiyonu  ortak olup, kafes silindirlere ve hidrolik iticilere yataklık görevini de görür. Kirişler silindirlerin takılıp sökülmesinde kullanılır. Malzeme besleyici ve hunisi de kırıcı kafesine monte edilir 3.

Merdaneler (Rollers):

Merdaneler silindir şeklinde demir bir gövdeye sahip olup özel olarak yataklanmıştır. Yüzeyleri sertleştirilmiş olup aşınmaya karşı dayanıklı bir malzeme ile kaplanmıştır. Ters yönde dönen silindirler yukarıdan beslenen malzemeyi alarak basınçlı zona sürükler ve boyut küçültme işlemi gerçekleşir. Silindirlerin üzerinde soğutma suyunun sirküle ettiği kanallar vardır.

Silindirler arasında çok az bir boşluk olacak şekilde yatakların tasarımlanması silindirlerin birbirine değerek hasar vermelerini önler. Bu mesafe işletme gereksinimlerine ve öğütülen malzemenin cinsine bağlı olarak ayarlanabilir.

Yataklar (Bearings):

Silindirler kendi kendine ayarlanabilen yataklara monte edilmiştir. Yataklarda kafese monte edilmiş yatak bloklarına bağlıdır. Silindirler, biri sabit diğeri de hareketli iki yatağa sahiptir. Yatakların ömürlerinin uzatılması için koruyucu sistemleri vardır. Hareketli merdanenin yatağı üzerinde bir hidrolik durdurma mekanizması ve yatakların otomatik sağlama sistemleri mevcuttur.

Hidrolik Sistem (Hydraulic System):

Silindirler iki taraftan hidrolik olarak itilir ve bu şekilde kırma işlemi esnasında basınç kuvvetinin üniform olması sağlanır. Buna ilave olarak, hidrolik itme pistonları aşırı yüklemelerde presin emniyetini de sağlar. Hidrolik sistem, iki silindir bloğu, hidrolik akümülatör ve boşalma vanaları, yağ tankı ve pompa, basınç ölçer ve ihtiyaç duyulacak hortum donanımlarından oluşur.

Malzeme Besleme Sistemi ve Kontrolü (Material Feeding System and Control):

Malzemenin makineye beslenmesi ayarlanabilen ve yerçekimi ile çalışan bir sistemle yapılır. Malzeme yerçekimi etkisi ile iki silindir arasındaki basınçlı zona düşer. Malzemenin beslendiği boşluk her iki tarafında bulunan yanal tabakaların ayarlanması ile belirlenir.




Ana Tahrik Ünitesi:

Ana güç ünitesi bir elektrik motoru, hidrolik veya mekanik kavrama sistemi, devir düşürme dişlilerinden oluşur. Bu sistem, iki değişik çıkış şarf uzantısı press tarafından dişli ünitesine doğru iki ayrı kavramayı içerir.

İlave Ekipmanlar:

İlave sistemler;

•   Merdaneler ve yataklar için su soğutma sistemi,
•   Dişli ünitesi için yağ soğutma sisteminden ibarettir.

Yağlama Sistemleri:

Yataklar gres yapı ile dondurulur ve böylelikle çalışma esnasında otomatik olarak yağlama yapılır. Devir düşürme dişlileri de yağ ile doldurulur ve otomatik olarak yağlama yapar.

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

4.3.2. Hava süpürmeli bilyalı değirmen

Değirmenin öğütme kanunları çerçevesinde hareket ettiği kabulü ile modelde değirmen, büyük boyutta bilyaların bulunduğu birinci kompartman iki eşit reaktör ve ince boyutlu bilyaların bulunduğu ikinci kompartmanda beş eşit reaktör olarak kabul etmektedir.

Modelde değirmenin en önemli işletme parametrelerinden biri olan ve malzemenin değirmen içinde kalma süresini (residence time) etkileyen hava emiş miktarı ayrı bir parametre ile gösterilmiştir. Çimento değirmenlerinin de  hava emişinin birinci görevi öğütme sırasında klinkeri soğutmak olup buna ilave olarak;

•   Değirmen içerisindeki ince malzemeyi uzaklaştırarak değirmen içi klasifikasyon sağlanması,
•   İnce malzemenin uzaklaştırılması ile öğütme verimliliğinin artırılması,
•   Öğütme verimini arttırmak için kullanılan organik katkı maddelerinin daha iyi dağılmasını sağlamaktadır.

Değirmen boyunca oluşan hava akımı türbülans akım rejiminde olup, hava akış hızına ve değirmen içerisindeki malzemenin boyut dağılımına bağlı olarak belli bir oranda ince malzemenin hava içerisinde taşınarak değirmeni terk edecek fakat kalın taneler değirmen içerisine bilyaların arasına düşecektir.

4.3.3. Separatör

Genel amaçlı çok sayıda separatör mevcut olmakla birlikte, çimento öğütme devrelerinde klasik statik separatörler ve siklon tipi separatörler geçmiş yıllarda yaygın olarak kullanılmıştır. Çimento sektörü için son yıllara verimlilikleri çok yüksek separatörler geliştirilmiş ve modern fabrikalarda kullanılmaktadır.

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

BÖLÜM 5. ANA KLİNKER MİNERALLERİNİN MUKAVEMETE ETKİSİ


5.1. Giriş


Çimento klinkerinin içindeki ana minerallerinin mukavemete etkilerini laboratuar şartlarında bulabilmek için her bir mineralin miktarını tek tek değiştirerek ve  bu değişen mineralin miktarı dışındaki diğer mineralleri sabit tutarak bulabiliriz. Çimentonun mukavemeti agrega ile çimento çamurunun arasındaki bağın kuvveti kadardır. Ve bu bağ çimentonun kimyası ve mekanik kilidine göre değişir. Bu bölümde klinker minerallerinin laboratuar şartlarında incelenmesiyle etkilerini bulunacaktır.
 
5.2. Ana Klinker Minerallerinin Mukavemete Etkileri

Laboratuar şartlarındaki çimento, klinkerin 1450˚ de 2 saat pişirilmesiyle ve buradan mukavemete etkisi 3 parametrenin değişimiyle bulunur.

-   Alümino modülü, silikat modülü ve kireç doygunluk faktörü.

Laboratuar şartlarında incelenen çimento 3200 g/cm² blaine sahip, ve içine % 6 oranında kireç taşı eklenerek oluşturulmuştur.

5.3.  İncelemenin sonuçları

1- Kireç Doygunluk faktörü=%93, ve Alümino modülü=2.0, silika modülü değiştirilse;[5]

 
•   silika oranını yükseltirsek mukavemet genellikle yükselir, SO3 yükselmesiyle mukavemet düşer.
•   K2O ve Na2O %1,5 arttırılırsa ve kireç faktörü %100 ise 2 günlük mukavemet artar.

•   K2O ve Na2O eşit miktarlarda katılırsa 28 ve 90 günlük mukavemet azalır.

2- Kireç faktörü=%93 ve silika modülü = 2.4[5]

•   Alümino modülünü düşürülürse mukavemet her zaman artar.

•   K2O ve Na2O arttırılırsa 28 ve 90 günlük mukavemet hızlı bir biçimde düşer.

3- Silika modülü 2.4 ve alümino modülü 2.0 ise

•   Mukavemet kireç faktörünü yükselttiğimiz zaman artar.

•   K2O ve Na2O miktarını arttırılınca zaman mukavemet hızla düşer.


Alümino modülü 2.0 kireç faktörü %95[5]


Kireç faktörü %95, silika modülü 2.0


Silika modülü 2.0, alümino modülü 2.0

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

BÖLÜM 6. NUH ÇİMENTO FABRİKASINDAN ALINAN ÖR-NEKLERİN İNCELENMESİ

6.1. Örnekler:

Ekte sunulan Nuh Çimento Fabrikasında 1999 yılına ait klinker2 adet fırından ayrı ayrı numuneler alınıp, o gün alınmış numune homojen olarak karıştırılıp laboratuar ortamında öğütülüp kimyasal analizi ve fiziksel dayanımı bulunmuş olup bunların mukavemete etkisini incelenecektir.

Nuh Çimento Fabrikasında 2 adet fırın vardır. Ekte her fırından alınmış numuneler 3200 blaine ve daha ince öğütülüp, 1, 2, 7 ve 28 günlük mukavemetleri bulunmuş, priz başlangıç, su alma, hacim, incelik, mineralojik yapıları, kimyasal analizi ve modülleri hesaplanmıştır. Her gün iki fırından numuneler alınmıştır. Birinci sıradaki birinci fırına ait, alttaki ise ikinci fırına ait olan sonuçlardır.


6.2. Analiz Sonuçlarının İncelenmesi:
Tablo 6.2.1




Bu üç analiz sonuçlarına bakılırsa blaine, C3S, C3A, S.M, ve LSF ile doğru orantılı fakat AM ve C4AF ile ters orantılı.

Bu analizlerde bahsedilen blaine, C3S, C3A, S.M, LSF, AM ve C4AF’ün mukavemetle arasında ayrı ayrı grafikleri 2 aylık periyodlarla incelenirse;
Blaine + mukavemet ( Grafik I)



C3S + Mukavemet (II. Grafik)



C4AF + Mukavemet ( III. Grafik)



SM+Mukavemet (IV. Grafik)



AM + Mukavemet (V. Grafik)



LSF + Mukavemet (VI. Grafik)



6.3. Grafiklerin Yorumları:

I. grafiğimizde görüldüğü üzere hiçbir şüphe götürmeden söyleyebiliriz ki blaine mukavemeti doğru orantılı olarak etkiler ve etkisi diğer faktörlere oranla daha fazladır.

II. grafiğimizde de burada Mukavemetle C3S’in de aynı oranlara yakın olarak yükselip alçaldığını görebiliriz. Fakat bunun Blaine gibi pek bariz olamayışının sebebi bazı tarihlerde C3S yükselmiş olabilir fakat blaine düşmüş veya LSF düşmüş olabilir.

III. grafiğimizde ise C4AF, mukavemeti doğrudan ama ters orantılı olarak etkilediği bariz şekilde ortaya çıkmaktadır.

IV. grafiğimizde ise C4AF ile mukavemet  arasında mukavemet yükseldikçe C4AF’nin yükseldiğini, mukavemet düştükçe ise C4AF’nin yükseldiğini görüyoruz. O halde mukavemet ile C4AF arasında ters bir orantı olduğu ve mukavemeti eksi yönde etkilediği açıkça gözüküyor.

V. grafiğimizde Teoride mukavemeti eksi yönde etkilemesi gerekirdi bu grafikte ise kimi yerde artı, kimi yönde eksi yönde etkiliyor, bunun sebeplerinden biri ise AM yükseldiğinde diğerine göre blaine yükselmesi olmuş ve mukavemet yükselmiş olabilir bunun için AM için İkinci 2 aylık periyodun grafiğini çizelim: (Grafik VII)


Bu grafik VII’da daha net olarak AM’nin ters etkisini görebiliriz.

VI. grafikte ise LSF yani kireç doygunluk faktörünün etkisini görüyoruz. Bu grafikteki değişimler o kadar küçük ki değişimlerin sonuçlarını tam olarak göremiyoruz. Çünkü değişim oranları bunu tam olarak görmemize mümkün değil. Ama teorikte Lsf’nin büyük olması çimento içindeki doymamış kireçin az olması çimento reaksiyona tam girmesine engel olduğundan mukavemetin etkisinde rol almasına neden olur.

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

BÖLÜM 7. SONUÇ VE ÖNERİLER


7.1. Sonuçlar:

6.Bölümdeki örneklerden de:

Blaine ( incelik ) g/cm²   : İncelik arttırılırsa mukavemet doğru yönde artar.Yani mukavemete doğru yönde etki eder.

C3S ( Silikat )         : C3S’i arttırılırsa mukavemette doğru yönde artar. Mukavemete doğru yönde etki eder.

C4AF ( Alüminat )      : Mukavemete ters oranda etki eder. Artması çimento için tehlikelidir.

SM( Silikat Modülü )   : Katı fazların Sıvı fazlara oranıdır. Çimentonun mukavemetine artı yönde etki eder.

AM ( Alümin Modülü )   : Sıvı fazların oranıdır. Yükselmesi silikat modülünü düşüreceğinden grafik VII’ de de görüleceği üzere mukavemete ters yönde etki eder.

LSF ( Kireç Doygunluk Faktörü )   : Toplam CaO’ nun Tamamlanmış reaksiyona giren CaO’ ya oranıdır. Buradan da görüleceği üzere reaksiyona giren CaO ne kadar yüksekse çimento o kadar sertleşir ve mukavemeti artar. Fakat değişim oranları grafiklerde pek net gözükmediğinden dolayı tam olarak ancak öneri kısmındaki çalışmalar yapılırsa bulunabilir.


Teorik olarak mukavemet:

Mukavemet ≈ 1.66 x %C3S – 1.52 x %C4AF – 0.72 x %C3A + 0.12 x incelik – 3.2 olarak tahmin edilmiş.

Çimentonun mukavemetine etki eden faktörler bunlarla kalmayıp, çimento hamurunun içindeki suyun temizliği, sıcaklığı, prizini almış çimento betonun kürü (20 derece sıcaklıkta mümkün olan en yüksek nemde yani %100 nem içinde ) beton mukavemeti içinse agreganın temizliği, su/ çimento oranının iyi seçilmesine, betonun iyi sıkıştırılması gibi faktörlerde çimento ve betonun mukavemetine artı yada eksi yönde etki eden faktörlerdir.

7.2. Öneriler:

Çimentonun mukavemetine etki eden faktörleri daha da gerçekçi bulabilmek için laboratuar şatlarında kendi elde edeceğimiz ve kimyasal içeriğini kendimiz değiştirebileceğimiz çimentolar üretip, bu etki eden 6 faktörlerden 5’ini sabit tutarak diğerini ise değerlerini değiştirerek bu etki eden faktörlerin mukavemetine etkisini matematiksel olarak çıkartabiliriz. Hatta bu çıkarttığımız yaklaşık hesapla sahada elde edilen çimentonun kimyasal analizlerine göre istediğimiz mukavemete ne kadar blaine ile elde edeceğimiz hesaplanır. Buna göre inceliğini ayarlayabiliriz ve istediğimiz mukavemete ulaşabiliriz.

http://www.iyiodev.com/Odevincele.Asp?ID=18025

[ozguryolcu]

Arkadaslar çimento üretimi nasil olur diyorsanız gorsel olarak su linkten bakabilirsiniz


http://www.tcma.org.tr/index.php?page=icerikgoster&menuID=50