مصرف باطله های جامد کارخانه زغال شویی زرند در فرایند تولید سیمان به عنوان سوخت و ماده اولیه جایگزین

در این تحقیق به طورکلی به مطالعه راه حل های ممکن برای استفاده از باطله های جامد کارخانه زغال شوئی (مطالعه موردی: باطله های جامدکارخانه زغال شوئی زرند در استان کرمان) در صنعت سیمان پرداخته شده است. ضرورت تعریف و طرح چنین موضوعی از دیدگاه زیست محیطی، ریشه در مسائل ناشی از تخریب محیط زیست به جهت انباشت این باطله ها در محوطه اطراف کارخانه زغال شوئی دارد که منجر به تولید و پخش ذرات بسیار نرم در فضای اطراف، نفوذ فلزات سمی مانند آرسنیک و جیوه در آب های زیر زمینی و آزاد سازی مواد رادیواکتیو مانند اورانیوم می گردد. ضمن اینکه افزایش روزانه حجم دپو سبب اشغال فضای اطراف نیز می شود که در حال حاضر انباشته پسماندهای جامد کارخانه زغال شوئی زرند از ابتدای فعالیت (سال 1357) به حدود 12 میلیون تن بالغ شده است. باطله های جامد کارخانه زغال شویی زرند به دلیل محتوی در حدود30 درصد کربن و مواد فرار هیدروکربنی، دارای ارزش حرارتی قابل توجهی (در حدود kcal/kg2200) می باشد که می توان آن را در فرآیند تولید سیمان به عنوان سوخت جایگزین مورد استفاده قرار داد. از طرفی خاکستر باطله زغال شویی که ترکیبی شبیه به مواد اولیه سیمان (خاک رس) دارد، می تواند جایگزین مناسبی برای مواد اولیه سیمان گردد. در تحقیق انجام شده خواص و رفتار حرارتی باطله کارخانه زغال شوئی زرند با تستهای dsc و tg، آنالیز ترکیبی و عنصری باطله و آنالیز شیمیایی خاکستر موجود در آن، قابلیت سایش باطله به کمک روش bond و ارزش حرارتی آن توسط بمب کالریمتر اندازه گیری و مطالعه شد. بعد از شناسایی و کسب اطلاعات لازم از باطله، ترکیب آن با دیگر مواد اولیه سیمان مقایسه و در بهترین حالت جایگزین خاک رس در مواد اولیه سیمان تیپ دو و مارل تیتر پایین در سیمان تیپ پنج گردید. در مقیاس آزمایشگاهی به کمک نرم افزار مواد سازی درصد وزنی مواد اولیه هر تیپ سیمان، معین و با دقت زیاد توزین و در آسیاب آزمایشگاهی با هم مخلوط و هموژن گردیدند. سپس دو نمونه خوراک(با باطله و بدون باطله) تهیه شده مجددا آنالیز شیمایی شده و بعد از اطمینان از صحت ترکیب درصد وزنی و اختلاط آنها با یکدیگر، در شرایط کاملا مشابه و مطابق با روش پخت شرکت fls smidth دانمارک که یک شرکت معتبر طراح و محقق در صنعت سیمان می باشد، در کوره آزمایشگاهی تبدیل به کلینکر شدند.کلینکر حاصل با مقداری معین گچ در آسیاب آزمایشگاهی به پودر یا همان سیمان تبدیل شد.آنگاه خواص سیمانهای تولید شده که مواد اولیه یکی محتوی باطله و دیگری فاقد باطله بود با همدیگر، استاندارد ملی ایران و نیز استانداردastm آمریکا مقایسه گردید. نتایج آزمایشات حاکی از برتری باطله در جایگزینی با خاک رس، به دلیل محتوی کمتر کلر(93.2% کاهش کلر در خوراک تیپ دو )، آلکالی ها(43.92% کاهش قلیایی ها در خوراک تیپ دو ) و اکسید منیزیم(9.15% کاهش اکسید منیزیم در خوراک تیپ دو) می باشد. مقاومت فشاری سیمان تیپ دو تهیه شده از باطله نسبت به نمونه شاهد از رشد بیشتری برخوردار است به گونه ای که مقاومت 3 روزه در حدود 4% و مقاومت 28 روزه به میزان 2.3% رشد داشته است. نتایج حاصل، کاربرد باطله را در نقش ماده اولیه در صنعت سیمان، با لحاظ شاخص های اقتصادی، تایید می نماید. ضمن اینکه این ماده دارای ارزش حرارتی معادل 20% ارزش حرارتی مازوت نیز بوده و سبب کاهش مصرف انرژی در فرایند تولید سیمان می شود. کلیه ترکیبات فلزی سنگین و نادر این پسماند در فرآیند پخت که در دمای 1450-1400درجه سانتیگراد صورت می پذیرد، درون شبکه کریستالی کلینکر حبس شده و مضرات زیست محیطی آنها به طور کامل حذف می شود. بنابراین پر واضح است که بکارگیری باطله های جامدکارخانه زغال شوئی در صنعت سیمان ضمن حذف اثرات منفی آن از محیط زیست منجر به صرفه جوئی در مصرف انرژی و مواد اولیه سیمان نیز می گردد.