چکیده:

گل قرمز، پسماند صنعتی است که طی فراوری آلومینا تولید می شود. این ماده به دلیل خواص بازی ، pH (10 تا 12) و فلزات سنگین جزو پسماندهای خطرناک طبقه بندی می شود. در این پژوهش از گل قرمز[1]، بوکیست کائولنی[2] و خاکک رس برای تولید آجرهای ساختمانی استفاده شده است. برای این منظور، آزمایشهای XRF، XRD، LOII، دانه بندی و حدد خمیری، برای سنجش مصالح اولیه و آزمایش مقاومت فشاری، برای سنجش مقاومت آجرهای پخته شده انجام شده است. طراحی آزمایشات توسط نرم افزارDx77  و از روش Combined  بدست آمده است.سپس با استفاده از نرم افزار، شرایط تولید نمونه های بهینه مشخص گردید. بر روی مصالح خام آزمایشات LOI، حد خمیری و مانده روی الک شماره 100 انجام شده است. همچنین برای اطمینان از مدل، آزمایشات مقاومت فشاری بر روی نمونه های پخت شده در شرایط بهینه انجام شد و نتایج آن با نتایج مدل مقایسه گردید. به منظور اطمینان از عدم  نشت فلزات سنگین از این نمونه ها، نمونه ای که دارای بیشترین میزان گل قرمز بوده است مورد تست TCLP و  ICP-OES قرار گرفته است.آجرهای تولید شده، مقاومت فشاری لازم برای استانداردهای ملی ایران را کسب کردند همچنین از عدم نشت فلزات سنگین با توجه به استاندارد EPA اطمینان حاصل شد. این فناوری از یک سو می تواند باعث کاهش مصرف رس و از سوی دیگر، به لحاظ کاهش زمان ماند در کوره ، می تواند سبب کاهش مصرف انرژی گردد.


[1]Red Mud

[2]Kaolinite Bauxite


فهرست مطالب: صفحه
چکیده 1
فصل اول،کلیات تحقیق 2
1-1)مقدمه 3
1-2)معرفی کارخانه آلومینا جاجرم 3
1-2-1)مشخصات کلی مجتمع 5
1-2-2)معرفی ماده اولیه مصرفی کارخانه آلومینا جاجرم 5
1-2-3)مطالعه فرایند کلی کارخانه آلومینا 6
1-3)بیان مسئله 8
1-3-1)معرفی پسماند ناشی از تولید آلومینا 8
1-3-2)مشخصات محلی سد های باطله 8
1-4)اهمیت و ضرورت تحقیق 10
1-5)اهداف تحقیق 10
1-6) دامنه و وسعت کار 11
1-7) متدولوژی انجام کار و فرضیه های مورد بررسی 11
1-8)کاربردهای گل قرمز در در حذف آلودگی ها و صنایع مختلف 12
1-8-1)تصفیه آب و فاضلاب 12
1-8-1-1)حذف آرسناتاز آب بوسیله گل قرمز 13
1-8-1-2)حذف کادمیم از آب بوسیله گل قرمز 13
1-8-1-3)استفاده از گل قرمز برای حذف رنگ اسید بلو 113 از پساب 13
1-8-1-4)استفاده از گل قرمز به عنوان جاذب کروم و سرب 13
1-8-1-5)استفاده از گل قرمز به عنوان جاذب فسفات 14
1-8-2)کاربردهای گل قرمز در حذف آلاینده های خاک 15
1-8-3)بازیافت مواد با ارزش از گل قرمز 15
1-8-3-1)استحصال 15
1-8-3-2)استحصال گالیوم 15
1-8-3-3)استحصال اسکاندیوم 16
1-8-3-4)استخراج آهن از گل قرمز 16
1-8-4)استفاده از گل قرمز در تولید مصالح ساختمانی 16
1-8-4-1)استفاده از گل قرمز در تولید آجر 16
1-8-4-1-1)استفاده از گل قرمز در تولید آجر با استفاده از کوره و بهره گیری از تکنیک شستن خاک و فشار قالب گیری 17
1-8-4-1-2)استفاده از گل قرمز و لای رودخانه در تولید آجر با استفاده از کوره و فشار قالب گیری 17
1-8-4-1-3)استفاده از گل قرمز، خاکستربادی و خاک شیلی در تولید آجر با استفاده از کوره و فشار قالب گیری 18
1-8-4-1-4)استفاده از گل قرمز برای تولید آجرهای رنگی با استفاده از کوره 19
1-8-4-1-5) استفاده از گل قرمز و خاکستربادی در تولید آجر با کمک فشار قالب گیری بدون استفاده از کوره 19
1-8-4-1-6)تولید آجرهای گل قرمزی که با آهک پایدار شده است 19
1-8-4-1-7)استفاده از گل قرمز و اسید اورتوفسفریک به عنوان بایندر در تولید آجر: 20
1-8-4-1-8)استفاده از پسماند گل قرمزی که آهن آن استحصال شده است در تولید مصالح ساختمانی 20
1-8-4-2) استفاده از گل قرمز در تولید سیمان 20
1-8-4-2-1)استفاده از گل قرمز به عنوان ماده خام تولید کننده سیمان 21
1-8-4-2-2)استفاده از گل قرمز به عنوان پوزلان 23
1-8-4-2-3)استفاده از گل قرمز اکتیو شده برای تولید ملات سیمان: 25
1-8-4-2-4)استفاده از گل قرمز و باطله زغال سنگ برای تولید مواد با خواص سیمانی 25
1-8-4-3)استفاده از گل قرمز برای تولید بتن ژئوپلیمر 25
1-8-4-4)تولید سرامیک با استفاده از گل قرمز 27
1-8-5)استفاده از گل قرمز به عنوان پایدارکننده مواد برای ایجاد لاینرهای رسی 28
فصل دوم، روش اجرا تحقیق 29
2-1)مقدمه 30
2-2)تهیه مصالح اولیه آجر و آماده سازی آنها 30
2-2-1)گل قرمز 30
2-2-2)پسماندهای معدنی بوکسیتی (یا بوکسیت کائولنی) 31
2-2-3)رس 31
2-3) روش های آزمایش برای تعیین خصوصیات مصالح اولیه 32
2-3-1)تجزیه شیمیایی اکسیدهای گل قرمز، بوکسیت کائولنی و خاک رس منطقه توسط آزمایش XRF 32
2-3-2)شناسایی کانیهای گل قرمز و کائولن با استفاده از آزمایشXRD 34
2-3-3)اندازه گیری درصد کسر وزن (LOI) 34
2-3-4)درصد مانده روی الک شماره 100 و اندازه گیری حد خمیری 35
2-3-5) تعیین نقطه ذوب گل قرمز و دما نهایی پخت ترکیب 35
2-4)آماده سازی نمونه های آجر 35
2-5) روش های تعیین خصوصیات آجر پخته شده 36
2-5-1) آزمایش جذب آب بر اساس استاندارد ملی ایران شماره 7 36
2-5-2) آزمایش مقاومت فشاری 37
2-5-3)آزمایش تراوش آلودگی TCLP (آزمایش لیچینگ) 38
2-5-4) اندازه گیری فلزات سنگین در محلول لیچینگ با استفاده از دستگاه ICP-OES 38
2-5-5)اندازه گیری وزن مخصوص آجرهای پخته شده 39
2-6)طراحی آزمایشهای پایلوت در مقیاس آزمایشگاهی 39
2-6-1)متغیر 40
2-6-2)سطح 40
2-6-3)پاسخ 40
2-6-4)الگوریتم طراحی آزمایش در نرم افزار DX7 40
2-6-5)روش انتخاب مدل در نرم افزار 44
2-6-6)اعتباربخشی به مدل 45
2-6-6-1)اعتبار بخشی به مدل با استفاده از روابط عددی 45
2-6-6-2)اعتبار بخشی به مدل با استفاده از نمودارهای آماری 46
2-6-6-2-1)نمودار نرمال برای باقی مانده ها 46
2-6-6-2-2) نمودار باقی مانده ها بر حسب مقادیر برازش شده 46
2-6-6-2-3)نمودار باکس-کاکس 46
2-6-6-3)روش انتخاب پاسخ بهینه 47
فصل سوم، تجزیه و تحلیل داده ها 49
3-1)مقدمه 50
3-2) آزمایش مصالح اولیه آجر 50
3-2-1) تجزیه شیمیایی  مصالح اولیه آجر 50
3-2-2) نتایج شناسایی کانیهای مصالح اولیه آجر با XRD 52
3-2-3) نتایج  اندازه گیری LOI، درصد عبوری از الک 150 میکرون و حد خمیری مصالح اولیه آجر 53
3-2-4) تعیین نقطه ذوب گل قرمز و دمای نهایی پخت ترکیب 53
3-3) نتایج آزمایش مقاومت فشاری آجرهای پخته شده در مرحله غربالگری 54
3-4) نتایج اندازه گیری مقاومت فشاری آجرهای پخته شده بر اساس اختلاط های طراحی شده توسط نرم افزار DX7  (در مرحله اجرای فاز 1 پایلوت) 55
3-5)آنالیز پاسخ های آزمایش، طراحی و اعتبار سنجی مدل، تعیین نمونه بهینه و تحلیل رفتار فاکتورها 57
3-5-1)آنالیز پاسخ های آزمایش و طراحی مدل 57
3-5-2)اعتباربخشی به مدل 60
3-5-2-1)اعتبار بخشی به مدل با استفاده از روابط عددی 60
3-5-2-2)اعتبار بخشی به مدل با استفاده از نمودارهای آماری 61
3-5-2-2-1)نمودار نرمال برای باقیمانده ها 61
3-5-2-2-2) نمودار باقی مانده ها بر حسب مقادیر برازش شده 62
3-5-2-2-3)نمودار باکس-کاکس 62
3-5-3)تحلیل رفتارهای فاکتورها 63
3-5-3-1)تحلیل رفتار مواد در دماهای پایین(دما 900 درجه سانتیگراد، زمان ماند 2 ساعت) 63
3-5-3-2)تحلیل رفتار مواد در دما پخت و زمان ماند بالا(دما 1150 درجه سانتیگراد و زمان ماند 4 ساعت) 64
3-5-3-3)تاثیر دما پخت بر مقاومت نمونه 65
3-5-3-4)تاثیر زمان ماند بر مقاومت نمونه ها 67
3-5-3-5)بررسی اثرات ترکیبی فاکتورهای خاک رس - بوکسیت کائولنی 68
3-5-3-6)بررسی اثرات ترکیبی فاکتورهای گل قرمز و بوکسیت کائولنی 70
3-5-3-7)بررسی اثرات ترکیبی فاکتورهای خاک رس و گل قرمز 72
3-5-4)بهینه سازی مدل 74
3-5-4-1)تولید آجرتوکار غیرباربر، با حداکثر میزان گل قرمز(پاسخ 1) 75
3-5-4-1-1)تحلیل نمودار های مثلثی(کانتور) برای پاسخ1 76
3-5-4-1-2)مشخص کردن نقطه پاسخ 1 در نمودارهای سه بعدی 77
3-5-4-1-3)تحلیل نمودار کانتور برای پاسخ 3 77
3-5-4-1-4) مشخص کردن نقطه پاسخ 3 در نمودارهای سه بعدی 78
3-5-4-1-5) تحلیل نمودار کانتور برای (پاسخ 2 ) 79
3-6) نتایج آزمایشهای صورت گرفته بر روی آجرهای ساخته شده با سه اختلاط بهینه بدست آمده (در مرحله اجرای فاز 2 پایلوت) 80
3-6-1) شناسایی کیفی کانیهای آجرهای پخته شده با 3 اختلاط بهینه توسط دستگاه XRD 83
3-6-2) اندازه گیری فلزات سنگین در محلول لیچینگ گرفته شده از نمونه های MIN 1  و MIN 2 86
فصل پنجم،نتیجه گیری و پیشنهادات 88
4-1)نتیجه گیری 89
4-1-1)تولید آجر ساختمانی غیر باربر بر اساس استاندارد ملی ایران 89
4-1-2)تولید آجر ساختمانی باربر بر اساس استاندارد ملی ایران 90
4-2)پیشنهادات 90
فهرست مراجع 92
5-1)فهرست مراجع فارسی 93
5-2)فهرست مراجع لاتین 94
Abstract 98

توجه : فرمت پایان نامه ورد ( قابل ویرایش ) میباشد.