مطالعهی تجربی رفتار فیزیکی و مکانیکی باطلهی کنسانترهی سنگآهن در حضور افزودنی سیمانیکننده: مطالعهی موردی پسماند ذوبآهن غرب کشور - دانشکده فنی و مهندسی
مطالعهی تجربی رفتار فیزیکی و مکانیکی باطلهی کنسانترهی سنگآهن در حضور افزودنی سیمانیکننده: مطالعهی موردی پسماند ذوبآهن غرب کشور
نوع: Type: پایان نامه
مقطع: Segment: کارشناسی ارشد
عنوان: Title: مطالعهی تجربی رفتار فیزیکی و مکانیکی باطلهی کنسانترهی سنگآهن در حضور افزودنی سیمانیکننده: مطالعهی موردی پسماند ذوبآهن غرب کشور
ارائه دهنده: Provider: شایان حاجییوسفی - مهندسی عمران
اساتید راهنما: Supervisors: دکتر محمد ملکی
اساتید مشاور: Advisory Professors:
اساتید ممتحن یا داور: Examining professors or referees: دکتر وحید رضا اوحدی، دکتر عباس قدیمی
زمان و تاریخ ارائه: Time and date of presentation: ساعت 8 - 1404/10/10
مکان ارائه: Place of presentation: دپارتمان مهندسی عمران، کلاس ۴۵
چکیده: Abstract: باطلهی سنگآهن مواد باقیمانده از استخراج و فرآوری سنگمعدن آهن است که عمدتاً از کانیهای بیارزش، سیلیس و فلزات سنگین تشکیل شده است. مدیریت حجم عظیم این باطله یک چالش بزرگ زیستمحیطی و فنّی به شمار میرود. از جنبهی زیستمحیطی، این مواد با تولید گردوغبار سمّی و نشت پسابهای آلوده به فلزات سنگین، تهدیدی جدّی برای کیفیت هوا، آبهای زیرزمینی و سلامت اقلیمها هستند. از نظر فنّی، این باطلهها که اغلب به صورت دوغاب غلیظ هستند، پایداری مکانیکی ضعیفی داشته و مستعد شکست هستند. روش متداول مدیریت آنها انباشت در استخرهای ویژه است. برای کاهش خطرات از روشهای نوینی مانند آبزدایی پیشرفته به جهت کاهش حجم و نیز تثبیت شیمیایی با موادی مانند سیمان برای استحکامبخشی و بیاثرکردن فلزات سنگین استفاده میشود. این پژوهش به بررسی ویژگیهای فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی باطلهی ذوبآهن غرب کشور و ارزیابی خطرات زیستمحیطی آن میپردازد. در مرحلهی آزمایشگاهی، آزمایشهای فیزیکی مانند دانهبندی و حدود آتربرگ، آزمایشهای مکانیکی مانند مقاومت فشاری و سهمحوری و آزمایشهای شیمیایی مانند XRD وTCLP انجام میشوند. در این آزمایشها از افزودنیهایی مانند سیمان، آهک و خاکستر بادی برای تثبیت باطله و بهبود خواص آن استفاده میگردد. تأثیر تثبیت شیمیایی باطلهی سنگآهن با ۲، ۵ و ۸ درصد وزنی سیمان، آهک، خاکستر بادی و متاکائولین در شرایط رطوبتی مختلف و تحت تراکمهای استاتیکی و دینامیکی بررسی شد. باطلهی مورد مطالعه که به عنوان لای طبقهبندی میشود، دارای زاویهی اصطکاک داخلی حدود ۴۵ درجه است. آزمایشهای XRD و TCLP نشان دادند که اگرچه این باطله فاقد آلایندههای خطرناک است، امّا محتوای گوگرد آن زیاد میباشد. نتایج نشان داده است که باطلهی بِکر خوبمتراکمشده حدود 4/0 مگاپاسکال مقاومت فشاری خالص دارد و تثبیت آن با حداقل %8 سیمان، ضمن بیاثر کردن کامل فلزات سنگین، منجر به افزایش مقاومتی معادل ۴ مگاپاسکال میگردد که 10 برابر بیشتر است. در مقابل، جایگزینی کامل سیمان با آهک یا با بیش از %۲۰ خاکستر بادی یا متاکائولین، موجب اُفت ۶۰ درصدی مقاومت و اُفت 50 درصدی سختی میشود. نمونههای این پژوهش تحت تراکمهای استاتیکی ۲۵00، ۵00۰ و ۱۰00۰ کیلونیوتن بر مترمربّعی با انرژیهای به ترتیب ۳۰۰، ۷۰۰ و ۱۶۰۰ کیلوژول بر مترمکعب قرار گرفتند. انرژی تراکم 2500 کیلونیوتن بر مترمربّعی نصف انرژی تراکم استاندارد است امّا انرژی تراکم 5000 کیلونیوتن بر مترمربّعی تقریباً 17 درصد بیشتر از آن است. انرژی تراکم 10000 کیلونیوتن بر مترمربّعی نیز 41 درصد از انرژی تراکم اصلاحشده کمتر میباشد. همچنین، افزایش نرخ کرنش فشردهسازی از 5/0 به ۱ میلیمتر بر دقیقه، افزایش 4/11 درصدی مقاومت نهایی را در پی داشت. برای نمونههای تثبیتشده با %۵ و %۸ سیمان نیز بهترتیب افزایشهای ۱۳ و 7/8 درصدی مقاومت در اثر کاهش آهنگ تراکم مشاهده گردید.