مقاله بررسی پتانسیل های تولید سیمان پوزولانی در استان اردبیل

این مقاله به بررسی پتانسیل های استان اردبیل برای تولید سیمان پوزولانی پرداخته و به تحلیل ذخایر پوزولانی در نزدیکی کارخانه های سیمان اردبیل و استفاده از منابع طبیعی برای کاهش هزینه ها و افزایش تولید می پردازد.

پیش گفتار:
بهره برداری از حداکثر ظرفیت های نصب شده ماشین آلات و سایر عوامل که بتوانند کارآیی کارخانجات را به حداکثر برسانند و در عین حال نقش کاهنده و یا جایگزین منابع دیگر را داشته باشند هدفی است که « مدیریت ظرفیت» در بهره وری بیشتر واحدهای تولیدی دنبال می کند درکنار و هماهنگ بااین موضوع مهندسی صنایع نیزعوامل کیفی تولید را هدایت و سایر واحدهای مهندس را به این منظور بخدمت می گیرد. پژوهش در مورد استفاده از منابع پوزولان نیز از عملیاتی است که در چهار چوب نیل به این اهداف شروع و در حال انجام می باشد.

پوزولان یکی از منابع معدنی و مکانیکی موجود در طبیعت می باشد که از مخلوط کردن آن با کلینکر سیمان وسایش بحد لازم می تواند سیمانی را تولید نمود که از نقطه نظر بعضی از خواص نسبت به سیمان پرتلند معمولی امتیازهائی را دارا می باشد. استفاده از این ماده معدنی که نهایتاً باعث کاهش قیمت تمام شده سیمان و نیز افزایش تولید می گردد.

آنچه در این مقاله آمده است نتایج مربوط به اکتشاف ذخایر پوزولانی در شعاع ۱۵۰ کیلو متری اطراف کارخانه سیمان اردبیل و هم چنین کارخانجات در دست احداث می باشد. بدین منظور پس از شناسایی هر کانسار پوزولانی روی نمونه ای مخلوط های مختلف صورت گرفته است. براساس این آزمایشات ارزیابی مقدماتی هر کانسار و انتخاب اولویت ها برای اکتشافات تفضیلی و بررسیهای نهایی کاربرد موجود در آن انجام پذیرفته است. بدیهی است انجام بررسیهای تفظیلی می بایست متقابلاً دنبال گردند. امید است این بررسیها بتواند آغازی برای استفاده مطلوب از منابع کشور و تولید انبوده این نوع سیمال گردد.

فصل اول: کلیات
الف- موقعیت جغرافیایی:
منطقه مورد مطالعه در شمال- شمالغرب ایران و بین طول جغرافیایی ´۳۰ و ˚۴۷ ˚۴۰ و ˚۴۸ و عرض جغرافیایی ˚۳۸ تا ´۳۰ و ˚۳۸ واقع است. این منطقه بخش اعظم نقشه ۲۵۰۰۰۰: ۱ چهار گوش اردبیل و بخش کمی از چهار گوش اهر را در بر می گیرد.

ناحیه مورد بررسی جزء استان اردبیل بوده و دارای آب و هوای سرد و نیمه مرطوب است. پوشش گیاهی آن خیلی کم (بجز ارتفاعات غربی تالش که دامنه شر قی شان پوشیده و جنگلی است) و زمستانی پر برف و سرد دارد. ارتفاعات آن( کوه سبلان ) در تابستان نیز پوشیده از برف میباشد. بطور کلی مشخصات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه را بصورت زیر میتوان خلاصه نمود:

۱- شهر ها:
تنها شهر منطقه شهر بزرگ و تاریخی اردبیل با بخش های نمین و نیر میباشد. شهر اردبیل با جمعیت ۳۸۴۱۲۵ نفر بدون احتساب روستاهای اطراف ( طبق سرشماری سال ۱۳۶۵ ) در طول جغرافیایی َ۱۷ و ˚۴۸ و عرض جغرافیایی ۱۵َ و ˚۳۸ واقع و ارتفاع آن از سطح دریا ۱۳۴۵ متر است.دارای آب و هوای سرد و مرطوب است، بطوریکه حداکثر درجه حرارت آن در تابستان ˚۳۰ درجه سانتیگرادو حداقل درجه حرارت آن در زمستان ˚۲۰- درجه سانتیگراد میباشد. رطوبت متوسط سالیانه هوای این شهر در ساعت ۳۰/۶ صبح ۷۶ درصد، در ساعت ۳۰/۱۲ ظهر ۶۵ درصد و مقدار بارندگی سالیانه بطور متوسط ۳۵۰ میلیمتر است. دارای ۱۳۵ روز یخبندان در سال است.

اردبیل شهری است با موقعیت کشاورزی، دامپروری و پرورش زنبور عسل، کشاورزی در دشت اردبیل و بیشتر در شرق شمال و شمالغرب این شهر گسترش دارد و محصولات عمده آن گندم، جو، سیب زمینی، تخم چغندر، سبزیجات و حبوبات است. دامپروری و پرورش زنبور عسل بیشتر در غرب و جنوب غرب ( دامنه کوه سبلان) و نیز در ارتفاعات شرقی آن ( کوه های تالش) صورت میگیرد. همه ساله در اواسط بهار عشایرایل سون گوسفندان خود را از ناحیه مغان برای چرانیدن به دامنه سبلان آورده و تا اوائل پاییز در آنجا میمانند و در چادرهای مخصوص ( سیاه چادر) زندگی میکنند.

زبان مردم این شهر و نواحی اطراف آن ترکی آذری است و شیعه مذهب میباشند. از بخش های مهم تابع آن چند روستا ( عنبران و… ) وجود دارند که اهل تسنن میباشند. از بخش های مهم تابع آن نمین و نیر را می توان نام برد. بخش نمین در ۳۰ کیلومتری شرق – شمال شرق آن واقع بوده و کارخانه سیمان اردبیل در جنوب این بخش قرار دارد. بخش نیر در حدود ۴۰ کیلو متری جنوب غرب اردبیل واقع و جاده اردبیل – سراب از وسط آن میگذرد.

۲- رود ها:
رودهای مهم منطقه مورد مطالعه بصورت زیر می باشند.
رودخانه قره سو: این رود خانه که بزرگترین رودخانه اطراف اردبیل میباشد از کوههای تالش در شرق اردبیل سرچشمه میگیرد و پس عبور از دشت اردبیل بطرف غرب امتداد می یابد. پس از عبور از دشت مشکین شهر در شمال این شهر با رودخانه اهر چای متصل شده و با یک چرخش ۹۰ درجه ای در مسیر مستقیم بطرف شمال جریان یافته و به رودخانه ارس وصل میشود.

روخانه آستارا چای: این رودخانه در مرز ایران و شوروی جریان داشته و از دامنه شرقی ارتفاعات تالش در شرق نمین سرچشمه میگیرد و پس از طی مسافت حدود ۵۰ کیلو متر از شهر مرزی آستارا عبور نموده و به دریای خزر وصل میشود.

رودخانه بالیخلی چای: این رودخانه از دامنه های جنوب کوه سبلان سرچشمه گرفته و پس از قطع نمودن رسوبات پامیس دار جنوب اردبیل از بخش جنوب شرقی این شهر عبور نموده و در شمال آن به رودخانه قره سو وصل میگردد.

۳- کوه ها:
از کوه ها مهم اطراف اردبیل میتوان کوه آتشفشان سبلان را نام برد که در ۴۰ کیلومتری جنوب غرب اردبیل واقع و در تمام فصول سال پوشیده از برف است. این کوه که بشکل یک مخروط بلند دیده میشود دارای سه قله میباشد که قله بزرگتر با ارتفاع ۴۸۲۰ متر از سطح دریا را« سبلان سلطان » و دو قله دیگر را « هرم داغ » و « کسری» می نامند. مردم آذربایجان احترام خاصی برای سبلان قائلند و عقیده دارند که یکی از انبیاء در قله آن مدفون است.

بعلت وجود مراتع سر سبز فراوان دامپروری و پرورش زنبور عسل در دامنه های این کوه ( چشمه های آب گرم سرعین، قطور سویی، موییل و….) همه ساله توریست های زیادی را به این منطقه میکشاند. از کوههای دیگر این منطقه ارتفاعات تالش در شرق اردبیل را میتوان نام برد که در یک امتداد شمالی- جنوبی کشیده شده اند. این کوه ها از جنوب به کوه های البرز وصل شده و از شمال در خاک آذربایجان کشیده میشوند. شوروی کشیده میشوند.

دامنه شرقی این کوه ها که در مقابل دریای خزر قرار گرفته بخاطر وجود رطوبت فراوان پوشیده از جنگل است، در حالیکه دامنه غربی آنها بدون پوشش گیاهی است. بلند ترین نقطه این رشته کوه در اطراف اردبیل کوه حصار بولاغی با ارتفاع ۲۹۰۰ متر از سطح دریاست.

۴- راه ها:
راههای عمده ای که شهرستان اردبیل را به بخش ها و شهرهای مجاور وصل میکنند. بترتیب زیر می باشد:
راه اردبیل – آستارا: این راه طول حدود ۹۰ کیلو متر دارد و دو شهر اردبیل و آستارا را بهم وصل میکند راهی است اسفالته درجه ۱ که کوه های تالش با ارتفاع حدود ۲۵۰۰ متر را قطع نموده و پس از عبور از گردنه معروف حیران که در زمستان به علت یخبندان شدید غالیاً مسدود است، به شهر مرزی آستا را با ارتفاع همسطح دریا میرسد. کارخانه سیمان اردبیل نیز در مجاور این راه و در جنوب بخش نمین قرار گرفته است.

راه اردبیل – سراب: که اردبیل را به شهر سراب وصل می نماید. یک راه اسفالته درجه یک است که رسوبات پامیس دار جنوب اردبیل را قطع میکند. طول این راه حدود ۷۰ کیلو متر است و گردنه صائین را قطع می نماید.

راه اردبیل – مشکین شهر: که یک راه اسفالته درجه ۱بطول ۸۰ کیلو متر است. راه – قطور سویی در مقابل روستای لاهرود از این راه جدا میشود.
راه اردبیل – مغان: یک راه اسفالته درجه ۲ بطول حدود ۹۰ کیلو متر است و اردبیل را به شهرستان گرمی در منطقه مغان وصل میکند.
راه اردبیل- خلخال: که اردبیل را به شهر خلخال وصل میکند وطول جاده حدود ۷۰ کیلو متر است.

ب- مقدمه:
از آنجا که مناطق مورد مطالعه بیشتر توف های پا میس دار رویا پامیس برشیا میباشند. بجاست که مقدمتاً در مورد پامیس، منشأ آن و موارد استفاده اش در صنعت شرحی مختصر ارائه گردد.
پامیس به شیشه های ولکانیکی اسید و آبداری اطلاق میشود که سرد شدن سریع گدازه های شیشه ای اسید و سرشار از آب در فشار آتمسفر حاصل شده اند. در این حالت گدازه های اسید به مواد کف مانند حاوی حباب های فراوانی و ذرات جامد کوچک تبدیل میگردند که متشکل از ذرات زاویه دار شیشه و یا قطعات خرد شده پامیس میباشند. آزمایش نشان داده است که اگر یک ماده مذاب ریولیتی با حرارت ۸۷۰ تا ۹۰۰ درجه در مجاورت کمی آب ( ۵/۰ درصد) وجود داشته باشد و در فشار آتمسفر بسرعت سرد شود به پامیس تبدیل میگردد.

پامیس بشدت متخلخل بوده و حفره های بیشمار آن توسط گازها خصوصاً بخار آب حاصل میشوند که موقع سرد شدن سریع حاصل شده اند. اگر چه وزن مخصوص شیشه واقعی ۵/۲ است، اما ساخت حفره ای پامیس وزن مخصوص آنرا به کمتر از ۱ نیز کاهش میدهد و چون این حفرات مسدود میباشند قابلیت نفوذ خیلی کمی داشته و قطعات آن برای مدتهای طولانی بر روی آب شناور میمانند چگالی ظاهری پامیس کلوخه ای ۴۰۰ تا ۱۴۰۰ Kg/M3 ، تخلخل آن ۸۰ درصد و مقاومت آن در مقابل تراکم ۴/۰ تا ۲ Mpa و سختی آن ۶ میباشد.

اگر اندازه ذرات پامیس کوچکتر از ۲ میلیمتر باشد به آن پامیسیت می گویند. به خاکستر آتشفشانی نیز پامیسیت می گویند. پامیس در حقیقت شیشه جوشیده و کف کرده ایست که حاوی ذرات متراکم و سخت شیشه، ذرات ریز بلورکوارتز، فلدسپات و کانی تیره میباشد. پامیس و پامیسیت معمولاً با هم تشکیل میشوند و در صورت تراکم به توف های اسیدی تبدیل میشوند.

موارد استفاده پامیس
پامیس و پامیسیت حدود ۶۰ سال بعنوان ماده ساینده مصرف میگردید و تا سال ۱۹۴۰ نیز مهمترین مورد مصرف آن بعنوان ماده ساینده بوده است.
در صابون سازی و مواد پاک کننده وسایل خانگی نیز مصرف دارد. انواع خیلی ریز آن (مانند ذرات غبار) برای صیقل دادن ظروف نقره و قطعات فلزی و لوازم چوبی مورد استفاده قرار میگرند.

مهندسین رومی درگذشته مخلوطی از آهک و خاکستر آتشفشانی را بصورت یک ملات بکار میبردند که بر ملات آهکی برتری داشت این سیمان خیلی قوی و در مقابل آب دریا مقاوم بوده و در هر دو شرایط زیر آب و بیرون از آب سخت میگردد. خاکستر آتشفشانی این سیمان در اطراف شهرهای پوزولی و ناپل قرار داشته و بهمین منظور به سیمان پوزولان معروف شده است. این نوع سیمان سالهاست که در اروپا مصرف میشود و در امریکا نیز پامیس و پامیسیت را با سیمان پرتلند مخلوط نموده و در ساختمان سدها و کانال ها بکار میبرند.

از سال ۱۹۴۰ به بعد مصرف پامیس در مقیاس وسیعی افزایش پیدا کرد. پامیس خرد شده و درجه بندی شده بعنوان یکی از اجزاء مهم سیمان سبک و قطعات سیمانی پیش ساخته و سیمان نرم مصرف میشود.

پامیس و پامیسیت خرد و آسیاب شده بجای ماسه برای ساختن بتن عایق حرارتی و صوتی، کمک صافی، تقویت کننده و خاک مواد حشره کش و روکش سطح سیاه اسفالت جاده ها، در مرغداری ها و در موراد متعدد دیگری مصرف میگردد.

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول:
کلیات ۱
موقعیت جغرافیایی ۱
مقدمه ۷
فصل دوم:
خلاصه ای از زمین شناسی منطقه اردبیل ۱۳
فصل سوم :
خاصیت پوزولان ۱۸
بارزترین نکات مثبت تولید سیمان با مواد افزودنی ۱۹
کشورهای تولید کننده سیمان پوزولانی و استانداردهای آن ۲۰
بررسیهای مقدماتی برای شناسایی و اکتشاف مواد پوزولان ۲۲
مناطق مورد بررسی جهت اکتشاف مقدماتی مواد پوزولانی در اردبیل ۲۴
۱- توف برشها وهیا لوکلاستیت های ائوسن ۲۴
۱-۱- زمین شناسی ۲۴
۱-۲- سنگ شناسی ۲۸
۱-۳- پوزولان اکتیویته ۳۲
۱-۴- ذخیره احتمالی ۳۳
۱-۵- نگرشی به جنبه های اقتصادی ۳۳
۲- توف ها و توف برشهای پامیس دار موجود در رسوبات جنوب اردبیل ۳۴
۲-۱- خلاصه ای از زمین شناسی حوضه رسوبی نئوژن در جنوب اردبیل ۳۴
۲-۲- بررسی توفهای پامیس دار موجود در رسوبات جنوب اردبیل بعنوان ماده اولیه سیمان پوزولان ۴۱
۲-۲-۱ اندیس شماره ۱ ( اندیس چای سیغرلی) ۴۱
الف- موقعیت جغرافیایی ۴۱
ب- شرح واحدهای سنگی ۴۲
ج- مطالعات سنگ شناسی ۴۷
د- آزمایشات میزان فعالیت پوزولانی ۵۷
م- ذخیره احتمالی ۵۹
ه- نگرشی به جنبه های اقتصادی ۶۰
۲-۲-۲ اندیس شماره ۲ ( اندیس دیم سیغرلی – اوچقاز ) ۶۱
الف – موقعیت جغرافیائی ۶۱
ب- شرح واحد های سنگی ۶۱
ج- مطالعات سنگ شناسی ۶۶
د- آزمایشات پوزولان اکتیویته ۷۱
م- ذخیره احتمالی ۷۱
ه- نگرشی به جنبه های اقتصادی ۷۲
۲-۲-۳ اندیس شماره ۳ ( اندیش قشلاق قاسملو ) ۷۲
الف- موقعیت جغرافیایی ۷۲
ب- شرح واحدهای سنگی ۷۲
ج- مطالعات سنگ شناسی ۷۴
د- آزمایشات پوزولان اکتیویته ۷۸
م- ذخیره احتمالی ۷۹
ه- نگرشی به جنبه های اقتصادی ۷۹
۲-۲-۴ – اندیس شماره ۴ ( اندیس الماس کندی) ۸۰
الف- موقعیت جغرافیایی ۸۰
ب- شرح واحدهای سنگی ۸۰
ج- مطالعات سنگ شناسی ۸۳
د- آزمایش پوزولان اکتیویته ۸۳
م- ذخیره احتمالی ۸۴
هـ – نگرشی به جنبه های اقتصادی ۸۴
۳- ایگنمبریت ها و خاکسترهای آتشفشانی مربوط به فعالیت آتشفشانی سبلان ۸۵
۳-۱- مختصری در مورد زمین شناسی آتشفشان سبلان ۸۵
۳-۲- بررسی ایگنمبریت های دره قطور سویی بعنوان ماده اولیه سیمان پوزولان ۸۸
۳-۲-۱ مطالعات سنگ شناسی ۸۹
۳-۲-۲- آزمایش پوزولان اکتیویته ۹۲
۳-۲-۳- ذخیره احتمالی ۹۲
۳-۲-۴- نگرشی به جنبه های اقتصادی ۹۳
۳-۳- نهشته های خاکستر دامنه های شرقی سبلان ۹۳
۳-۳-۱- اندیس شماره ۱( اندیس غرب سرعین ) ۹۴
۳-۳-۲- اندیس شماره ۲( اندیس حسن باری) ۹۷
۳-۳-۳- اندیس شماره ۳ ( اندیس ایمچه) ۹۷
۳-۳-۴- اندیس شماره ۴ ( اندیس باری ) ۹۸
۳-۳-۵- اندیس شماره ۵ ( اندیس دیج و یجین ) ۱۰۲
۳-۳-۶- اندیس شماره ۶- ( اندیس حمله ور ) ۱۰۲
۳-۳-۷- مطالعات سنگ شناسی ۱۰۶
۳-۳-۸- آزمایش پوزولان اکتیویته ۱۰۷
۳-۳-۹- ذخیره احتمالی ۱۰۷
۳-۳-۱۰- نگرشی به جنبه های اقتصادی ۱۰۸
ارزیابی کلی : ۱۰۹
منابع ۱۲۱