Quy trình sản xuất xi măng holcim

Xi măng- Khái niệm cơ bản
Fundamentals of cement

Qui trình sản xuất. Quá trình thuỷ hoá. Các
tính chất của xi măng.
Manufacturing, hydration, properties

Technical Support Department


Nội dung
ƒ Qui trình sản xuất xi măng
Steps in cement manufacturing

ƒ Quá trình nung luyện Clinker
Clinker burning

ƒ Các khoáng trong Clinker và các tính chất

thuỷ lực

Clinker phases and properties

ƒ Quá trình thuỷ hoá của xi măng
Cement hydration
2

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Nội dung(tt)
ƒ Hình ảnh về các khoáng trong xi măng.
Cement phases in pictures

ƒ Các loại xi măng hổn hợp.
Composite cements

ƒ Các tính chất của xi măng và ứng dụng.
General cement properties and application

ƒ nh hưởng của xi măng trong bê toâng.
Effect of cements on concrete properties
3

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Qui trình sản xuất xi măng – Hệ khô
Production of Cement by the Dry Process
1

Feed Bins

2

Sampling Station

3
Quarry

Raw Materials Storage

Crushing Plant (s)

Cooler Dedusting

Corrective Materials

and Preblending

Electrostatic
Precipitator

Homogenizing and
Storage Silo

6

4

Coal

Raw Meal

Water

Air-to-Air
Cooler

Coal
Mill

5

7

Cyclone
Preheater

Rotary Kiln

Clinker Cooler

8

Bulk Dispatch

Cement
Silo

Clinker

Storage

Packing Machine

10

Bag Palletisation

Cement
Silo

9

Kma 27.4.98

Technical Support Department

Raw Mill

Filter

Mineral
Gypsum Components

Cement Mill

Zement-trocken-englisch.dsf

Conditioning
Tower

4

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Qui trình sản xuất xi măng
ƒ Khai thác đá vôi và đất sét

1

Khoan và nổ mìn. Cào hoặc xúc đất sét.
Mining of limestone and clay




drilling and blasting. Clay extraction

ƒ Đập đá vôi và đất sét

1

Crushing of limestone

ƒ Đồng nhất nguyên liệu.

2

Pre homogenization

ƒ Nghiền nguyên liệu ( bột sống)

3

Grinding of raw material

ƒ Đồng nhất bột sống.

4

Homogenization of raw meal
5

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Qui trình sản xuất xi măng(tt)
ƒ Công đoạn nung luyện Clinker



Nghiền than.

5

6

Làm lạnh Clinker

7

Pyroprocessing



Coal grinding
Clinker cooler

ƒ Tồn trử và xuất Clinker.

8

Store and Dispatch Clinker

ƒ Nghiền xi măng.

9

Cement grinding

ƒ Tồn trử xi măng, đóng bao và xuất hàng.

10

Cement storage, packing, and dispatching
6

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Sơ đồ công nghệ
Đá vôi

Đất sét
Argillaceous material
(clay, bauxite)et1

nung Clinker
Rotary kiln
1450 °C

Right proportion mix
and grinding

Đá đỏ,cát….
Additive material

(Laterite, sand…)

Lò quay

Phối trộn theo tỷ
lệ va ønghiền bột
sống

Calcareous material
(limestone from mines)

Nghiền Clinker với thạch cao

Cement

Clinker

Grinding
with gypsum

Kiểm tra lý-hoá của xi măng

Xuất hàng

Chemical and physical test

Dispatch
7

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Các hệ thống nung luyện Clinker
ƒ Có

3 hệ lò để nung Clinker
Dây chuyền sản xuất Clinker – Hệ khô
Production of Cement by the Dry Process

Hệ lò bán khô.
¾ Hệ lò ướt.
¾ Hệ lò khô.
¾

Feed Bins
Sampling Station

Quarry

Corrective Materials

Raw Materials Storageand Preblending

Crushing Plant (s)

Electrostatic
Precipitator

Homogenizing and
Storage Silo

Cooler Dedusting

Coal
Raw Meal

Water

Air-to-Air
Cooler

Coal
Mill

Cyclone
Preheater

Rotary Kiln

Clinker Cooler

Conditioning
Tower

Raw Mill

Filter

Mineral
Gypsum Components

Bulk Dispatch

Cement
Silo

Clinker
Storage

Packing Machine

Bag Palletisation

Cement
Silo

Cement Mill
Zement-trocken-englisch.dsfKma 27.4.98

8

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Hệ thống nung luyện Clinker
Bột sống
raw meal

Lò nung Clinker với tháp trao
đổi nhiệt
Cement kiln
with cyclone pre-heater

cyclone

Lò quay
rotary kiln

clinker

Làm lạnh Clinker
Clinker cooler

Technical Support Department

9

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo

CementManufacturing.ppt


Hệ thống nghiền xi măng
Phụ gia

clinker

Thạch cao

MIC

Clinker
silo

Cement

Máy nghiền xi măng
Cement mill

10

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt

Thành phần hoá của Clinker
Chemical composition

Moduli, Lime Saturation Factor

Element
LoI
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
TiO2
Mn2O3
P 2O 5
Cl
F
Total

Average (%)
0.48
22.2
5.0
2.8
65.4
1.80
0.54

0.63
0.25
0.27
0.09
0.14
0.01
0.08
99.69

LSF, Lime Saturation Factor

91.6

SR, Silica Ratio, SiO2/(Al2O3+Fe2O3)

2.85

AR, Alumina Ratio, Al2O3/Fe2O3

1.79

Free CaO

1.3

Maximum

6.0
2.50
1.50

1.00
0.75
(1.4)
2.00
0.05
0.15

Bogue calculated mineralogy
C 3S (Ca 3SiO 5)

59.9

C 2S (Ca 2SiO 4)

18.5

C 3A (Ca 3Al2O6)

8.5

C 4AF (≈ 4CaO •Al2O 3•Fe2O 3)

8.5

11

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Thành phần khoáng của Clinker
Composition of Portland cement clinker phases
M in . ( % )

A v g . (% )

M a x . (% )

C 3S

45

63

80

C 2S

0

16

32

C 3A

7

11

15

C 2 ( A ,F )

4

8

14

Phases

F o r m u la

Sym bol

A lit e

3 C a O • S iO 2

B e lit e

2 C a O • S iO 2

A lu m in a t e 3 C a O • A l 2 O 3
F e r r it e

2 C a O • ( A l 2 O 3 ,F e 2 O 3 )

F re e C a O

C aO

0 .1

1

3

F re e M g O

M gO

0 .5

1 .5

4 .5

12

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo

CementManufacturing.ppt


Các dạng thạch cao trong xi măng
Formula

Range of
stability °C

Solubility at
20 °C

Occurrence
in nature

Occurrence
in cement

Dihydrate

CaSO4 2H2O

< 40

0.20

yes

yes

Hemihydrate

CaSO4 ½ H2O

metastable

0.95

no

yes

Anhydrite III

CaSO4

metastable

0.95

no

yes

Anhydrite II

CaSO4

40 – 1180

0.20

yes

yes

Anhydrite I

CaSO4

> 1180

---

no

(~ clinker)

Designation

13

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt

Vai trò của thạch cao trong xi măng
Types of cement setting
Sulfate
Clinker
availbility
reactivity in solution

low
medium

low

high

high

low
medium

high

low

high

w = workable

Technical Support Department

Time of hydration

Type
of set

10 min.

1 hour

3 hours

w

w

s

f

f

s

s

s

s

w

s

s

regular

false

flash

quick

s = set

San xuat xi mang

f = false set

14
15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Quá trình hydrat hoá của xi măng

15

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Quá trình hydrat hoá của xi măng
Phản ứng hydrat hoá của xi măng xảy ra khi
trộn xi măng với nước. Các khoáng trong
Clinker sẽ phản ứng theo các cách khác nhau và
tao nên các Gel silicat( tác nhân chính tạo cường
độ cho vữa xi măng ) và giải phóng Ca(OH)2

16

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Hiện tượng hydrat hoá của xi măng
Hydration conditions

Percentage hydration

Storage of clinker

0 to 10%

G rinding of cem ent

0 to 1%

Storage of cem ent

0 to 4%

Concrete m ix

0 to 100%

17

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Nhiệt lượng của quá trình thuỷ hoá
Điều kiện đẳng nhiệt
40

Heat evolution rate Q/t [J/(g . h)]

35

30

1st major heat peak
(at about 5 minutes)
-CaO + H O = Ca(OH)
2
2
-CaSO * 0.5 H O + 1.5 H O = CaSO * 2 H O
4
2
2
4
2
-Development of Ettringite:
3 CaO * (Al O , Fe O ) * 3 CaSO * 32 H O
2 3

25

4

2

2nd major heat peak
(at about 8 hours)
-Hydration of Alite (C S)

20
15

2 3

3

Induction period
(at about 3 hours)

3rd major heat peak
(at about 15 hours)
-Only distinguishable when C A > 12%
3
-Hydration of C A;
3
represents the change of
ettringite to monosulphate,
3 CaO * Al O * CaSO * 12 H O
2 3

4

2

10
5
0

Final set
Initial set

Time [hours]

18

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Cơ chế và động học của quá trình thuỷ hoá
CSH
short fibers

Quantity

Pore area

Ca(OH)

CSH
long fibers

0

5

30 1

2

6

C4 (A,F)H13
Monosulfate

1

2

Hours

Minutes

I.

2

7

28

Ettringite

90

Days

II.

III.

Hydration stages

pre-induction
period

dormant
period

acceleration
stage

post-acceleration
stage
19

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Phản ứng hydrat hoá của C3S và C2S
Alite: Tricalcium silicate, C3S
2Ca3SiO5 + 6H2O

⇒ Ca3Si2O7 • 3H2O + 3Ca(OH)2

or in cement nomenclature:

2C3S + 6H

⇒ C3S2H3 + 3CH

Belite: Dicalcium silicate, β-C2S
2Ca2SiO4 + 4H2O

⇒ Ca3Si2O7

•

3H2O + Ca(OH)2

or in cement nomenclature:

2C2S + 4H

⇒

C3S2H3 + CH

Hydrated OPC contains about
50 - 60% of C-S-H and 20 - 25% of CH
Technical Support Department

San xuat xi mang

20
15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Phản ứng hydrat hoá của C3A
In absence of gypsum: Flash set
C3A + 6 H ⇒ C3AH6

In presence of gypsum: (intermediate ettringite formation), slow setting
C3A + 3CSH2 + 26H -----> C3A • 3CS • H32
Ettringite, trisulfate

21

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


C-S-H phases, Clinker type I

22

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


C-S-H phases, Clinker type II

23

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


C-S-H phases, Clinker type III

24

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt


Ettringite

25

Technical Support Department

San xuat xi mang

15.09.2003/Wo/Wo
CementManufacturing.ppt