đại cương về xi măng và thành phần, qui trình sản xuất xi măng, xác định độ ẩm và hàm lượng mất khi nung, hàm lượng sio2 trong xi măng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
TIỂU LUẬN MÔN:
PHÂN TÍCH CÔNG NGHIỆP
ĐẠI CƯƠNG VỀ XI MĂNG VÀ THÀNH PHẦN.
QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG.
XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MẤT KHI NUNG,
HÀM LƯỢNG SIO2 TRONG XI MĂNG.
GVGD : Th.S Trần Nguyễn An Sa
SVTH : Phạm Lê Vũ
MSSV : 09072791
Lớp : DHPT5
1.Đại cương và Thành phần.
•
1.1.Đại cương.
•
1.2.Thành phần.
2.Quá trình sản xuất xi măng.
3.Xác định hàm lượng mất khi nung.
4.Xác định hàm lượng SiO2
5.Tài liệu tham khảo.
1.Đại cương và Thành phần.
1.1. Đại cương.
a)Giới thiệu chung về xi măng
b)Phân loại xi măng
1.2. Thành phần.
c)Thành phần hóa học.
d)Thành phần khoáng.
1.1 Đại cương.
a) Giới thiệu chung về xi măng.


Là một chất kết dính trong nước.

Có khả năng đóng rắn trong môi trường không khí và nước.

Thành phần chủ yếu của xi măng pooclăng là CaO kết hợp với
3 oxit chính SiO2, Al2O3, Fe2O3 .

Tạo thành 4 khoáng chính: Alit C3S (3CaO.SiO2), Belit C2S
(2CaO.SiO2), Celit C3A (3CaO.Al2O3), Alumino-Felit C4AF
(4CaO.Al2O3.Fe2O3).

Được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp phối liệu đã được
nghiền mịn tạo clinker, sau đó clinker được trộn với phụ gia và
một lượng nhỏ thạch cao ( đem nghiền tạo xi măng.


Dựa vào độ khoáng.
Dựa vào thành phần khoáng C3S và C2S:
-Xi măng poolang alit khi:
-Xi măng pooclang thường:
-Xi măng poolang belit:
Dựa vào thành phần khoáng C3A và C4AF:
-Xi măng alumin:
-Xi măng pooclang thường: = 0,4-1,5
-Xi măng xêlit: < 0,4

1. 1 Đại cương.
b) Phân loại
Dựa vào mục đích sử dụng của công trình:


xi măng poolang hỗn hợp

xi măng trắng, xi măng màu

Xi măng pooclăng puzolan

Xi măng pooclăng bền sunfat

Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt

Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao

Xi măng aluminat

Xi măng nở
1.2. Thành phần
a.Thành phần hóa học.
Hàm lượng Tham gia thành
phần
Ảnh hưởng
CaO 62% - 69% Tạo tất cả khoáng
chính của clinke.
Nhiều CaO đóng rắn nhanh,
mác cao, kém bền trong môi
trường xâm thực.
SiO2 17% - 26% Tham gia tạo các
nhóm khoáng silicat
( khoáng khó nóng
chãy) của clinke xi
măng poolang

Nhiều SiO2 đóng rắn chậm,
mác cao, bền trong môi
trường xâm thực.
Al2O
3
4% - 10% Tham gia tạo khoáng
nóng chảy (aluminat
canxi và alumoferit
canxi)
Nhiều Al2O3 đống rắn
nhanh, tỏa nhiều nhiệt, bền
trong môi trường xâm thực,
tăng độ nhớt pha lỏng clinke.
a.Thành phần hóa học
Hàm
lượng
Tham gia thành phần Ảnh hưởng
Fe2O
3
0,1 - 5% Chủ yếu tham gia tạo
khoáng nóng chảy
alumoferit canxi
Nhiều Fe2O3, giảm mác xi
măng, tăng bền trong môi
trường xâm thực, giảm độ
nhớt pha lỏng clinke, giảm
nhiệt độ nung clinke.
R2O
(gồm
Na2O

và
K2O)
0,1 –
5%
Ở nhiệt độ cao bay hơi một
phần, một phần tham gia
tạo khoáng chứa kiềm.
Nhiều R2O, giảm mác xi
măng, không ổn định thể tích,
gây loang màu (nếu dùng làm
vửa trát, ăn mòn cốt thép).
SO3 0 – 1% Ở nhiệt độ cao sinh khí
SO2 bay ra một phần, một
phần tham gia tạo khoáng
chứa SO3 , làm giảm hàm
lượng một số khoáng
chính.
Nhiều SO3, giảm mác xi
măng, tạo các hợp chất có
nhiệt độ nóng chảy thấp gây
hại cho hệ thống lò,
b. Thành phần khoáng.

Thông thường, trong clinke, thành phần phần
trăm theo khối lượng của các khoáng vật thay
đổi như sau :

Alit: 3CaO.SiO2 (C3S) chiếm 60-65%

Belit: 2CaO.SiO2 (C2S) chiếm 20-25%


Celit: 3Cao.Al2O3 (C3A) chiếm 4-12%

Alumino-Ferit: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF)
chiếm 1-5%(7-14%)
2. Quá trình sản xuất xi măng.
a. Nguyên liệu sản xuất xi măng.
b. Các giai đoạn sản xuất xi măng.
◦
Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu.
◦
Giai đoạn 2: Phối hợp nguyên liệu.
◦
Giai đoạn 3: Nung tạo clinke.
◦
Giai đoạn 4: Nghiền clinke với các phụ gia
khác.
Chỉ tiêu CN CN lò đứng CN lò quay ướt CN lò quay khô
1. Nguyên lí
làm việc
-Làm việc gián đoạn
-Phối liệu được cấp vào
theo từng mẻ, đi từ trên
xuống

-Quá trình tạo khoáng
diễn ra theo chiều cao
của lò và trong từng
viên phối liệu
-Làm việc liên tục

-Phối liệu được nạp từ
đầu cao của lò, đảo trộn
đều theo vòng quay của lò
-quá trình tạo
khoáng được diễn ra theo
chiều dài lò
-Công suất lớn( có thể đạt
3000-5800 tấn clinke/
ngày)
-Làm việc liên tục
-Tương tự lò quay
ướt
- Tương tự lò
quay ướt

- Tương tự lò
quay ướt
2. Phối liệu -Đá vôi, đất sét, phụ
gia,
xỉ pirit
-Thêm phụ gia khoáng
hóa photphorit-ở dạng
viên, độ ẩm 14%, trộn
lẫn vào nhau
-Tương tự công
nghệ lò đứng
-Phối liệu dạng bùn, độ
ẩm 40%, phối liệu không
trộn lẫn than
-Tương tự công

nghệ lò đứng
-Phối liệu đưa vào
dạng bột mịn, độ
ẩm
1-2%, và không
trộn lẫn với nhau
Chỉ tiêu
CN
CN lò đứng CN lò quay ướt CN lò quay khô
3. Nhiên
liệu
-Chỉ dung nhiên liệu
rắn(than)
-Tiêu tốn nhiều nhiên liệu trên 1
đơn vị sản phẩm lớn
- Có thể dùng than
hoặc dầu, khí
-Tiêu tốn nhiên liệu
trên 1 đơn vị sản
phẩm là lớn nhất
-Tương tự lò quay
ướt
-Tiêu tốn nhiên liệu
trên 1 đơn vị sản
phẩm là nhỏ nhất
4.Quá
trình
nung
-Sử dụng lò đứng
-Phải trải qua giai đoạn sấy giảm

độ ẩm từ 40% xuống
2%
-Sử dụng lò quay
-Tương tự lò đứng
-Sử dụng lò quay
-Lò quay khô có hệ
thống trao đổi
nhiệt, tháp xyclon
5.Nhiệt
độ và
chất
lượng
-Nhiệt độ lò rất khó đạt tới
1450ºC
-Chất lượng không tốt và ổn
định
-Nhiệt độ nung
1450ºC
-Chất lượng sản
phẩm tốt và ổn định
Tương tự lò quay
ướt
-Chất lượng tốt và
ổn định
6. Mức
độ
gây ô
nhiễm
-Lượng khí thải gây ô
nhiễm lớn

-Đặc biêt công nghệ này thải ra
1 lượng HF- cần công nghệ xử lí
hiện đại và chi phí cao
-Lượng khí thải gây
ô nhiễm là lớn nhất
do sử dụng rất nhiều
nhiên liệu
-Lượng khí thải
gây
ô nhiễm la nhỏ
nhất
Sơ đồ sản xuất ximăng pooclăngt bằng phương pháp ướt
1. Đất sét, đá vôi từ mỏ về; 2. Chuẩn bị phối liệu; 3. Định lượng; 4. Lò quay;
5. Truyền nhiên liệu; 6. Chuyển Clinke; 7. Kho Clinke;
Sản phẩm trong các giai đoạn trong lò nung
tạo clinke.

Giai đoạn 1: CaCO3, Al2O3.2SiO2.2H2O, Fe2O3

Giai đoạn 2: CaCO3, Al2O3.2SiO2, Fe2O3

Giai đoạn 3: CaO, Al2O3.2SiO2, Fe2O3

Giai đoạn 4: CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3

Giai đoạn 5: CaO + Al2O3 -> 3CaO.Al2O3 (Celit)

CaO + SiO2 -> 2CaO.SiO2 (Belit)

2CaO.SiO2nc + CaO -> 3CaO.SiO2 (Alit)

đ t sét 1ấ
đ t sét 2ấ đá vôi
qu ng s t ặ ắ
Th ch caoạ
Kho ch a đ t ứ ấ
sét
đ p nh đ t sétậ ỏ ấ
sáy khô đ t sétấ
SILO đ t sét 1ấ SILO đ t sét 2ấ
máy đ pậ
kho tr n đ uộ ề
SILO đá vôi
máy đ pậ
SILO qu ng s tặ ắ SILO th ch caoạ
máy đ pậ
nguyên li uệ
máy nghi nề
SILO tr n đ uộ ề
lò nung
thi t b làm ngu iế ị ộ
SILO clinke
máy nghi n xi măngề
SILO xi măng
xu t xi măng r iấ ờ đóng bao
ph giaụ
3. Xác định hàm lượng mất khi nung
(MKN). ( theo TCVN 141 :2008)
Nguyên tắc: mẫu thử được nung ở Nung 10000C
± 500C đến khối lượng không đổi. Từ sự suy giảm
khối lượng tính ra hàm lượng mất khi nung.

Chén sứ
Cân
10000C ±
500C
Nung
10000C
± 500C
1h
Chén sứ + 1g mẫu
m1
Để nguội trong
bình hút ẩm
Nung
10000C
± 500C
1h
Cân
Nung
10000C
±
500C
15
phút
Cách tiến hành
Cân
m2
Tính toán kết quả
% MKN =
Trong đó:

m1 là khối lượng mẫu và chén trước khi nung (g).
m2 là khối lượng mẫu và chén sau khi nung (g).
m là khối lượng mẫu lấy để phân tích (g).
Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song
không lớn hơn 0,08%.


Xác định
hàm lượng
SiO2
Nung mẫu
với hỗn hợp
nung chảy
Phân hủy
mẫu bằng
HCl và
NH4Cl
SiO2 còn lại
bằng
phương
pháp so
màu
Hàm lượng
SiO2 tổng
4. Xác định hàm lượng SiO2.
(theo TCVN 141: 2008)
4. Xác định hàm lượng SiO2.
Phương pháp nung mẫu với hỗn hợp nung chảy
Nguyên tắc: phân hủy mẫu xi măng bằng cách
nung với hỗn hợp nung chảy, hòa tan khối nóng

chảy bằng dung dịch axit clo hydric loãng, cô cạn
dung dịch để tách nước của H2SiO3. Nung kết tủa
ở 10000=C ± 500C, dùng dung dịch HCl để tách
Si ở dạng SiF4, nung, cân, lượng mất đi tương ứng
với hàm lượng SiO2.
1 g
mẫu xi
măng
Chén bạch kim có
sẳn 4 - 5g mẫu hh
nung chảy
+
Nung 900- 9500C
30 phút,
để nguội
Chuyển khối nung
chảy vào bát sứ
Đậy bát sứ bằng
mặt kính đồng hồ
30 ml HCl
đđ
Mẫu tan
hết
Dùng nước sôi rửa
thành bát sứ và mặt
kính đồng hồ
Khuấy đều
Cách tiến hành
Bước 1: hòa tan mẫu
Dung

dịch
Dung
dịch
Cở hạt < 2mm
Cô cạn trên bếp cách cát,
(100 -1100C)đến khô
Dùng đũa dầm
nhỏ hạt muối
Tiếp tục cô
1- 1h30phút
Để nguội
15ml HCl đđ,
để yên 10phút
90-100 ml
Khuấy đều
Dung dịch đã
tan hết muối
Cách tiến hành.
Bước 2: chuyển thành muối
Dung dịch đã
tan hết muối
Lọc dung dịch
còn nóng
dd HCl 5% nóng để rửa
kết tủa và thành bát
Lọc gạn 3 lần, chuyển
kết tủa vào giấy lọc
Rửa bằng nước cất
sôi đến hết Cl-
Thu nước lọc

Và nước rửa
Bình định
mức 500ml
Chuyển giấy lọc có
kết tủa SiO2 vào
chén bạch kim, sấy
và đốt
Để nguội.
Nung lại ở to trên đến
khối lượng không đổi
Cân chén
m1
Cách tiến hành.
Bước 3: Tách SiO3
Chén
cân m1
Vài giọt nước
+ 0,5 ml H2SO4 (1+1)
+10ml HF 40%
Làm bay hơi
chất chứa trong
chén
Chén cân
3-4 ml HF. Làm bay hơi
đến ngừng bóc khói trắng
Nung chén Pt và cặn
ở 10000C ± 500C
Chén cân
Lấy ra, để nguôi
đến t0 phòng

Nung lại ở t0 trên
đến khối lượng
không đổi
Cân
m2
Cách tiến hành.
Bước 4: thu SiO2
Cách tính
% SiO2= × 100
Trong đó
m1 là khối lượng chén bạch kim và kết tủa trước
khi xử lý bằng HF (g).
m2 là khối lượng chén bạch kim và kết tủa sau khi
xử lý bằng HF (g).
m là khối lượng mẫu lấy để phân tích (g).

