kỹ thuật và công nghệ sản xuất xi măng

Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
M U
Nm mi th k trc, ngi Ai cp ó dựng rm trn vi t sột to ra nhng
viờn gch khụ v s dng va vụi vi thch cao lm cht kt dớnh (cement) xõy dng cỏc
Kim t thỏp. n th k XII, ngi La Mó ó phỏt minh ra xi mng La Mó xõy dng cỏc
u trng, cỏc n th cỏc v thn Rome m n nay vn cũn lm th gii kinh ngc. Vo
gia th k XVIII, John Smeaton (ngi Anh) ó tỡm ra xi mng thu lc xõy dng Hi
ng Eddystone ni ting v n gia th k XIX Joseph Aspdin (cng l ngi Anh) ó phỏt
minh ra quỏ trỡnh cụng ngh sn xut xi mng Poúc lng m nh ú cỏc cụng trỡnh xõy dng
ngy cng phỏt trin hn, bn vng hn.
Nh cú xi mng Poúc lng m th k XX ngi ta cú th to nờn cỏc kt cu xõy dng
ln v v i nh nh hỏt Champs Elise Paris, p nc ln Hoover Dam bang Nevada M,
p Itaipu gia Brazil Paraguay Achentina, p thu in Tam Hip ln nht th gii
Trung Quc v thỏp ụi Petronas (cao 458 một) Malaisia. Cụng trỡnh xõy dng l biu tng
cho s phỏt trin cụng ngh ca loi ngi v nú gi li giỏ tr ca nn vn minh nhõn loi.
Vit Nam, cụng nghip xi mng ó hỡnh thnh v phỏt trin hn 100 nm, bt u t
nm 1899 bng vic xõy dng nh mỏy xi mng lũ ng u tiờn ti Hi Phũng. T nm 1924
n nm 1930 ó xõy thờm 3 dõy chuyn lũ quay phng phỏp t theo cụng ngh ca Phỏp.
Sau ngy ho bỡnh lp li, Nh nc ta ó u t ti nh mỏy xi mng (XM) Hi Phũng thờm
6 dõy chuyn lũ quay sn xut theo phng phỏp t vi thit b ca F.S. Smidth (an Mch)
v cụng ngh ca Rumani cung cp. min Nam nm 1964, nh mỏy XM H Tiờn c xõy
dng vi 2 lũ quay phng phỏp t do hóng Venot- pic ca Phỏp cung cp.
Ngay t nm 1975 sau khi thng nht, ỏp ng nhu cu xõy dng tỏi thit v phỏt
trin t nc, Chớnh ph ó quyt nh xõy dng thờm cỏc nh mỏy xi mng mi cú cụng
sut ln, u tiờn l nh mỏy XM Bm Sn (Thanh Hoỏ) cú cụng sut 1,2 triu tn/nm vi 2
dõy chuyn thit b lũ quay phng phỏp t ca Liờn Xụ, sau ú l nh mỏy XM Hong
Thch (Hi Dng) cụng sut 1,1 triu tn/nm vi 1 dõy chuyn lũ quay phng phỏp khụ
hin i, thit b do F.S. Smidth cung cp. T nm 1986 n nay, cụng cuc i mi ó to
cho s phỏt trin nhanh chúng v mnh m ca t nc, nhu cu xõy dng ngy cng tng ũi
hi ngnh cụng nghip xi mng phi tip tc u t v phỏt trin. Hng lot nh mỏy xi mng lũ
quay phng phỏp khụ hin i ó c xõy dng v i vo sn xut nh nh mỏy XM Chinfon

(Hi Phũng) 1,4 triu tn/nm, XM Bỳt Sn (H Nam) 1,4 triu tn/nm, XM Nghi Sn (Thanh
Hoỏ) 2,15 triu tn/nm, XM Hong Mai (Ngh An) 2 triu tn/nm, XM Võn Xỏ (Hu) 0,5 triu
tn/nm, XM Sao Mai (H Tiờn) 1,76 triu tn/nm v 55 c s sn xut xi mng lũ ng khp c
nc vi tng cụng sut hn 3 triu tn/nm. Bờn cnh ú, cỏc nh mỏy c cng c u t m
rng hoc ci to nõng cp nh XM Hong Thch 2 (1,4 triu tn/nm), XM Bm Sn 2 (1,4 triu
tn/nm). S phỏt trin ca ngnh xi mng ó ỏp ng nhu cu xõy dng ngy cng nhiu ca t
1
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
nc v p thu in Ho Bỡnh cụng trỡnh th k, cu Thng Long, cu M Thun, sõn vn
ng quc gia M ỡnh v.v ó tr thnh nim t ho ca nhõn dõn ta.
Vi s phỏt trin trờn 100 nm, lch s ca ngnh cụng nghip xi mng Vit Nam ó
c ỏnh du bng nhng s i mi v phỏt trin rt nhanh c v quy mụ u t, phng
thc u t, trỡnh cụng ngh sn xut v ỏp ng kp thi nhu cu xõy dng v phỏt trin
t nc theo tng thi k lch s. Cng trong tin trỡnh phỏt trin ny, vic ng dng tin b
v khoa hc v cụng ngh, tit kim nng lng, tit kim ti nguyờn v bo v mụi trng,
mụi sinh luụn c quan tõm; ng thi vic o to ngun nhõn lc cú trỡnh k thut,
qun lý nhanh chúng tip nhn, lm ch cụng ngh tiờn tin, hin i ca cụng nghip xi
mng trờn th gii cng c chỳ trng. Vin Vt liu Xõy dng B Xõy dng l mt vin
u ngnh v lnh vc cụng ngh sn xut vt liu xõy dng vi gn 200 tin s, thc s v k
s, chuyờn gia ó v ang cú nhng úng gúp tớch cc vo s phỏt trin chung ca ngnh.
Vic nghiờn cu, hc tp k thut v cụng ngh sn xut xi mng v mt s mụn hc
liờn quan nhm giỳp cho cỏn b, cụng nhõn bt u lm xi mng nm vng c c s lý
thuyt, quỏ trỡnh cụng ngh v nhng kinh nghim thc t nhanh chúng lm ch cụng
ngh, lm ch thit b t ú a vo vn hnh khai thỏc an ton dõy chuyn thit b cú trỡnh
cụng ngh cao mi c u t, phỏt huy ht cụng sut thit k, gúp phn tớch cc vo s
nghip phỏt trin kinh t xó hi ca t nc.
PHN TH NHT
C S Lí THUYT CHUNG V XI MNG POểC LNG
NHP MễN
1. Mt s khỏi nim c bn :

- Xi mng, theo ting La tinh l caedimentum ng ngha vi ting Anh l
Cement cú ngha l s gn kt, l cht kt dớnh . ú l sn phm nhõn to c nghin mn,
khi trn vi nc to thnh dng va cú do nht nh, t ụng cng c trong khụng khớ
v trong nc, kt dớnh c vi nhau hoc vi cỏt, si, ỏ dm .v.v to thnh khi rn chc.
- Phi liu l hn hp cỏc loi nguyờn liu c trn vi nhau theo mt t l no ú
ó c tớnh toỏn trc.
- Clanhke xi mng poúc lng l sn phm nhn c sau khi nung n kt khi hn
hp phi liu cú thnh phn xỏc nh, m bo to ra cỏc khoỏng canxi silicỏt kim cao,
canxi aluminat v canxi alumụ ferit vi t l yờu cu.
- Xi mng poúc lng l mt cht kt dớnh nhn c khi nghin mn clanhke xi mng
poúc lng vi thch cao v cỏc ph gia, khi trn vi nc to thnh h do t ụng cng trong
khụng khớ v nc.
2
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
- Khoỏng l danh t ch trng thỏi tn ti ca vt cht trng thỏi rn, c to thnh do
s kt hp ca mt s nguyờn t.
Vớ d: khoỏng Can xớt l trng thỏi tn ti ca hp cht cacbonat can xi (CaCO
3
) kt tinh
dng khi lp phng (l thnh phn ch yu ca ỏ vụi), khoỏng quc zớt l trng thỏi tn ti
ca ụxit silớc (SiO
2
) kt tinh dng lng tr xiờn (l thnh phn ch yu ca cỏt ).
- Cỏch vit ký hiu khoỏng: i vi cỏc khoỏng cht c hỡnh thnh t 2 hay nhiu
hp cht (ụ xớt hoc mui), n gin ngi ta thng vit tt theo quy nh chung .
Vớ d: Khoỏng tri canxi silicat cú cụng thc y l 3CaO.SiO
2
c vit tt l C
3
S.

cụng thc 3CaO.SiO
2
: s 3 ngang hng vi ch CaO ngha l 3 phõn t CaO, du chm l
du ngn cỏch hai loi ụxit, s 2 trong ký hiu SiO
2
vit thp hn ngha l cú 2 nguyờn t ụxi
trong phõn t ụxit silic. cụng thc C
3
S : C
3
ngha l 3CaO, S ngha l SiO
2
.
Tng t ta vit khoỏng di canxi silicat 2CaO.SiO
2
C
2
S; tri canxi aluminat
3CaO.Al
2
O
3
C
3
A ; tetra canxi alumoferit 4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2

O
3
C
4
AF .v.v
- Thi gian ụng kt l khong thi gian tớnh t khi trn xi mng vi nc cho n
khi va xi mng ụng quỏnh li v mt tớnh do.
- Thch cao l mt loi ỏ thiờn nhiờn hoc nhõn to cú cha khoỏng CaSO
4
.2H
2
O , c
dựng lm ph gia iu chnh thi gian ụng kt ca va xi mng.
- Ph gia xi mng: c chia lm 3 loi :
+) Ph gia cụng ngh c pha vo trong quỏ trỡnh sn xut xi mng nhm
tng nng sut mỏy nghin, mỏy úng bao hoc ci thin quỏ trỡnh cụng ngh nghin, úng
bao, bo qun xi mng. Ph gia cụng ngh thng c gi theo cụng dng ca nú nh ph
gia tr nghin, ph gia k m .v.v.
+) Ph gia khoỏng hot tớnh cũn gi l ph gia thu hot tớnh, l cỏc cht cú
sn trong t nhiờn hoc ph thi cụng nghip cú cha cỏc ụxit SiO
2
, Al
2
O
3
hot tớnh cú kh
nng phn ng vi hydroxit can xi - Ca(OH)
2
to thnh cỏc khoỏng bn vng vi nc trong
quỏ trỡnh úng rn ca xi mng. Ph gia hot tớnh c a vo ci thin tớnh cht ca xi

mng, bờ tụng hoc ch to cỏc loi xi mng c bit . Cỏc loi ph gia hot tớnh thng
dựng Vit nam nh x lũ cao Thỏi Nguyờn, tro x nhit in Ph Li, ỏ silic Qung Ninh,
ỏ bt bazal Ngh An, Thanh Hoỏ , H Tiờn v.v
+) Ph gia y c a vo xi mng ch yu tng sn lng m khụng
lm gim cht lng ca xi mng , trong mt s trng hp cng cú th ci thin mt s tớnh
3
ViÖn VËt liÖu X©y dùng Bé X©y dùng Kü thuËt vµ C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng–
chất của xi măng và bê tông. Các phụ gia đầy thường dùng ở Việt nam như đá vôi, đá silic,
cát, sỏi granit v.v
- Vữa xi măng là hỗn hợp của xi măng trộn với nước. Trong thí nghiệm thường gọi là
vữa 1: 0 . Vữa xi măng sau khi đông cứng được gọi là đá xi măng.
- Vữa xi măng- cát là hỗn hợp của xi măng trộn với cát và nước. Tuỳ theo tỷ lệ về
khối lượng giữa xi măng với cát mà gọi là vữa 1: 3 hay 1: 2,5 tức là 1 phần xi măng trộn với 3
phần hay với 2,5 phần cát. Tuỳ theo lượng nước trộn mà có độ dẻo khác nhau và được gọi là
vữa cứng (tức là vữa bán khô) hay vữa dẻo. Trong xây dựng, vữa xi măng- cát thường dùng
để xây, trát nên còn được gọi là vữa xây, vữa trát.
- Bê tông là hỗn hợp của xi măng trộn với cát, sỏi, đá dăm và nước, sau một thời gian
tự cứng được trong không khí thành một khối rắn chắc. Trong xây dựng, bê tông được dùng
làm các kết cấu chịu lực như móng nhà, cột, sàn, mái Hỗn hợp bê tông sau khi trộn nước có
độ dẻo nhất định và chưa đông cứng được gọi là bê tông tươi. Tỷ lệ các thành phần của hỗn
hợp để trộn thành bê tông gọi là cấp phối bê tông.
2. Phân loại xi măng poóc lăng:
Xi măng poóc lăng có thể được chia thành một số loại như sau:
- Xi măng poóc lăng thông thường, gồm:
+ Xi măng poóc lăng (kí hiệu qui ước là PC - Portland Cement hoặc OPC - Ordinarry
Portland Cement),
+ Xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB - Portland Cement Blended).
- Xi măng poóc lăng đặc biệt, gồm:
+ Xi măng poóc lăng bền sun phát (PC
S

- Sulfate Resistance Portland Cement; PC
HS
-
High Sulfate Resistance Portland Cement),
+ Xi măng poóc lăng ít tỏa nhiệt (PC
LH
- Low Heat Portland Cement),
+ Xi măng poóc lăng trắng (PCW - White Portland Cement),
+ Xi măng giếng khoan (Well Cement), v.v
a) Xi măng poóc lăng thông thường:
- Xi măng poóc lăng (PC)
Xi măng poóc lăng là chất kết dính thuỷ lực, được chế tạo bằng cách nghiền mịn clanhke
xi măng poóc lăng với thạch cao. Khi nghiền có thể pha thêm một lượng nhỏ các chất phụ gia để
4
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
ci thin tớnh cht ca xi mng, tng nng sut ca mỏy nghin hoc tng sn lng xi mng. Xi
mng poúc lng c s dng ch yu trong xõy dng cỏc cụng trỡnh khụng cú yờu cu gỡ c
bit.
- Xi mng poúc lng hn hp (PCB)
Xi mng poúc lng hn hp cng c ch to t clanhke xi mng poúc lng v thch
cao, nhng khỏc xi mng poúc lng t l ph gia pha vo khi nghin xi mng. Theo tiờu
chun Vit nam TCVN 6260:1997, xi mng poúc lng hn hp c phộp cha ti 40% ph
gia khoỏng hot tớnh v ph gia y, trong ú ph gia y khụng c vt quỏ 20%. Xi
mng poúc lng hn hp c s dng ch yu trong xõy dng thụng thng.
b) Xi mng poúc lng c bit:
- Xi mng poúc lng bn sun phỏt (PC
S
, PC
HS
)

Xi mng poúc lng bn sun phỏt l loi xi mng c bit, c s dng trong xõy
dng cỏc cụng trỡnh chu s n mũn ca cỏc ion sun phỏt (SO
4
2-
) nh cỏc cụng trỡnh cú tip
xỳc vi nc bin, nc mn, nc l v nc chua phốn, v.v Tu theo kh nng chng li
s n mũn sun phỏt ca xi mng, ngi ta chia thnh xi mng bn sun phỏt thng v xi mng
bn sun phỏt cao. Theo TCVN 6067:1995 Vit Nam cú cỏc loi xi mng nh sau :
+ Xi mng bn sun phỏt thng (ký hiu l PC
S
- Sulfate Resistance Portland Cement)
phi cú hm lng khoỏng C
3
A 8% v (C
3
S + C
3
A) 58%. Loi xi mng ny thng dựng cho
cỏc cụng trỡnh tip xỳc vi nc ngm cú cha hm lng ion SO
4
2-
t 1.500 n 2.500 mg/ lớt.
Loi xi mng ny cú cỏc loi PC
S
30, PC
S
40 v xi mng x bn sun phỏt .
+ Xi mng bn sun phỏt cao (ký hiu l PC
HS
- High Sulfate Resistance Portland

Cement) phi cú hm lng khoỏng C
3
A < 5% v (C
4
AF + 2C
3
A) < 25%. Loi xi mng ny
thng dựng cho cỏc cụng trỡnh tip xỳc vi nc ngm cú cha hm lng ion SO
4
2-
t 2.500
n 4.000 mg/lớt. Loi xi mng ny cú cỏc loi PC
HS
30, PC
HS
40. Ngoi ra cũn cú xi mng bn
sun phỏt cao cha bari (HSRC.B40) cú cha t 2 n 5% BaO cú th dựng trong cỏc mụi
trng cú cha hm lng ion SO
4
2-
n 20.000 mg/lit.
- Xi mng poúc lng ớt ta nhit (PC
LH
)
Xi mng poúc lng ớt ta nhit dựng thi cụng cỏc cụng trỡnh thy in, thy li,
giao thụng, cỏc cụng trỡnh bờ tụng khi ln.
5
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Xi mng poúc lng ta nhit ớt (ký hiu l PC
LH

30A) phi cú hm lng khoỏng C
3
S
35%, C
2
S 40% v C
3
A 7%, cú nhit thy húa sau 7 ngy khụng ln hn 60 cal/g v sau 28
ngy khụng ln hn 70 cal/g.
Xi mng poúc lng ta nhit va ( ký hiu PC
LH
) khụng khng ch thnh phn cỏc khoỏng, cú
nhit thy húa sau 7 ngy khụng ln hn 70 cal/g v sau 28 ngy khụng ln hn 80 cal/g.
Ngoi cỏc ch tiờu chớnh nờu trờn, xi mng poúc lng ớt ta nhit phi tha món ch tiờu
gii hn bn nộn v cỏc ch tiờu khỏc theo qui nh ca tiờu chun TCVN 6069:1995.
- Xi mng poúc lng trng (PCW)
Xi mng poúc lng trng c dựng hon thin v trang trớ cụng trỡnh hoc sn xut
gch lỏt nn. Yờu cu ca loi xi mng ny l phi cha rt ớt cỏc loi ụxit gõy mu nh Fe
2
O
3
,
TiO
2
, Cr
2
O
3
, Mn
2

O
3
v.v Xi mng poúc lng trng cha ch yu l cỏc khoỏng C
3
S,

C
3
A v c
phõn bit theo trng. Loi c bit cú trng ln hn 80%, loi I cú trng ln hn 75%
v loi II cú trng ln hn 68% so vi MgO tinh khit.
cú c xi mng mu, ngi ta pha trn xi mng trng vi cỏc loi ụxit mu khỏc nhau
v vi t l khỏc nhau cú c mu m hay nht theo ý mun.
- Xi mng ging khoan (Well cement hoc Oil cement)
Xi mng ging khoan l loi xi mng c bit chuyờn dựng bm trỏm cỏc ging khoan
khai thỏc du v khớ. Xi mng ny phi tha món nhiu yờu cu k thut nh úng rn bỡnh thng
iu kin nhit v ỏp sut cao, khụng tỏch nc, m bo thi gian cụ quỏnh, v.v cú th
bm trỏm vo sõu trong lũng t. cú cỏc tớnh nng ú, khi sn xut loi xi mng ny cn khng
ch cht ch hm lng cỏc khoỏng clanhke C
3
S, C
2
S, C
3
A v C
4
AF.
Ngoi cỏc loi xi mng thng gp nh trờn cũn cú cỏc loi xi mng chuyờn dng c
gi tờn theo chc nng ca chỳng nh xi mng úng rn nhanh cng ban u cao, xi mng
mỏc cao, xi mng dón n, xi mng lm ng giao thụng v sõn bay, xi mng sn xut tm

súng aming, xi mng chu nhit, xi mng chng phúng x, xi mng chu axit, v.v
3. Cỏc phng phỏp sn xut clanhke xi mng poúc lng
Tựy theo thit b nung s dng sn xut clanhke dng nm ngang chuyn ng
quay hay dng ng c nh ngi ta phõn bit cỏc cụng ngh sn xut clanhke khỏc nhau:
Cụng ngh sn xut clanhke xi mng poúc lng bng lũ quay v cụng ngh sn xut clanhke
xi mng poúc lng bng lũ ng.
6
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Theo tớnh cht vt lý ca phi liu a vo lũ nung, ngi ta chia ra cỏc phng phỏp
sn xut t, khụ hoc bỏn khụ.
+ Cụng ngh sn xut clanhke xi mng poúc lng theo phng phỏp t tc l nung
phi liu ó ch to dng bựn t, cú m 33 - 37% trong lũ quay cú zụn xớch.
+ Cụng ngh sn xut clanhke xi mng poúc lng theo phng phỏp khụ tc l nung
phi liu ó ch to dng khụ ( m thng W 2%) trong lũ quay vi thỏp trao i nhit
gm cỏc tng xyclon v cú hoc khụng cú bung phõn hy ỏ vụi (precalciner).
+ Cụng ngh sn xut clanhke xi mng poúc lng theo phng phỏp bỏn khụ ngha l
nung phi liu cú m 12 - 14%, c vờ thnh viờn, trong lũ ng hoc lũ quay.
Chng I: C TRNG CA CLANHKE XI MNG POểC LNG
I. THNH PHN HểA HC CA CLANHKE V VAI TRề CA CC ễXIT
1. Hm lng cỏc ụxit
Clanhke xi mng poúc lng cha 4 ụxit chớnh l CaO, SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3

chim t 94
n 96%. Ngoi ra, tựy theo ngun nguyờn liu s dng ch to phi liu m trong clanhke
cũn cú thờm mt s ụxit khỏc vi hm lng nh nh MgO, TiO
2
, SO
3
, Mn
2
O
3
, CrO
3
, P
2
O
5
,
BaO, K
2
O, Na
2
O.
i vi clanhke xi mng poúc lng, hm lng % ca ụxit thng nm trong gii hn
sau:
CaO : 58 ữ 67 Fe
2
O
3
: 2 ữ 6 SO
3

: 0,1 ữ 0,5
SiO
2
: 20 ữ 24 MgO : 0,5 ữ 5,0 K
2
O : 0,3 ữ 0,7
Al
2
O
3
: 4 ữ 7 TiO
2
: 0,1 ữ 0,3 Na
2
O : 0,1 ữ 0,3
Trong sn xut, gim nhit nung clanhke ngi ta cú th s dng mt s ph gia
khoỏng húa nh crụmit, apatit, barit, thch cao, hunh thch, v.v Hm lng % ca cỏc ụxit
khoỏng húa (nu cú) thng nm trong khong sau:
Mn
2
O
3
: 0,1 ữ 0,3 Cr
2
O
3
: 0,1 ữ 0,3
7
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
P

2
O
5
: 0,1 ữ 0,25 BaO : 0,5 ữ 1,5
2. Vai trũ ca cỏc ụxit
a) ễxit canxi (CaO): tham gia vo phn ng to cỏc khoỏng chớnh ca clanhke (C
3
S, C
2
S,
C
3
A, C
4
AF).
Ngun cung cp CaO ch yu l ỏ vụi (cha CaCO
3
). Hm lng CaO trong
clanhke cng nhiu thỡ kh nng to thnh C
3
S cng ln, khi úng rn xi mng s phỏt trin
cng cng nhanh, cho cng cng cao.
Tuy nhiờn, mun xi mng cú cht lng cao, yờu cu hu ht lng CaO cú trong
clanhke phi phn ng ht vi cỏc ụxit khỏc to thnh cỏc khoỏng canxi silicat, canxi aluminat,
canxi alumo ferit. Nu CaO cũn li trong clanhke dng t do (CaOtd) ln hn 2% s lm cho ỏ
xi mng n th tớch dn n phỏ hy cu trỳc ó bn vng lm gim cng ca nú. Xi mng
cha nhiu CaO ta nhiu nhit khi úng rn (cú th gõy nt bờ tụng), kộm bn vng trong cỏc
mụi trng xõm thc v lm gim bn nc ca bờ tụng.
b) ễxit silic (SiO
2

): l thnh phn rt quan trng ca clanhke v ng th hai v s lng sau
CaO. Ngun cung cp SiO
2
ch yu l sột, t cao silic hoc cỏt v tro than. ễxit silic phn
ng vi ụxit canxi to thnh cỏc khoỏng canxi silicat C
3
S v C
2
S. Khi hm lng SiO
2
nhiu
m CaO va thỡ xi mng s úng rn chm, cng ban u thp. Tuy nhiờn sau thi
gian di úng rn (khong sau 1 nm), ỏ xi mng s cú cng cao. Ngoi ra, xi mng cũn
cú nhiu tớnh cht quớ khỏc nh ta nhit ớt khi úng rn, bn trong cỏc mụi trng xõm thc,
bn nc cao.
c) ễxit nhụm (Al
2
O
3
): trong quỏ trỡnh nung, Al
2
O
3
tỏc dng vi CaO, Fe
2
O
3
to thnh cỏc
khoỏng canxi aluminat C
3

A v canxi alumo ferit C
4
AF. Ngun cung cp Al
2
O
3
ch yu l sột
v tro than. Clanhke cha nhiu Al
2
O
3
s cho xi mng cú thi gian ụng kt ngn, tc phỏt
trin cng nhanh, cng cao, nhng ta nhiu nhit khi úng rn v kộm bn trong cỏc
mụi trng xõm thc.
d) ễxit st (Fe
2
O
3
): l thnh phn chớnh to ra cht núng chy khi nung phi liu. Nh cht
núng chy ny m cỏc phn ng to khoỏng clanhke xy ra d hn v nhit thp hn.
Fe
2
O
3
phn ng vi CaO v Al
2
O
3
to thnh khoỏng canxi alumụferit C
4

AF. Ngun cung cp
Fe
2
O
3
ch yu l qung st, x pyrit, qung laterit v mt phn ụxit st cú sn trong sột, tro
than. Clanhke cha nhiu ụxit st s cho xi mng cú cng thp v tc úng rn chm.
Ngoi ra, nu hm lng Fe
2
O
3
quỏ ln s to nhiu cht núng chy gõy dớnh lũ, khú nung;
nu hm lng Fe
2
O
3
quỏ ớt s khụng cht núng chy, khú phn ng to khoỏng v clanhke
8
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
khú kt khi. Vỡ vy trong sn xut cn khng ch cht ch hm lng Fe
2
O
3
trong khong
cho phộp.
) ễxit Magiờ (MgO): l ụxit cú hi trong clanhke xi mng poúc lng, thng ln trong ỏ vụi,
sột, tro than, v.v Vi hm lng nh (0,2 ữ 0,5%) nú to thnh dung dch rn vi khoỏng C
3
S
lm tng hot tớnh ca khoỏng ny. Nhng nu hm lng MgO quỏ ln nú s nm dng t do,

khi nung nhit cao b húa gi thnh periclaz. Periclaz phn ng rt chm vi nc, gõy ra n
th tớch v phỏ v cu trỳc ỏ xi mng sau ny. Vỡ vy, hu ht cỏc nc u qui nh hm lng
MgO trong clanhke xi mng khụng c vt quỏ 5 %, riờng M quy nh MgO 6%.
e) Cỏc ụxit khỏc:
* ễxit titan (TiO
2
): l tp cht thng cú trong sột. Hm lng TiO
2
trong clanhke rt
nh nhng li l tp cht cú li cho quỏ trỡnh to khoỏng.
* ễxit mangan (Mn
2
O
3
): thng cú trong qung st v ỏ vụi. Hm lng nh Mn
2
O
3
cú vai trũ nh Fe
2
O
3
v cú tỏc dng tt n quỏ trỡnh to khoỏng; nú cú th thay th ng hỡnh
cho Fe
2
O
3
trong cỏc khoỏng canxi alumoferrit to thnh dung dch rn.
* Cỏc ụxit crụm (Cr
2

O
3
), phtpho (P
2
O
5
), bari (BaO): l cỏc ụxit cú li cho quỏ trỡnh
to khoỏng clanhke. Vi hm lng nh, chỳng cú tỏc dng gim nhit nung v to thnh
dung dch rn lm tng hot tớnh ca cỏc khoỏng khi tỏc dng vi nc. Vỡ vy chỳng thng
c gi l cỏc ụxit khoỏng húa. Nhng vi hm lng ln, chỳng li lm gim cng ca
xi mng do cn tr quỏ trỡnh to khoỏng C
3
S (l khoỏng ch yu to ra cng ca ỏ xi
mng).
* Anhydric sunfuric (SO
3
): khi nung clanhke, lu hunh cú trong nhiờn liu v nguyờn
liu b t chỏy thnh SO
3
v bay hi theo khúi lũ gõy ụ nhim mụi trng, cú hi cho sc
khe. SO
3
cũn li trong clanhke cú tỏc dng 2 mt: nu kt hp vi ụxit kim to thnh K
2
SO
4
v Na
2
SO
4

s nh hng khụng tt ti quỏ trỡnh nung (nht l i vi cụng ngh lũ quay
phng phỏp khụ) v lm gim cng ca ỏ xi mng, nu nm li trong clanhke dng
khoỏng sunfo aluminat thỡ li cú li cho cng ca ỏ xi mng.
* ễxit kim (Na
2
O, K
2
O): l tp cht cú hi, ch yu do sột a vo phi liu. Khi
nung nhit cao, chỳng to thnh cỏc hp cht d thng hoa bay theo khúi v bi lm nh
hng ti hot ng ca lũ nung. Phn kim cũn li trong clanhke lm gim cng ca xi
mng. Nu hm lng ln hn 1% s rt nguy him vỡ chỳng tỏc dng vi SiO
2
hot tớnh ca
ct liu dn n phn ng kim - silic phỏ hy bờ tụng, thm chớ sau 30 ữ 40 nm. i vi xi
mng dựng cho cỏc cụng trỡnh thy cụng yờu cu hm lng kim tng ng (tớnh theo
cụng thc %Na
2
O
t
= %Na
2
O + 0,658 .%K
2
O) phi nh hn 0,6%.
9
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
II. THNH PHN KHONG CA CLANHKE XI MNG POểC LNG
Khi nung phi liu nhit cao (1100
0
C - 1500

0
C), ụxit baz CaO phn ng vi cỏc
ụxit axit SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
to thnh 4 khoỏng chớnh ca clanhke l C
3
S (tricanxi silicat), C
2
S
(dicanxi silicat), C
3
A (tricanxi aluminat), C
4
AF (tetracanxi alumo ferit). Phn ng húa hc to
thnh cỏc khoỏng ny cú th n gin húa nh sau:
4CaO + Al
2
O
3
+ Fe
2
O

3
= 4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
vit tt l C
4
AF
3CaO + Al
2
O
3
= 3CaO.Al
2
O
3
vit tt l C
3
A
2CaO + SiO
2
= 2CaO.SiO
2
vit tt l C
2
S

CaO + 2CaO.SiO
2
= 3CaO.SiO
2
vit tt l C
3
S
Hm lng ca cỏc khoỏng ny trong clanhke xi mng poúc lng nm trong gii hn
sau: C
3
S: 37 ữ 60%, C
2
S: 15 ữ 40%, C
3
A: 5 ữ15%, C
4
AF: 10ữ18%.
Tng cỏc khoỏng chớnh chim 95 ữ 97%, trong ú C
3
S + C
2
S: 75 ữ 80%, C
3
A+C
4
AF: 18 ữ
25%.
1. c trng ca cỏc khoỏng clanhke
a) Khoỏng Alit (54CaO.16SiO
2

.Al
2
O
3
.MgO = C
54
S
16
AM): l khoỏng chớnh ca
clanhke xi mng poúc lng. Alit l dng dung dch rn ca khoỏng C
3
S vi ụxit Al
2
O
3
v
MgO ln trong mng li tinh th thay th v trớ ca SiO
2
. Khoỏng C
3
S c to thnh nhit
ln hn 1250
0
C do s tỏc dng ca CaO vi khoỏng C
2
S trong pha lng núng chy v bn
vng n 2065
0
C (cú ti liu nờu gii hn nhit bn vng ca C
3

S t 1250
0
C ữ 1900
0
C).
Alit cú cu trỳc dng tm hỡnh lc giỏc, mu trng, cú khi lng riờng 3,15 ữ 3,25 g/cm
3
, cú
kớch thc 10 ữ 250 àm.
Khi tỏc dng vi nc, khoỏng Alit thy húa nhanh, ta nhiu nhit, to thnh cỏc tinh
th dng si (cú cụng thc vit tt l CSH
(B)
gi l Tobermorit) an xen vo nhau to cho ỏ
xi mng cú cng cao v phỏt trin cng nhanh. ng thi nú cng thi ra lng
Ca(OH)
2
khỏ nhiu nờn kộm bn nc v nc cha ion sunphat.
b) Khoỏng Bờlớt (

C
2
S): cú cu trỳc dng trũn, phõn b xung quanh cỏc ht Alit. Bờlit
l mt dng thự hỡnh ca khoỏng C
2
S, tn ti trong clanhke khi lm ngui nhanh. Trong quỏ
trỡnh nung clanhke, do phn ng ca CaO vi SiO
2
trng thỏi rn to thnh khoỏng C
2
S

nhit 600 ữ 1100
0
C. Khoỏng C
2
S cú 4 dng khỏc nhau v hỡnh dỏng cu trỳc v cỏc tớnh
cht, gi l dng thự hỡnh, ú l , '- , - v - C
2
S.
10
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
S thay i trng thỏi cu trỳc ca Bờlớt khi tng nhit ti xut hin pha lng v khi
lm ngui ti nhit bỡnh thng rt phc tp v ph thuc vo nhiu yu t khỏc nhau. S bin
i thự hỡnh ca C
2
S trong quỏ trỡnh lm ngui mụ t sau õy ó n gin húa rt nhiu.
Khi lm ngui clanhke, nu tc lm ngui chm s xy ra s bin i thự hỡnh t
dng - C
2
S sang dng - C
2
S kốm theo hin tng clanhke b t thnh bt vỡ cú s tng th
tớch. Nguyờn nhõn vỡ - C
2
S cú khi lng riờng l 2,97 g/cm
3
, nh hn khi lng riờng ca
- C
2
S l 3,28 g/cm
3

. - C
2
S khụng cú tớnh kt dớnh iu kin nhit v ỏp sut thng, vỡ
vy trỏnh hin tng t clanhke do s bin i thự hỡnh t - C
2
S sang - C
2
S 575
0
C,
cn n nh bng cỏch a mt s ụxit khỏc nh P
2
O
5
, BaO vo mng li cu trỳc ca nú
to thnh dung dch rn.
Khi tỏc dng vi nc, khoỏng Belit thy húa chm, ta nhit ớt v cng to thnh cỏc
tinh th dng si (cú cụng thc vit tt l CSH
(B)
gi l Tobermorit) an xen vo nhau to cho
ỏ xi mng cú cng cao. Tc phỏt trin cng ca khoỏng Belit chm hn khoỏng
Alit; phi sau 1 nm úng rn cng ca Belit mi bng ca Alit.
Belit thi ra lng Ca(OH)
2
ớt hn Alit nờn nú to cho ỏ xi mng cú bn n mũn
ra trụi cao hn ỏ xi mng Alit.
c) Khoỏng canxi aluminat (C
3
A): l cht trung gian mu trng nm xen gia cỏc ht
Alit v Belit cựng vi alumo ferit canxi (C

4
AF). Trong thnh phn ca C
3
A cng cha mt s
tp cht nh SiO
2
, Fe
2
O
3
, MgO, K
2
O , Na
2
O.
Aluminỏt canxi l khoỏng quan trng cựng vi Alit to ra cng ban u ca ỏ xi
mng. Xi mng cha nhiu C
3
A to nhiu nhit khi úng rn, nu thiu hoc khụng cú thch
cao lm chm s ụng kt thỡ xi mng s b úng rn rt nhanh (khụng th thi cụng c).
C
3
A cú t trng 3,04 g/cm
3
, l khoỏng úng rn nhanh, cho cng cao nhng kộm bn
trong mụi trng sun phỏt.
d) Khoỏng Canxi alumo ferit (C
4
AF): cng l cht trung gian, cú t trng 3,77 g/cm
3

,
mu en, nm xen gia cỏc ht Alit v Belit cựng vi khoỏng C
3
A. Khi nung clanhke, do phn
ng ca CaO vi Fe
2
O
3
to thnh cỏc khoỏng núng chy nhit thp (600 ữ 700
O
C) nh
CaO.Fe
2
O
3
(CF) , C
2
F Sau ú cỏc khoỏng ny tip tc phn ng vi Al
2
O
3
to thnh cỏc
khoỏng Canxi alumo ferit cú thnh phn thay i nh C
2
F, C
6
A
2
F, C
4

AF,

C
6
AF
2
. Cỏc khoỏng
ny b núng chy hon ton nhit 1250
O
C v tr thnh pha lng cựng vi cỏc khoỏng
Canxi aluminat, to ra mụi trng cho phn ng to thnh khoỏng C
3
S, nờn chỳng thng
c gi l cht trung gian hoc pha lng clanhke.
11
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Khi tỏc dng vi nc, Canxi alumo ferit thu hoỏ chm, to nhit ớt v cho cng thp.
e) Cỏc khoỏng khỏc:
Ngoi 4 khoỏng chớnh trờn, trong clanhke cũn cha pha thu tinh l cht lng núng
chy b ụng c li khi lm lnh clanhke. Nu quỏ trỡnh lm ngui nhanh thỡ cỏc khoỏng
C
3
A, C
4
AF, MgO (periclaz), CaOtd,v.v. khụng kp kt tinh tỏch khi pha lng, khi ú pha
thu tinh s nhiu. Ngc li, nu lm lnh chm thỡ pha thu tinh s ớt. Khi lm ngui nhanh,
cỏc khoỏng s nm trong pha thu tinh dng ho tan nờn cú nng lng d tr ln lm cho
clanhke rt hot tớnh v s to cho ỏ xi mng cú cng ban u cao. Khi lm lnh chm,
cỏc khoỏng s kt tinh hon chnh, kớch thc ln nờn hot tớnh vi nc s gim, hn na
MgO v CaO t do s kt tinh thnh cỏc tinh th c lp, b gi hoỏ nờn d gõy ra s phỏ hu

cu trỳc ca ỏ xi mng, bờ tụng v sau.
2. Tớnh toỏn hm lng khoỏng chớnh ca clanhke
Trong thc t sn xut, khụng phi lỳc no cng cú thit b phõn tớch hoỏ lý xỏc
nh thnh phn khoỏng ca clanhke. Vỡ vy, ngi ta thng tớnh toỏn thnh phn khoỏng
ca clanhke da vo thnh phn hoỏ hc ca nú theo cỏc cụng thc tớnh c nhiu nc s
dng v ó c tiờu chun hoỏ:
* Khoỏng canxi silicat:
C
3
S = 4,07.%CaO - 7,6.%SiO
2
- 6,72.%Al
2
O
3
- 1,42.%Fe
2
O
3
- 2,85%SO
3

C
2
S = 8,6.%SiO
2
+ 5,07.%Al
2
O
3

+ 1,07.%Fe
2
O
3
- 3,07.%CaO
(hoc l: C
2
S = 2,87.%SiO
2
- 0,75. %C
3
S)
* Khoỏng canxi aluminat v canxi alumo ferit:
Tu theo t l p = %Al
2
O
3
/ %Fe
2
O
3
m cú cụng thc tớnh khỏc nhau :
Khi p > 0,64:
C
3
A = 2,65.%Al
2
O
3
- 1,692.%Fe

2
O
3

hoc l: C
3
A = 2,65 (%Al
2
O
3
- 0,64. %Fe
2
O
3
)
C
4
AF = 3,043.%Fe
2
O
3
Khi p < 0,64:
C
2
(A,F) = 1,1.%Al
2
O
3
+ 0,7.%Fe
2

O
3
.
III. CC H S C TRNG CA CLANHKE XI MNG POểC LNG
Tớnh cht ca xi mng ph thuc vo thnh phn khoỏng clanhke. Thnh phn khoỏng li
liờn quan cht ch vi hm lng cỏc ụxit tham gia phn ng. Bi vy cỏc nh húa hc xi mng
tin bi ó a ra cỏc khỏi nim v h s c trng ca clanhke. Cỏc khỏi nim ny c s dng
12
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
khụng thay i cho ti ngy nay vỡ chỳng cú ý ngha va nh tớnh va nh lng, va cú tớnh lý
thuyt, va cú ý ngha thc tin. ỏng chỳ ý l cỏc h s sau:
- H s bóo hũa vụi (Cụng thc ca V.A. Kind cú ký hiu l KH; cụng thc ca Lea
v Parker cú ký hiu l LSF)
- Mụ un silicat (ký hiu l n hoc MS trong ti liu ny s dng ký hiu l n)
- Mụ un aluminat (ký hiu l p hoc MA trong ti liu ny s dng ký hiu l p).
1. Biu din quan h gia cỏc ụxit bng cỏc h s
a) H s bóo ho vụi:
Theo cụng thc ca V.A. Kind, h s bóo hũa vụi (KH) l t l ca lng CaO cũn li
trong clanhke sau khi ó liờn kt vi Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
v SO
3
so vi lng CaO cn thit
liờn kt vi tt c lng SiO

2
to thnh khoỏng C
3
S:
Theo cụng thc ca Lea v Parker thỡ h s bóo hũa vụi (LSF) l t l gia hm lng
CaO cú trong clanhke so vi lng CaO cn thit liờn kt vi SiO
2
to thnh C
3
S,
vi Al
2
O
3
v Fe
2
O
3
to thnh C
3
A v C
4
AF:
Khi h s bóo ho vụi cng ln thỡ kh nng to thnh C
3
S cng nhiu.
i vi cỏc loi xi mng poúc lng thụng thng thỡ KH luụn nh hn 1 (t 0,86 ữ
0,95) v LSF luụn nh hn 100 (t 85 ữ 100) [4, 5].
b) Mụ un Silicat (n): c trng cho t l gia pha rn (cỏc khoỏng silicat) v pha
lng núng chy (cỏc khoỏng aluminat v alumo ferit) cú trong clanhke nhit cao, c

biu th bng cụng thc:
Khi n cng cao thỡ pha lng núng chy cng ớt, clanhke cng khú kt luyn.
i vi xi mng poúclng thụng dng: 1,8 < n < 3
c) Mụ un Aluminat (p): c trng cho nht ca pha lng núng chy ca clanhke,
c biu th bng cụng thc:
13
2
33232
SiO8,2
SO7,0OF35,0OAl65,1CaO
KH

=
3232
2
OFe%OAl%
SiO%
n
+
=
32
32
OFe%
OAl%
p =
F65,0A18,1SiO8,2
C100
LSF
2
++

=
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Khi p cng cao thỡ pha lng núng chy cú nht cng ln, phn ng to khoỏng C
3
S
cng khú v.v
i vi xi mng poúc lng thụng dng: 1,0 < p < 2,5
sn xut xi mng poúc lng theo cụng ngh lũ quay phng phỏp khụ, cỏc thụng s ch
to clanhke cú hot tớnh cng PC50 (theo TCVN 4240:2002) theo tng kt ca ti liu v kinh
nghim thc t cú th la chn nh sau:
KH = 0,90 - 0,95; n = 2,2 - 2,5; p = 1,0 - 1,6
v khng ch tng hm lng cht chy 1400
0
C (L
1400oC
) trong gii hn 25 n 27%.
õy: L
1400 oC
= 2,95 . %Al
2
O
3
+ 2,2 . %Fe
2
O
3
+ %MgO + %Na
2
O + %K
2

O
2. Biu din quan h gia thnh phn khoỏng v cỏc h s
a) Tớnh cỏc h s ch to khi mun khng ch thnh phn khoỏng chn trc :
KH = (C
3
S + 0,885 . C
2
S) / (C
3
S + 1,33. C
2
S)
n = (C
3
S + 1,33 . C
2
S) / (1,434. C
3
A + 2,046. C
4
AF)
p = (1,15. C
3
A / C
4
AF) + 0,64
b) Tớnh kim tra thnh phn khoỏng t cỏc h s ch to v cỏc ụxit sau khi ó phõn
tớch bit thnh phn hoỏ hc ca clanhke (cụng thc ca Kind):
C
3

S = 3,8.(3KH - 2).S ; C
2
S = 8,6.(1 - KH).S
C
3
A = 2,65 .(A - 0,64.F); C
4
AF = 3,043.F
3. Hỡnh dỏng cu trỳc ca cỏc khoỏng clanhke:
Khoỏng Alit (C
54
S
16
AM)
Khoỏng Belit (-C
2
S)
Chng II: NGUYấN, NHIấN LIU V TNH PHI LIU SN XUT
CLANHKE XI MNG POểC LNG
Nh ó nờu chng I, sn xut xi mng cn phi nung clanhke t phi liu (hn
hp nguyờn liu) cú thnh phn hoỏ hc yờu cu, sau ú nghin mn nú cựng vi thch cao v
mt vi loi ph gia khỏc nhau. Vỡ vy, trong quỏ trỡnh sn xut cn phi la chn ngun
nguyờn, nhiờn liu sao cho cú th ch to c phi liu cú 4 ụxit chớnh l CaO, SiO
2
, Al
2
O
3
14
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng

, Fe
2
O
3
(tho món cỏc h s ch to KH, n v p) v hn ch n mc thp nht cỏc tp cht cú
hi nh MgO, K
2
O, Na
2
O v lu hunh.
Hai nguyờn liu chớnh thng c s dng sn xut clanhke xi mng l ỏ vụi v
sột. ỏ vụi l ngun cung cp CaO v sột l ngun cung cp SiO
2
, Al
2
O
3
v Fe
2
O
3
. Tuy nhiờn
m bo cỏc ụxit theo t l yờu cu nhm tho món cỏc h s ch to KH, n, p thỡ khú
tỡm c loi ỏ vụi v sột cú thnh phn nh ý mun. Vỡ vy trong sn xut thng phi
s dng thờm ph gia qung st, laterit hoc x pyrit b sung Fe
2
O
3
, t giu silớc hoc cỏt
mn b sung SiO

2
, bụxit b sung Al
2
O
3
.
Cỏc loi nguyờn liu, ph gia v nhiờn liu thng c s dng sn xut clanhke
nh sau :
I. NGUYấN LIU
1. ỏ vụi
Theo tiờu chun Vit nam TCVN 6072:1996, ỏ vụi dựng lm nguyờn liu sn
xut xi mng poúc lng phi tho món yờu cu v hm lng ca cỏc cht l : CaCO
3
85%;
MgCO
3
5%; K
2
O + Na
2
O 1%.
Thụng thng, cỏc nh mỏy xi mng nc ta u s dng ỏ vụi cú hm lng
CaCO
3
= 90 ữ 98% (CaO = 50 ữ 55%), MgO < 3% v ụ xit kim khụng ỏng k.
Ngoi ỏ vụi ra, mt s ni him ỏ vụi cú th s dng ỏ vụi san hụ hoc v sũ
nhng phi khai thỏc v lõu ngy cho ma ra trụi ht mui NaCl. ỏ phn cú cha CaCO
3
98 ữ 99%, cú cu trỳc ti xp cú th thay cho ỏ vụi v l nguyờn liu thớch hp sn xut
xi mng trng.

2. Nguyờn liu Sột
Theo TCVN 6071:1996, hn hp sột dựng lm nguyờn liu sn xut xi mng poúc
lng phi cú hm lng cỏc ụxit trong khong sau :
SiO
2
= 55 ữ 70%, Al
2
O
3
= 10 ữ 24%, K
2
O + Na
2
O 3%.
Cỏc nh mỏy xi mng nc ta hu ht u s dng sột i cú hm lng
SiO
2
=58 ữ 66%, Al
2
O
3
= 14 ữ 20%, Fe
2
O
3
= 5 ữ 10 %, K
2
O+Na
2
O = 2 ữ 2,5%.

Ngoi sột i, mt s ni cú th dựng sột rung hoc sột phự sa. Nhng loi sột ny
thng cú hm lng SiO
2
thp hn, Al
2
O
3
v kim cao hn, nờn phi cú ngun ph gia cao
silic b sung SiO
2
. Vic ny tr nờn khú hn khi cn sn xut xi mng yờu cu hm lng
kim thp.
15
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
3. Ph gia iu chnh:
a). Ph gia giu silic: iu chnh mụ un silicat (n = S / A + F) trong trng hp
ngun sột ca nh mỏy cú hm lng SiO
2
thp, cú th s dng cỏc loi ph gia cao silic. Cỏc
ph gia thng s dng l cỏc loi t hoc ỏ cao silớc cú hm lng SiO
2
> 80%. Ngoi ra,
nhng ni khụng cú ngun t cao silic cú th s dng cỏt mn nhng kh nng nghin mn
s khú hn v SiO
2
trong cỏt nm dng quczit khú phn ng hn nờn cn phi s dng kốm
theo ph gia khoỏng hoỏ gim nhit nung clanhke.
b). Ph gia giu st: iu chnh mụ un aluminat (p = A / F) nhm b sung hm
lng Fe
2

O
3
cho phi liu, vỡ hu ht cỏc loi sột u khụng cú lng Fe
2
O
3
theo yờu cu.
Cỏc loi ph gia cao st thng c s dng nc ta l: X pirit Lõm Thao (ph thi ca
cụng nghip sn xut H
2
SO
4
t qung pyrit st) cha Fe
2
O
3
: 55 ữ 68%, qung st ( Thỏi
Nguyờn, Thanh Hoỏ, Qung Ninh, Lng Sn) cha Fe
2
O
3
: 65 ữ 85% hoc qung Laterit (
cỏc tnh min Trung, min Nam) cha Fe
2
O
3
: 35 ữ 50%.
c). Ph gia giu nhụm: Cng dựng iu chnh mụ un aluminat (p) nhm b sung
hm lng Al
2

O
3
cho phi liu trong trng hp ngun sột ca nh mỏy quỏ ớt nhụm. Ngun
ph gia cao nhụm thng l qung bụxit ( Lng Sn, Cao Bng, Lõm ng) cú cha Al
2
O
3
:
44 ữ 58%. Cng cú th s dng cao lanh hoc tro x nhit in lm ph gia b sung nhụm,
nhng t l dựng khỏ cao v hiu qu kinh t thp hn do phi vn chuyn khi lng ln i
xa.
4. Ph gia khoỏng hoỏ
gim nhit nung clanhke nhm tit kim nhiờn liu v tng kh nng to
khoỏng, tng hot tớnh ca cỏc khoỏng clanhke, cú th s dng thờm mt s loi ph gia
khoỏng hoỏ nh qung fluorit, cũn gi l hunh thch (cha CaF
2
), qung phosphorit (cha
P
2
O
5
), qung barit (cha BaSO
4
), thch cao (cha CaSO
4
). Cỏc loi ph gia ny cú th dựng
riờng mt loi hoc dựng phi hp vi nhau dng ph gia hn hp, khi ú tỏc dng khoỏng
hoỏ s tt hn, t l mi loi ph gia s ớt hn. Tuy vy, trong sn xut nu cng s dng
nhiu loi nguyờn liu v ph gia thỡ cụng ngh pha trn phi liu cng phc tp, tn nhiu
thit b cõn trn hn v kh nng ng nht kộm hn, vic khng ch phi liu cho chớnh xỏc

cng khú hn.
Mt khỏc khi s dng ph gia khoỏng húa cn lu ý n cỏc iu kin k thut, mụi
trng v c bit l hiu qu kinh t so vi gii phỏp ch s dng than cú cht lng tt.
II. NHIấN LIU
16
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
cung cp nhit cho quỏ trỡnh phõn hu ỏ vụi, sột, ph gia thnh cỏc ụxit v to ra
iu kin nhit cao xy ra phn ng gia cỏc ụxit vi nhau to thnh cỏc khoỏng ca
clanhke, cn phi t nhiờn liu nung núng phi liu n nhit 1450 ữ1500
o
C. Cht
lng nhiờn liu nh hng quyt nh n quỏ trỡnh nung, vỡ vy cn phi chn loi nhiờn
liu phự hp vi iu kin thit b cụng ngh ca tng nh mỏy c th.
Nhiờn liu tt nht l khớ thiờn nhiờn (cha ch yu l khớ mờtal - CH
4
) vỡ d chỏy, thit b
t n gin, nhit lng cao v khụng cú tro. Nhiờn liu tt th 2 l nhiờn liu lng (thng
dựng du FO) cng cú nhit lng cao (hn 9000 kcal/kg) v khụng cú tro, d chỏy, nhng thit
b t phc tp hn v phi cú b phn hõm sy. Loi nhiờn liu th ba khụng cú cỏc u im nh
hai loi trờn nhng li c dựng ph bin nht l nhiờn liu rn (thng dựng than antraxit cú
cha 75 ữ 85% cacbon, cú nhit lng t 6000 ữ 7000 kcal/kg). Sau khi than chỏy li khong
15 ữ 25% tro, cú thnh phn hoỏ hc gn ging thnh phn ca sột ó nung (SiO
2
= 58 ữ 68%,
Al
2
O
3
= 23 ữ 28%, Fe
2

O
3
= 3 ữ 8 % v mt ớt tp cht khỏc).
S dng than lm nhiờn liu phc tp hn du hoc khớ vỡ than phi c nghin tht mn
v c phun vo lũ (i vi lũ quay) hoc nghin cựng vi phi liu (i vi lũ ng). Mt khỏc,
lng tro than cũn li sau khi chỏy cng tham gia vo phn ng to khoỏng clanhke nờn khi tớnh
toỏn phi liu phi coi nú nh 1 cu t nguyờn liu v cn khng ch ỳng t l yờu cu trong quỏ
trỡnh sn xut.
i vi cụng ngh sn xut xi mng bng lũ quay phng phỏp khụ, cn s dng loi
than cú hm lng tro ớt, nhit lng cao v hm lng lu hunh (to ra SO
3
c hi) cng
thp cng tt. Hin nay hu ht cỏc nh mỏy u quy nh ch s dng than cỏm cú cht lng
tt, vớ d nờn dựng than cỏm Hũn Gai cú mc cht lng t 3C- HG tr lờn (cú tr s ta nhit
ton phn khụ Q
k
> 6500 kcal/kg, hm lng tro A
k
< 20%, cht bc khụ trung bỡnh V
k
6 -
8%, hm lng lu hunh S
k
< 0,8%).
III. TNH PHI LIU SN XUT CLANHKE
Mun ch to c phi liu cú thnh phn húa hc yờu cu, trc ht ngi cỏn b
k thut phi tớnh xem cn phi phi trn cỏc loi nguyờn liu, ph gia vi nhau theo t l nh
th no. Sau ú trong quỏ trỡnh nghin phi liu phi khng ch phi trn theo t l phi liu
ú v iu chnh sao cho sn xut c phi liu cú thnh phn nh tớnh toỏn. Di õy trỡnh
by cỏch tớnh phi liu theo phng phỏp gii h phng trỡnh:

Trỡnh t tớnh toỏn phi liu (bi toỏn 4 cu t cú tro than) nh sau:
17
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Bc 1: Tp hp s liu phõn tớch hoỏ hc ton phn ca cỏc nguyờn liu, ph gia s
a vo sn xut l ỏ vụi, t sột, ph gia cao silic (ỏ silic, t cao silic hoc cỏt mn), ph
gia cao st (qung st hoc x pyrit), cht lng ca than v thnh phn hoỏ hc ca tro than.
Lp bng thnh phn hoỏ hc ca nguyờn liu sng. Vớ d c th nh sau:
Bng 1: Thnh phn hoỏ hc ca nguyờn liu sng
Tờn nguyờn liu SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO R
2
O MKN
ỏ vụi 0,55 0,03 0,21 53,54 0,80 0,00 43,58
t sột 61,50 18,28 7,56 1,53 1,21 1,10 8,65
Qung st 12,56 3,42 61,25 1,24 1,20 0,97 10,65
Cỏt mn 88,36 1,25 0,56 0,24 0,36 0,19 2,50
Tro than 60,58 26,81 7,86 2,51 0,84 0,00 0,00
Cht lng than : tro, A = 17,5% ; Cht bc, V = 6,5% ; Nhit tr Qd = 6232 kcal/kg.
Bc 2 : Tớnh chuyn thnh phn hoỏ hc ca cỏc nguyờn liu sng v thnh phn hoỏ
hc ca cỏc nguyờn liu sau khi ó nung nh sau :
Vi mi nguyờn liu, tớnh h s chuyn i K

CH
= 100/(100 - MKN).
Ly K
CH
nhõn vi hm lng ca cỏc ụxyt bng 1, in vo v trớ tng ng bng 2
Bng 2 : Thnh phn hoỏ hc ca nguyờn liu ó nung
Tờn nguyờn liu SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO R
2
O K
CH
ỏ vụi 0,97 0,05 0,37 94,90 1,42 0,00 1,772
t sột 67,32 20,01 8,28 1,67 1,32 1,20 1,095
Qung st 14,06 3,83 68,55 1,39 1,34 1,09 1,119
Cỏt mn 90,63 1,28 0,57 0,25 0,37 0,19 1,026
Tro than 60,58 26,81 7,86 2,51 0,84 0,00 1,000
Bc 3 : Chn cỏc h s ch to clanhke: KH, n, p v nhit nng tiờu tn riờng Qr , tớnh
bng kcal/1 kg clanhke.
Vớ d chn: KH = 0,93; n = 2,5; p = 1,2; Qr = 850 kcal/kg CLK .
Bc 4 : Tớnh lng than cn thit nung 100 kg clanhke v lng tro than tham gia
vo thnh phn ca clanhke.

Gi lng than cn thit nung 100 kg clanhke l T v hm lng tro than tham gia
vo clanhke l q.
Ta cú : T = 100 . Qr /Qd ( kg ) v q = T . A/100 (%) (A l tro ca than)
18
ViÖn VËt liÖu X©y dùng Bé X©y dùng Kü thuËt vµ C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng–
Thay số, ta có : T = 100 x 850/6232 = 13,64 kg than/100 kg CLK và q = 2,39 %.
Bước 5 : Tính các hệ số của hệ 4 phương trình 4 ẩn:
a
1
x + b
1
y + c
1
z + d
1
t = E
1
(1)
a
2
x + b
2
y + c
2
z + d
2
t = E
2
(2)
a

3
x + b
3
y + c
3
z + d
3
t = E
3
(3)
x + y + z + t = 100 - q (4)
Ở đây: x là % đá vôi đã nung (cấu tử 1),
y là % đất sét đã nung (cấu tử 2),
z là % quặng sắt đã nung (cấu tử 3),
t là % cát mịn đã nung (cấu tử 4),
q là % tro than (cấu tử 5) tương ứng trong 100% clanhke.
Công thức tính các hệ số của 3 phương trình trên như sau:
Các hệ số của phương trình (1) :
a
1
= 2,8.KH.S
1
+ 1,65.A
1
+ 0,35.F
1
- C
1
b
1

= 2,8.KH.S
2
+ 1,65.A
2
+ 0,35.F
2
- C
2
c
1
= 2,8.KH.S
3
+ 1,65.A
3
+ 0,35.F
3
- C
3
d
1
= 2,8.KH.S
4
+ 1,65.A
4
+ 0,35.F
4
- C
4
E
1

= q(C
5
- 2,8.KH. S
5
- 1,65.A
5
- 0,35.F
5
)
Các hệ số của phương trình (2) :
a
2
= A
1
- p.F
1

b
2
= A
2
- p.F
2

c
2
= A
3
- p.F
3

d
2
= A
4
- p.F
4

E
2
= q( pF
5
- A
5
)
Các hệ số của phương trình (3) :
a
3
= S
1
- n(A
1
+ F
1
)
b
3
= S
2
- n.(A

2
+ F
2
)
c
3
= S
3
- n(A
3
+ F
3
)
d
3
= S
4
- n(A
4
+ F
4
)
E
3
= q [n(A
5
+ F
5
) - S
5

]
Ở đây :
S
1
, A
1
, F
1
và C
1
là % của các ôxyt trong đá vôi đã nung (cấu tử 1)
19
ViÖn VËt liÖu X©y dùng Bé X©y dùng Kü thuËt vµ C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng–
S
2
, A
2
, F
2
và C
2
là % của các ôxyt trong đất sét đã nung (cấu tử 2)
S
3
, A
3
, F
3
và C
3

là % của các ôxyt trong quặng sắt đã nung (cấu tử 3)
S
4
, A
4
, F
4
và C
4
là % của các ôxyt trong cát mịn đã nung (cấu tử 4)
S
5
, A
5
, F
5
và C
5
là % của các ôxyt trong tro than (cấu tử 5)
Các số liệu này được lấy trong bảng 2.
Trong ví dụ này, thay số vào ta có:
a
1
= - 92,14
b
1
= 209,55
c
1
= 65,53

d
1
= 238,06
E
1
= - 482,69
a
2
= - 0,09
b
2
= - 3,39
c
2
= - 166,89
d
2
= 85,98
E
2
= 62,29
a
3
= - 0,39
b
3
= 10,08
c
3
= - 78,43

d
3
= 0,59
E
3
= - 41,48
Bước 6: Giải hệ 4 phương trình 4 ẩn số
Thay các hệ số này vào hệ 4 phương trình 4 ẩn số và giải hệ phương trình, tìm được
các giá trị x, y, z, t là hàm lượng % của các cấu tử nguyên liệu đã nung tương ứng (q là % tro
than trong clanhke đã tính được ở bước 4).
Trong ví dụ này, ta có hệ phương trình:
- 92,14x + 209,55y + 65,53z + 238,06t = - 482,69 (1)
- 0,09x - 3,39y - 166,89z + 85,98t = 62,29 (2)
- 0,39x - 10,08y - 78,43z + 0,59t = - 41,48 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
Giải hệ phương trình này theo các bước như sau:
Chia 2 vế pt (1),(2),(3) cho hệ số của x ta có hệ pt mới :
x - 2,27y - 0,71z - 2,58 t = 5,24 (1)
x + 38,29y + 1883,17z - 970,25 t = - 702,83 (2)
x - 25,6y + 199,3z - 1,51 t = 105,42 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
Lấy các pt (1),(2),(3) trừ 2 vế cho pt(4) ta có hệ pt mới
- 3,27 y - 1,71 z - 3,58 t = - 92,37 (1)
37,29 y + 1882,17 z - 971,25 t = - 800,44 (2)
- 26,62 y + 198,33 z - 2,51 t = 7,80 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
20
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Chia 2 v pt (1),(2),(3) cho h s ca y ta cú h pt mi:
y + 0,52 z + 1,09 t = 28,21 (1)

y + 50,47 z - 26,04 t = - 21,46 (2)
y - 7,45 z + 0,09 t = - 0,29 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
Ly cỏc pt (1),(2) tr 2 v cho pt(3) ta cú h pt mi
7,97 z + 1,00 t = 28,51 (1)
57,92 z - 26,14 t = - 21,17 (2)
y - 7,45 z + 0,09 t = - 0,29 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
Chia 2 v phng trỡnh(1) v(2) cho h s ca z ta cú h mi
z + 0,125 t = 3,575 (1)
z - 0,451 t = - 0,366 (2)
y - 7,45 z + 0,09 t = - 0,29 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
Ly (1) tr (2) ta cú h mi :
0,58 t = 3,94 (1)
z - 0,451 t = - 0,366 (2)
y - 7,45 z + 0,09 t = - 0,29 (3)
x + y + z + t = 97,61 (4)
Vy nghim ca h l:
t = 6,83% ; z = 2,72% ; y = 19,31% ; x = 68,75% v q = 2,39%.
Bc 7 : Tớnh kim tra thnh phn hoỏ hc ca clanhke:
T kt qu gii h phng trỡnh, ta tỡm c % cỏc nguyờn liu ó nung trong
clanhke. Cn c s liu bng 2, tớnh kim tra thnh phn hoỏ ca clanhke bng cỏch ly giỏ
tr ca x, y, z, t, q nhõn vi s liu bng 2 v chia cho 100 ri in kt qu vo ct v dũng
tng ng bng 3. Hm lng cht khỏc (l nhng cht khụng phõn tớch) tớnh bng hm
lng % ca cu t tr i tng hm lng cỏc ụxyt cú trong bng.
21
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
Bng 3 : Tớnh thnh phn hoỏ hc ca clanhke
Tờn nguyờn liu SiO

2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO R
2
O Khỏc
ỏ vụi (68,75%) 0,67 0,04 0,26 65,24 0,97 0,00 1,57
t sột (19,31%) 13,00 3,86 1,60 0,32 0,26 0,23 0,04
Qung st (2,72%) 0,38 0,10 1,86 0,04 0,04 0,03 0,26
Cỏt mn (6,83%) 6,19 0,09 0,04 0,02 0,03 0,01 0,46
Tro than (2,09%) 1,45 0,64 0,19 0,06 0,02 0,00 0,03
Clanhke (100%) 21,69 4,73 3,94 65,68 1,31 0,28 2,36
Bc 8 : Tớnh kim tra cỏc h s ch to v thnh phn khoỏng ca clanhke: Bng cỏc
cụng thc ó gii thiu chng I v thnh phn hoỏ ca clanhke bng 3, ta cú th tớnh
kim tra cỏc h s ch to ca clanhke. Nu cỏc giỏ tr tớnh kim tra khụng ging nh s liu
ó chn bc 3 thỡ chng t trong khi tớnh cú s nhm ln, cn kim tra tht k tng phộp
tớnh. Nu kt qu trựng nhau, chng t ó tớnh ỳng v khi ú ta kim tra thnh phn khoỏng
ca clanhke ( bit v d oỏn cht lng, tớnh d nung ca phi liu.v.v )
T s liu bng 3, tớnh kim tra cỏc h s ch to, ta c:
KH = 0,92; n = 2,5; p = 1,2
V thnh phn khoỏng clanhke:
C
3
S = 65,12 %; C

2
S = 13,06 %; C
3
A = 5,85 %; C
4
AF = 12,00 %.
Ngoi ra, ỏnh giỏ kh nng kt khi ca clanhke, ta cn tớnh thờm ch tiờu hm
lng pha lng ca clanhke nhit 1400
o
C theo cụng thc:
L
1400
= 2,95. Al
2
O
3
+ 2,2. Fe
2
O
3
+ MgO + R
2
O (%)
Trong vớ d ny, L
1400
= 24,23 %.
Bc 9: Tớnh tiờu hao nguyờn liu sng v t l phi liu
T t l % cỏc nguyờn liu ó nung tớnh c bc 6, tớnh tiờu hao nguyờn, nhiờn liu
sng nung c 100 kg clanhke bng cỏch ly t l % ca mi nguyờn liu ó nung (x, y, z, t
ó tớnh c bc 6) nhõn vi h s chuyn i K

CH
tng ng bng 2. Lng than tiờu hao
nung c 100 kg clanhke chớnh l T (kg/kgCLK) ó tớnh c bc 4.
Trong vớ d ny, tiờu hao nguyờn liu sng cho 100 kg clanhke nh sau:
Bng 4
Tờn nguyờn liu % ó nung K
CH
Lng tiờu hao,
kg/100kg CL
T l % phi liu
sng
22
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
ỏ vụi 68,75 1,772 121,85 79,62
t sột 19,31 1,095 21,14 13,81
Qung st 2,72 1,119 3,04 1,99
Cỏt mn 6,83 1,026 7,01 4,58
Than 2,39 13,64 -
Tng cng 100 174,33 100
Lu ý : T l % phi liu l tớnh cho nguyờn liu khụ, khi a ra sn xut phi quy v
nguyờn liu m cn c theo m thc t ca nguyờn liu trong tng ca sn xut .
i vi cỏc nh mỏy xi mng hin i, t ng hoỏ cao (cú h thng QCX ni
ONLINE) thỡ vic tớnh phi liu ó c cỏc nh lp trỡnh ci t sn, ngi CBKT ch cn
chn cỏc h s ch to, ly mu nguyờn liu u vo, gia cụng v np vo mỏy phõn tớch X-
ray. Mỏy s t ng phõn tớch thnh phn ca nguyờn liu hin thi, so sỏnh vi thnh phn
nguyờn liu trc ú, tớnh toỏn li phi liu v thay i t l phi liu (nng sut cp tng loi
nguyờn liu vo mỏy nghin) nhm duy trỡ n nh cỏc h s ch to KH, n v p (ng ngha
vi LSF, MS v MA). Tuy nhiờn, mu nguyờn liu a vo mỏy phõn tớch ch l nhng mu
thi im cỏch nhau 30 phỳt hoc 1 gi (tu theo quy nh ly mu ca mi nh mỏy) nờn
khụng phn ỏnh ỳng hon ton tớnh i din ca nguyờn liu ang s dng; ng thi

phng phỏp phõn tớch X-ray l phng phỏp nh tớnh, tuy rt nhanh nhng cng thiu chớnh
xỏc. Vỡ vy, ngi CBKT vn phi theo dừi thng xuyờn bin ng v cht lng ca
nguyờn, nhiờn liu, bt phi liu v clanhke, kt hp vi nhng kinh nghim tớch lu c
trong tớnh toỏn, iu chnh phi liu hiu chnh t l phi liu (thụng qua vic tớnh kim tra
v la chn cỏc h s ch to) sn xut c clanhke cú thnh phn hoỏ yờu cu (c xỏc
nh theo phng phỏp trng ti quy nh ti TCVN 141:1998).
Ghi chỳ : Trong iu kin hin nay, vic tớnh toỏn phi liu ó thun tin hn rt
nhiu nh s dng mỏy vi tớnh. Cỏch tớnh c bn nh hng dn mc III ó c lp
chng trỡnh bng ngụn ng TURBO PASCAL v cú th tớnh chn lc tng phi liu hoc
tớnh hng lot cỏc phng ỏn la chn. Bn c mun s dng hoc tỡm hiu thờm cú th
liờn h vi Trung tõm Xi mng v Bờ tụng - Vin Vt liu xõy dng - B Xõy dng.
Chng III: NUNG CLANHKE XI MNG POểC LNG
I. QU TRèNH HểA Lí XY RA KHI NUNG CLANHKE
23
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
thu c clanhke xi mng cú thnh phn khoỏng mong mun, cn phi ch to bt
phi liu cú thnh phn húa hc yờu cu nh ó nờu chng I v chng II. Phi liu t
khi vo lũ ti khi ra lũ (tri qua quỏ trỡnh tng nhit t nhit bỡnh thng ti khi t
nhit kt khi, ri sau ú ngui dn ti nhit bỡnh thng) cú nhiu bin i húa lý
phc tp qua nhiu giai on. Cú th chia cỏc giai on phn ng mt cỏch tng i nh
sau:
1. Giai on nung núng v sy khụ phi liu
Khi nhit ca phi liu c nõng dn t nhit bỡnh thng ti khong 250 - 300
0
C
l quỏ trỡnh kh nc lý hc, nung núng phi liu v lỳc ny cú th xy ra mt vi loi phn
ng húa hc nhng khụng nh hng ln ti quỏ trỡnh to khoỏng clanhke sau ny.
Trong cụng ngh sn xut clanhke bng lũ quay phng phỏp khụ cú h thng thỏp
trao i nhit cyclon, giai on ny xy ra cyclon cp I, ti ú bt phi liu c trn ln
vi dũng khớ núng cú nhit 450 500

0
C t di i lờn v truyn nhit cho bt phi liu.
Sau ú bt phi liu núng c tỏch ra khi dũng khớ (nh lc ly tõm) v chy xung cyclon
cp II.
2. Giai on phõn hy cỏc khoỏng sột
Khi nhit tng dn, cỏc loi khoỏng sột nh caolinit, montmorilonit, ilit, v.v ,
trong ú ch yu l caolinit (Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O) s b phõn hy. Nhit kh nc ca
caolinit ch yu ph thuc vo cu trỳc t nhiờn ca nú: caolinit cu trỳc phõn tỏn mn d
dng kh nc 300 - 420
0
C, loi caolinit tinh th thụ phi nõng cao nhit ti 475 -
505
0
C. Nhng sn phm phõn hy ca khoỏng ny v bn cht ca chỳng nh th no thỡ cỏc
nh nghiờn cu cũn cú nhng ý kin khỏc nhau.
PGS. TS. Bựi Vn Chộn sau khi phõn tớch nhng kt qu nghiờn cu ca nhiu tỏc gi,
ó nờu s phõn hy khoỏng caolinit cú th chp nhn c nh sau [10], tc l khi nhit
lờn n 500 - 600
0
C thỡ caolinit khụng cũn nc kt tinh, chuyn sang meta caolinit, nu tng
thờm nhit thỡ mt phn phõn hy thnh dng vụ nh hỡnh Al
2

O
3
v SiO
2
cú hot tớnh:
500-600
0
C 900
0
C
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O Al
2
O
3
.2SiO
2
Al
2
O
3
+ 2SiO
2

Meta caolinit (hot tớnh)
Trong cụng ngh sn xut clanhke bng lũ quay phng phỏp khụ, giai on ny xy
ra cyclon cp II v cp III, ti ú bt phi liu c trn ln vi dũng khớ núng cú nhit
500 900
0
C t di i lờn v truyn nhit cho bt liu. Quỏ trỡnh ny tng t nh cyclon
cp I, bt liu c nõng nhit dn v xy ra cỏc phn ng phõn hu khoỏng sột v mt phn
24
Viện Vật liệu Xây dựng Bộ Xây dựng Kỹ thuật và Công nghệ sản xuất xi măng
khoỏng cacbonat, c tỏch ra khi dũng khớ (nh lc ly tõm) v chy xung cyclon cp IV
hoc vo thit b tin nung (precalciner).
3. Giai on phõn hy cacbonat
Khi nung phi liu xi mng, ỏ vụi (thnh phn khoỏng l canxi cacbonat CaCO
3
) b
phõn hy nhit theo phn ng:
CaCO
3
600
900
o
C
CaO + CO
2

õy l phn ng d th thun nghch, nu khng ch tt cỏc iu kin, phn ng cú th
xy ra hon ton.
Theo lý thuyt, CaCO
3
bt u phõn hy 600

0
C, mnh nht 900
0
C. Trong thc t
nhit bt u phõn hy CaCO
3
trờn 600
0
C nhng rt chm, phõn hy mnh 750 - 900
0
C
v mónh lit trờn 900
0
C.
Phn ng phõn hy cacbonat bt u xy ra nhng trung tõm th nng, ú l nhng v trớ
cú khuyt tt cu trỳc trờn cnh, trờn mt v cỏc gúc to nờn b mt khoỏng cacbonat.
Mt s yu t nh hng n tc phõn gii ca CaCO
3
l:
+ Nhit tng cao, tc phn ng nhanh.
+ Gim ỏp lc riờng phn CO
2
s to iu kin thun li cho phõn hy CaCO
3
.
+ Khoỏng canxit kt tinh thụ, ht to, thỡ tc phõn gii chm v ngc li.
Trong cỏc lũ quay phng phỏp khụ khụng cú thit b precalciner, quỏ trỡnh ny thng
xy ra cyclon cp IV v cp V, trc khi bt liu c a vo lũ quay. Tuy nhiờn, do trong bt
liu cha ch yu l cacbonat (CaCO
3

) nờn giai on phõn hu cacbonat l giai on chm nht.
Do ú, sau khi ra khi h thng thỏp trao i nhit, lng cacbonat b phõn hu thng ch mi
t 40 50%. Quỏ trỡnh ny tip tc xy ra trong lũ quay vi tc chm hn vỡ khi ú bt liu
khụng cũn trn ln vi dũng khớ núng trng thỏi l lng nh trong h thng cyclon, iu ny
dn n phi kộo di thõn lũ.
tng hiu sut phõn hu cacbonat trng thỏi l lng nhm tng nng sut v rỳt ngn
chiu di thõn lũ, ngi ta ó ch to ra thit b precalciner. Trong thit b precanciner, nhit
c nõng lờn 1000 1100
o
C nh h thng vũi t vi khong 50 60% nhiờn liu nung clanhke
v ú quỏ trỡnh phõn hu cacbonat xy ra hon ton.
4. Giai on phn ng pha rn
25