bài giảng vật liệu silicat chương 4 nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất clinker xi măng

Chæång 4
Nguyãn liãûu, nhiãn liãûu saín xuáút
clinker ximàng
2
2
I. NGUYEÂN LIEÄU SAÛN XUAÁT
CLINKER XMP
3
3
1. ĐÁ VÔI CaCO
3
(CUNG CẤP CaO):
Khai thạc v váûn chuøn âạ väi:
M âạ väi háưu hãút l läü thiãn vç váûy viãûc khai thạc dãù
dng thûn låüi, trỉåïc khi khai thạc cáưn chụ loải b nhỉỵng vèa
âạ âälämi v tảp cháút.
Ngỉåìi ta thỉåìng khai thạc âạ bàòng phỉång phạp khoan
näø mçn. Sau âọ dng mạy xục âãø xục lãn ätä, xe gong , tu
ha âỉa vãư nh mạy, cng cọ trỉåìng håüp âáûp så bäü tải cäng
trỉåìng räưi måïi chuøn vãư nh mạy bàòng thiãút bë váûn chuøn.
Váûn chuøn ngun liãûu vãư nh mạy cọ thãø dng nhiãưu
phỉång tiãûn v thiãút bë khạc nhau, phủ thüc ch úu vo nàng
sút nh mạy, khang cạch tỉì cäng trỉåìng khai thạc vãư nh
mạy.
4
Preparation of raw materials

Homogeneity of deposit

Control of critical minor elements


Color
5
5
Tùy thuộc vào tỷ lệ đá vôi – đất sét trong đá có
thể có những tên gọi trung gian khác nhau. Ví dụ:
Đá vôi có hàm lượng CaCO
3
: 96 – 100% ,
Đá vôi lẫn đất CaCO
3
: 90 – 96
Đá vôi lẫn nhiều đất CaCO
3
: 75 – 90
Đá lẫn đất CaCO
3
: 40 – 75
Đất sétù lẫn đá CaCO
3
: 10 – 40
Đất sét CaCO
3
: 0 – 4.
Đá lẫn đất được coi là nguyên liệu tốt nhất để sản
xuất XMP, bởi trong đá tự nhiên đã có sự trộn lẫn đá vôi
– đất sét, có tác dụng phản ứng xảy ra nhanh chóng sau
này.
Theo TCVN 6072-1996, đá vôi dùng lm
nguyên liệu để sản xuất xi măng
portland phải thoả mãn yêu cầu về hm lu ng của

các chất l: CaCO3 85%; MgCO3 5%;
K2O + Na2O 1%.
Các nh máy xi măng ở nu c ta sử dụng đá
vôi có hm lu ng CaCO3 = 90 -98%
(CaO = 48 - 54%), MgO < 5% v oxit kiềm không
đáng kể. SiO2 d ng quartz Cng nh cang t t.
Gia cäng âạ väi: Âạ väi l ngun
liãûu ràõn, âỉåüc chuøn vãư nh mạy tỉì cäng
trỉåìng khai thạc, âạ thỉåìng cọ kêch thỉåïc
600 - 800mm, do âọ cáưn âỉåüc gia cäng så
bäü bàòng mạy âáûp hm âãún kêch thỉåïc
60 - 80mm, sau âọ âỉa vo mạy âáûp bụa.
Âạ ra khi mạy bụa cọ kêch thỉåïc
5 - 25mm, âỉåüc âỉa vo kẹt chỉïa hồûc silä.
Hay sỉí dủng mạy âáûp bụa2 trủc chè âáûp
1láưn âãø cọ kêch thỉåïc (20-25)mm.
Cấu tạo máy đập xung lực kiểu thanh
9
Hammer crusher with grate bar
CÔNG ĐOẠN GIA CÔNG SƠ BỘ VÀ VẬN CHUYỂN ĐÁ VÔI VÀO
KHO CH AỨ
11
TCXDVN 312-2004
Đá vôi -Phơng pháp phân tích hoá học
Limestone - Methods of chemical analysis

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn viện dẫn

Qui định chung

Hoá chất, thuốc thử

Thiết bị, dụng cụ

Lấy mẫu và chuẩn bị mẫu

Ph$ơng pháp thử
- Xác định hàm l$ợng mất khi nung (MKN)
- Xác định hàm l$ợng cặn không tan (CKT)
- Xác định hàm l$ợng silic đioxit (SiO
2
)
- Xác định hàm l$ợng sắt oxit (Fe
2
O
3
)
- Xác định hàm l$ợng nhôm oxit (Al
2
O
3
)
- Xác định hàm l$ợng nhôm oxit (Al
2
O
3
) bằng ph$
ơng pháp so m u.

- Xác định hàm l$ợng nhôm oxit (Al
2
O
3
) bằng ph$
ơng pháp chuẩn độ phức chất
- Xác định hàm l$ợng canxi oxit (CaO)
- Xác định hàm l$ợng magiê oxit (MgO)
- Xác định hàm l$ợng titan đioxit
- Xác định hàm l$ợng l$u huỳnh trioxit (SO
3
)
- Xác định hàm l$ợng clorua (Cl
-
)
- Xác định hàm l$ợng kali oxit (K
2
O) và natri oxit
(Na
2
O)
13
13
2. ĐẤT SÉT (CUNG CẤP ĐỒNG THỜI
SiO
2
, Al
2
O
3

và Fe
2
O
3
)
•
Yêu cầu thành phần hóa đất sét như sau:
–
SiO
2
> 50 %
–
Al
2
O
3
< 20%
–
Fe
2
O
3
: 7 – 10 %
–
SO
3
< 1%
–
R
2

O < 1%
•
Khai thác đất sét trong các mỏ hoặc ngầm dưới sông.
•
Đất sét là nguyên liệu mòn (phần lớn hạt nhỏ hơn 10
µm), Gia công cơ học chủ yếu là nghiền trục để phá vỡ
cục lớn (phương pháp khô) hoặc cho nước vào khuấy
trộn thành bùn sệt (phương pháp ướt).
Theo TCVN 6071-1996, sét dùng lm nguyên liệu
để sản xuất xi măng portland
phải có hm lu ng các ôxit trong khoảng sau:
SiO2 = 55 - 70%, Al2O3 = 10 - 24%, K2O + Na2O 3%.
Các nh máy xi măng ở nuớc ta hầu hết đều sử
dụng sét đồi có hm lu ng:
SiO2=58 - 66%, Al2O3 = 14 - 20%, Fe2O3= 5 - 10 %,
K2O+Na2O = 2 - 2,5%.
Ngoi sét đồi, ở một số nơi có thể dùng sét ruộng
hoặc sét phù sa. Những loại sét ny thung cú hm lung
SiO2 thấp hơn, Al2O3 v kiềm cao hơn, nên phải có
nguồn phụ gia cao silic để bổ sung SiO2. Việc nay trở
nên khó hơn khi cần sản xuất xi măng yêu cầu hm
lu ng kiềm thấp.
15
Máy xúc liệu
Gia cäng âáút sẹt: Âáút sẹt l loải ngun liãûu
mãưm cọ thãø qua mạy cạn trủc, räưi âỉa vo kẹt
chỉïa, nãúu âáút sẹt cọ âäü áøm tháúp; räưi âỉa vo mạy
nghiãưn bi nghiãưn chung våïi âạ, nỉåïc (nãúu sn
xút theo phỉång phạp ỉåït) hồûc âỉa vo mạy
sáúy nghiãưn liãn håüp phäúi liãûu (nãúu sn xút theo

phỉång phạp khä).
Nãúu âáút sẹt cọ âäü áøm cao thç sau khi qua
mạy cạn trủc âỉåüc âỉa vo bãø bỉìa bn, bn ra
khi bãø bỉìa bn cọ âäü áøm 60 - 70% âỉåüc âỉa
vo bãø chỉïa räưi vo mạy nghiãưn bi nghiãưn
chungvåïi âạ.
Cấu tạo máy cán ép hai trục có răng
CÔNG ĐOẠN GIA CÔNG VÀ VẬN CHUYỂN ĐẤT SÉT
19
19
3. NHỮNG PHỤ GIA :
•
Phụ gia là những nguyên liệu khác nhằm cải thiện
một tính chất nào đó của XM
•
Tùy thuộc vai trò trong XM, có những loại phụ gia
khác nhau:
–
Phụ gia hiệu chỉnh thành phần: cát, bôxít…
–
Phụ gia giảm tốc độ đóng rắn : thạch cao.
–
Phụ gia hoạt tính thủy lực: puzơlan, các loại đất
đá núi lửa…
–
Phụ gia xỉ lò cao…
–
Phụ gia đầy : bột đá vôi, bột đá.
20
20

Phụ gia hiệu chỉnh thành phần:
•
Phụ gia hiệu chỉnh thành phần được dùng trong
trường hợp khi thành phần hóa nguyên liệu tự nhiên
không phù hợp với yêu cầu đề ra, tham gia vào quá
trình biến đổi phối liệu thành clinker.
•
Các phụ gia hiệu chỉnh thường là nguyên liệu tự
nhiên có hàm lượng các ôxít cần thiết tương đối cao.
21
21
Phụ gia hiệu chỉnh thành phần:
a - Cát (cung cấp SiO
2
)
•
Khi thiếu SiO
2
dùng phụ gia hiệu chỉnh là cát. Cát dùng làm
phụ gia hiệu chỉnh cần hàm lượng SiO
2
> 85 % , MKN < 1,5 %,
ẩm < 5 %.
b - Bôxít (cung cấp Al
2
O
3
và Fe
2
O

3
)
•
Bôxít cung cấp đồng thời Al
2
O
3
và Fe
2
O
3
, đồng thời hàm lượng
SiO
2
và CaO cũng không nhỏ.
c - Quặng sắt (pirít sắt FeS
2
):
•
Nguyên liệu có hàm lượng Fe
2
O
3
rất cao, 62 – 87%. Phần lớn
các nhà máy dùng quặng pirít sắt như nguyên liệu chính cung
cấp Fe
2
O
3
.

22
22
Phụ gia giảm tốc độ đóng rắn: thạch
cao (CaSO
4
.2H
2
O)
•
Thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O) chiếm khoảng 5% khối lượng XMP,
là phụ gia làm giảm tốc độ đóng rắn, không thể thiếu trong
công nghệ sản xuất XMP.
•
Thạch cao hòa tan trong nước, kết hợp với các aluminát trong
dung dòch từ khoáng C
3
A tạo hợp chất hydro-sunfo-aluminát
(3CaO.Al
2
O
3
.3CaSO
4
.31H
2
O) khó hòa tan làm chậm quá trình

đóng rắn của XMP. Vì C
3
A là khoáng có tốc độ đóng rắn nhanh
nhất trong XMP, nên lượng thạch cao dùng làm phụ gia (3 –
5%) chủ yếu phụ thuộc hàm lượng khoáng C
3
A.
•
Việt Nam không có mỏ thạch cao, phải nhập từ Lào, Thái lan
hoặc Trung quốc. Đây là khó khăn lớn nhất của công nghệ
sản xuất XM của ta.
23
23
Phụ gia hoạt hóa:
•
Là những phụ gia khi trộn với XMP sẽ tạo hỗn hợp CKD có tính
thủy lực.
•
Tác dụng hoạt hóa của phụ gia chủ yếu do có chứa các dạng SiO
2

và Al
2
O
3
hoặc các alumo silicát hoạt tính cao (thường ở dạng vô
đònh hình, độ phân tán cao)
•
Các chất thường dùng làm phụ gia hoạt hóa:
–

Nguyên liệu tự nhiên: diatomít, trepel, tro núi lửa, đất đá ong
–
Nguyên liệu nhân tạo: các loại xỉ lò cao, tro, mảnh gạch nung,
cao lanh nung
•
Với các phụ gia hoạt hóa, thành phần pha và khoáng đóng vai trò
quan trọng bậc nhất trong tác dụng thủy lực.
•
Phổ biến và quan trọng nhất là đất núi lửa có cấu trúc xốp, hạt mòn
hoặc cục nhỏ, gọi là puzơlan.
24
24
Tro và xỉ:
•
Tro và xỉ là phế thải của nhiều ngành công nghiệp
như luyện kim, hóa chất, năng lượng. Chúng là những
sản phẩm đã trải qua những biến đổi hóa lý ở nhiệt độ
cao, vì vậy trong thành phần có những khoáng có hoạt
tính cao, hoặc có cả những khoáng có tính kết dính.
•
Xét về mặt môi trường, việc dùng những phế thải của
công nghệ này làm sản phẩm cho một ngành công
nghiệp khác là xu hướng lớn, nhằm giảm thiểu ô
nhiễm, tiết kiệm năng lượng.
25
25
Phụ gia đầy:
•
Nhằm giảm giá thành sản phẩm, không làm hại các
tính chất cơ bản của XM. Ví dụ: cát mòn, đá vôi

hoặc đá đolomít nghiền mòn, một số loại tro, xỉ
•
(Theo TCVN: Phơ gia ®Çy gåm c¸c lo¹i vËt liƯu
kho¸ng thiªn nhiªn hc kho¸ng nh©n t¹o, thùc tÕ
kh«ng tham gia vµo hydrat ho¸ xi m¨ng, chóng chđ
u ®ãng vai trß cèt liƯu mÞn, lµm tèt thµnh phÇn h¹t
vµ cÊu tróc cđa ®¸ xi m¨ng).