bào thuyết trình công nghệ silicat đề tài lịch sử phát triển xi măng và các loại khoáng trong xi măng

Đề tài: Lịch sử phát triển Xi măng và các loại
Đề tài: Lịch sử phát triển Xi măng và các loại
khoáng trong Xi măng
khoáng trong Xi măng
Nhóm 7
Nhóm 7
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM
KHOA HÓA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Phan Văn Hà

Đinh Nguyễn Hồng Hải

Hoàng Minh Hải

Trần Công Hải

Trần Quang Hạnh
Lịch sử phát triển của
Lịch sử phát triển của
Xi măng
Xi măng

Từ xa xưa, con người đã biết dùng những vật
liệu đơn sơ như đất sét, đất bùn nhào rác, dăm
gỗ, cỏ khô băm …để làm gạch, đắp tường, dựng
vách cho chỗ trú ngụ của mình.

Người Ai Cập đã dùng vôi tôi làm vật liệu chính.


Người Hy Lạp trôn thêm vào vôi đất núi lửa ở
đảo Santorin.

Người La Mã thêm vào loại tro – đất núi lửa
Vésuve miền Puzzolles.

Vào năm 1750, kỹ sư Smeaton người Anh,
nhận nhiệm vụ xây dựng ngọn hải đăng
Eddystone.

Ông đã thử nghiệm dùng lần lượt các loại vật
liệu như thạch cao, đá vôi, đá phún xuất… Và
ông khám phá ra rằng loại tốt nhất đó là hỗn
hợp nung giữa đá vôi và đất sét.

Đến năm 1812, một người Pháp tên Louis
Vicat hoàn chỉnh điều khám phá của Smeaton,
bằng cách xác định vai trò và tỷ lệ đất sét trong
hỗn hợp vôi nung nói trên. Và thành quả của
ông là bước quyết định ra công thức chế tạo xi
măng sau này.

Năm1824, một người Anh tên Joseph Aspdin lấy bằng sáng
chế xi măng (bởi từ latinh Caementum : chất kết dính), trên cơ
sở nung một hỗn hợp 3 phần đá vôi + 1 đất sét.

20 năm sau, Isaac Charles Johnson đẩy thêm một bước nữa
bằng cách nâng cao nhiệt độ nung tới mức làm nóng chảy một
phần nguyên liệu trước khi kết khối thành “clinker”.


Bắt đầu là việc khởi công xây dựng nhà máy xi
măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1889.

Là cái nôi đầu tiên của ngành xi măng Việt Nam.

Trải qua một thời gian, với lực lượng cán bộ, công
nhân gần 50.000 người, ngành sản xuất xi măng
Việt Nam đã làm nên những thành tựu to lớn.

Đến nay ngành xi măng nước ta đã có thêm hàng
loạt những thương hiệu nổi tiếng như: Xi măng Bỉm
Sơn nhãn hiệu Con Voi, xi măng Hoàng Thạch
nhãn hiệu con Sư Tử, xi măng Hà Tiên II, Bút Sơn,
Hoàng Mai, Tam Điệp, Nghi Sơn, Chinh Phong
Các loại khoáng trong
Các loại khoáng trong
Xi măng
Xi măng

Alite

Belite

Chất trung gian

Celite

Các khoáng khác


Tên gọi: Calcium Silicate.

Công thức: 3CaO.SiO
2
(C
3
S).

Cấu trúc: dạng hình lục giác, màu trắng, d =
3.15 - 3.25 g/cm
3
,

kích thước 10-250 µm.

Là khoáng silicate quan trọng của clinker xi
măng Portland, chiếm 60-65% trong clinker.

Alite cho xi măng cường độ cao, đóng rắn
nhanh và toả nhiều nhiệt.

CaO là oxide chính thứ
nhất trong xi măng
Portland.

CaO đóng vai trò làm cho
hồ xi măng đóng rắn
nhanh, mác cao và toả

nhiều nhiệt. Tuy nhiên,
chính điều này lại làm xi
măng kém bền trong môi
trường nước và Sulfate.
Oxide Mass (%)
CaO 71.6
SiO
2
25.2
Al
2
O
3
1.0
Fe
2
O
3
0.7
MgO 1.1
Na
2
O 0.1
K
2
O 0.1
P
2
O
5

0.2

SiO
2
là oxide chính thứ
hai trong clinker.

SiO
2
đóng vai trò làm cho
xi măng đóng rắn chậm
trong những ngày đầu,
toả nhiệt ít, sản phẩm bền
trong môi trường nước và
Sulfate
Oxide Mass (%)
CaO 71.6
SiO
2
25.2
Al
2
O
3
1.0
Fe
2
O
3
0.7

MgO 1.1
Na
2
O 0.1
K
2
O 0.1
P
2
O
5
0.2

Bột oxit nhôm, oxit sắt đóng
vai trò giúp xi măng tạo
thành dung dịch rắn có hoạt
tính cao và bền vững.

Al
2
O
3
làm giảm độ nhớt pha
lỏng, gây cản trở quá trình
tạo khoáng C
3
S

Fe
2

O
3
giúp sản phẩm đóng
rắn ở giai đoạn đầu, bền
trong môi trường sulfate và
nước.
Oxide Mass (%)
CaO 71.6
SiO
2
25.2
Al2O3 1.0
Fe2O3 0.7
MgO 1.1
Na2O 0.1
K2O 0.1
P2O5 0.2

P
2
O
5
chiếm lượng nhỏ nhưng
có tác dụng làm chậm quá
trình đóng rắn của sản phẩm.

Na
2
O + K
2

O: luôn có trong xi
măng, nhưng sự có mặt của
nó làm tốc độ đóng rắn kém
ổn định, tạo ra các vết loang
trong sản phẩm. Hàm lượng
kiềm cho phép <5%.
Oxide Mass (%)
CaO 71.6
SiO
2
25.2
Al2O3 1.0
Fe2O3 0.7
MgO 1.1
Na2O 0.1
K2O 0.1
P2O5 0.2

MgO là thành phần có hại
trong xi măng.

Hàm lượng cho phép của
MgO trong clinker <5%.

Nhưng khi MgO nằm
trong pha thuỷ tinh clinker
thì không gây ảnh hưởng
tới chất lượng sản phẩm.
Oxide Mass (%)
CaO 71.6

SiO
2
25.2
Al2O3 1.0
Fe2O3 0.7
MgO 1.1
Na2O 0.1
K2O 0.1
P2O5 0.2
•
Tên gọi: Dicalcium Silicate.
•
Công thức: 2CaO.SiO
2
(C
2
S).
•
Thành phần khoáng:
•
Belite đóng rắn tương đối chậm, bền trong môi trường
nước và nước khoáng.
•
Belite chiếm 20-25% trong clinker xi măng
•
Belite có 4 dạng thù hình: αC
2
S, α
’
C

2
S, βC
2
S, γC
2
S.
•
αC
2
S bền ở 1425 - 2130
0
C, ở nhiệt độ thấp hơn 1425
0
C nó sẽ chuyển thành α
’
C
2
S.
•
α
’
C
2
S bền ở khoảng nhiệt độ 830 – 1425
0
C ở nhiệt độ
thấp hơn 830
0
C, nó sẽ chuyểnthành γC
2

S.

TiO
2
do đất sét mang vào, nó
lẫn trong clinker một hàm
lượng rất nhỏ (< 0.3%).

Người ta nghiên cứu rằng nếu
thay SiO
2
bằng TiO
2
từ 4-5%
không làm ảnh hưởng tới chất
lượng sản phẩm, còn nếu hàm
lượng > 5% sẽ làm giảm
cường độ cơ học của xi măng.
Oxide Mass (%)
CaO 63.5
SiO
2
31.5
Al
2
O
3
2.1
Fe
2

O
3
0.9
MgO 0.5
SO
3
0.1
Na
2
O 0.1
K
2
O 0.9
TiO
2
0.2
P
2
O
5
0.2
γC
2
S không có tính chất kết dính, không tác
dụng với nước. Thực tế chỉ ở một số điều kiện
đặc biệt thì γC
2
S mới có tính chất kết dính
nhưng rất yếu.


βC
2
S không bền ở nhiệt độ cao, cấu trúc của nó
chỉ ổn định ở nhiệt độ thường

Chất trung gian (chất đệm) nằm giữa các tinh thể
Alite và Belite, chiếm 1-5%.

Chất trung gian:

Tetracalcium Alumino Ferrite: 4CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
,

Aluminate Calcium: CaO(Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
).


Tất cả các khoáng này khi nung ở nhiệt độ cao sẽ
chuyển thành trạng thái lỏng.
•
Tên gọi: Tricalcium Aluminate.
•
Công thức: 3CaO.Al
2
O
3
(C
3
A).


•
Tính chất kết dính, đóng rắn nhanh, toả nhiệt
nhiều, kém bền nước.
•
Trong clinker xi măng, Celite chiếm 5-12%.

Các khoáng chứa kiềm: K
2
O.23CaO.12SiO
2
,
Na
2
O.8CaO.3SiO
2
.


Các khoáng này không có lợi vì nó làm tốc độ
đóng rắn của xi măng không ổn định, bề mặt
sản phẩm có vết loang.

Calcium Sulfate (CaSO
4
).



CaSO
4
tác dụng với C
3
S thành
C
3
A.Al
2
O
3
.CaSO
4
khiến cấu trúc của C
3
S bền
vững khi làm lạnh.