CNVLĐC phần SilicatCNVLĐC phần silicat XI MĂNG

Biên soạn: Huỳnh Ngọc Minh

1


KHÁI NiỆM CHUNG VỀ XI MĂNG

2


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Chất kết dính
Chất kết dính (CKD) là những chất

hoặc hợp chất có khả năng tự rắn
chắc, động thời liên kết một hệ khác
(sợi hoặc hạt) thành khối vững chắc.
Lực tương tác giữa hai vật liệu để
chúng kết dính với nhau có thể là:




Lực cơ học (ma sát),
Lực hóa học (liên kết do phản ứng hóa học),
Những liên kết lý học đặc biệt khác (lực hạt phân
tán, lực Van-der Van, lực tónh điện, cảm ứng...).

Thông thường, để liên kết bền, phải

có nhiều dạng tương tác cùng tác

dụng.
3


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Phân loại chất kết dính vô cơ

4


XI MĂNG POÓC LĂNG (PORLAND)

September 14, 2017

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

5


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Xi măng Pooc lăng (Porland)
Xi măng porland (PC: Porland cement), Xi măng Porland

hỗn hợp (PCB: Blended porland cement), Clinker là gì?
Xi măng Porland (PC: Porland cement)
là bột vô cơ có tính kết dính thủy lực, sản phẩm
nghiền mòn của hỗn hơp clinker XMP và phụ gia thạch
cao (3-5% kl clinker)
PC = PC clinker + gypsum (3-5%)
Xi măng hỗn hợp (PCB: Blended porland cement)

là sản phẩm nghiền mòn của xi măng Porland và
những phụ gia khác (phụ gia đầy, phụ gia hoạt tính,...)
PCB = PC + aditivities ( 20 – 40%)
Clinker là bán thành phẩm trong quá trình sản xuất
XMP: có được bằng cách nung kết khối hh nguyên
liệu tự nhiên như đá vôi, đất sét quặng sắt ở
nhiệt độ cao (14500C) sau đó làm nguội nhanh.
6


SƠ ĐỒ QTCN ĐƠN GiẢN

September 14, 2017

7


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Xi măng Pooc lăng (Porland)
Clinker

September 14, 2017

8


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Clinker XMP: thành phần hóa
CaO: 62 – 67%,
SiO2: 20 – 24%,

Al2O3: 4 – 7%,
Fe2O3: 2 – 5%.

Do nguyên liệu dùng
trong công nghệ XMP
là những nguyên
liệu tự nhiên, nên
trong
thành
phần
clinker
luôn
có
những tạp chất.
September 14, 2017

Để đảm bảo tính chất
cần thiết của XM,
các ôxít tạp chất
phải nằm trong giới
hạn cho phép, ví dụ:
MgO ≤ 5% ,
TiO2 ≤ 0,3 %,
Mn2O3 ≤ 1,5 %,

≤ 1,5 % (tính theo
Na2O).

R2O

SO3:0,1 – 1,5%
P2O5: 0 – 1,5%

99


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Clinker XMP: thành phần pha
Tính chất của clinker và XMP do
thành phần pha (các loại khoáng
và pha thủy tinh) của chúng
quyết đònh:
C3S: 40 – 60% (khoáng alít: 3CaO.SiO2),
C2S: 15 – 35% ( khoáng belít: 2CaO.SiO2),
C3A: 4 – 14% ( tri-canxi aluminát: 3CaO.Al2O3),
C4AF:

10
–
18%
4CaO.Al2O3.Fe2O3).

(alumo-ferít

canxi:

Ngoài ra còn pha thủy tinh (15-25%), các

ôxyt tự do chưa phản ứng hết và các
khoáng

khác.
September
14, 2017
10
10


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
tính chất các pha
Alite (40-60%)

là dung dòch rắn khoáng

gốc là C3S
 Khoáng chính tạo cường độ của XMP.
 C3S đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt.

Belite là dung dòch rắn khoáng gốc là

C2 S
 Dạng thù hình cần thiết trong clinker XMP là β-C2S (15 –

35%) có tính kết dính, phát triển cường độ chậm ở
giai đoạn đầu, nhưng sau đó cho cường độ khá cao.
 β-C2S tỏa ít nhiệt khi đóng rắn. Trong kỹ thuật sản
xuất clinker XMP cần làm nguội clinker rất nhanh ở
khoảng 6750C, nhằm tránh sự biến đổi β-C2S thành γ
- C2S, là khoáng không có tính kết dính.
September 14, 2017

11
11


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
tính chất các pha
Tri-canxi aluminát C3A (4-14%)
 Đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, không bền

trong môi trường xâm thực.
 Dùng phụ gia thạch cao CaSO4.2H2O để hạn chế
tốc độ đóng rắn của C3A.

Alumo-ferít canxi C4AF (10 – 18%):
 dễ hòa tan trong nước, ít tỏa nhiệt.
 Đóng rắn nhanh tạo cường độ ban đầu nhanh,

nhưng sau đó cường độ không cao, chòu ăn
mòn tốt.

September 14, 2017

12
12


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
tính chất các pha
Pha thủy tinh trong clinker (15–25%):
 pha lỏng cần thiết để nung luyện clinker

(clinker kết khối

tốt, tạo điều kiện hình thành khoáng C3S).
Khi làm nguội nhanh, pha lỏng sẽ chuyển thành pha

thủy tinh trong clinker. Nhờ vết nứt tế vi trong pha thủy
tinh, clinker dễ nghiền hơn, hoạt tính pha thủy tinh rất cao,
dễ hydrát hóa.

Ngoài ra, trong clinker XMP còn những

khoáng khác
và một lượng ôxít tự do, chưa phản ứng
hết trong quá trình nung luyện. Trong số đó,
không mong muốn nhất là CaO (khống chế
1 – 2%) và MgO tự do, càng ít càng tốt (bé
hơn 4 – 6%, tùy tiêu chuẩn mỗi quốc gia).
September 14, 2017

13
13


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
tính chất các pha

September 14, 2017

14

14


KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG
Các thơng số kỹ thuật của XMP
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.

Khả năng đóng
rắn
Mác xi măng
Khối lượng thể
tích
Khối lượng riêng
Độ mòn bột xi
măng
Lượng chất mất
khi nung (MKN)
Độ ổn đònh thể
tích

September 14, 2017

8. Lượng nước

tiêu chuẩn
9. Lượng vôi (CaO)
tự do và MgO
tự do
10.Nhiệt tỏa ra
khi đóng rắn
11.Độ bền hóa
12.Thời gian bảo
quản, sử dụng
16
16


TCVN
6260:199
7
2- Tính
chất cơ
lý

XM PCB

Tên chỉ tiêu

PCB 30

1- Độ ổn đònh thể tích
xác đònh theo phương
pháp Le Chartelier, (mm)
2- Giới hạn

(N/mm2), min

bền

PCB 40

TCVN
≤ 10,0

≤ 10,0

nén

- Sau 3 ngày đêm
- Sau 28 ngày đêm

Phương
pháp
thử

6017-1995
ISO93971989
TCVN

≥ 16,0

≥ 18,0

≥ 30,0

≥ 40,0

≥ 2700

≥ 2700

≤ 12

≤ 12

6016-1995
ISO 6791989

3- Độ nghiền mòn
- Bề mặt riêng xác đònh
theo phương pháp Blain
(cm2/g)
- Lượng sót sàng 0,08 mm
(%)
4- Thời gian đông kết
- Bắt đầu không sớm
hơn ( phút )
- Kết thúc, không muộn

TCVN
4030-85

TCVN
45
375

6017-1995
ISO939737


TCVN 6260:1997
1- Thành phần khoáng, hóa
Mức (%)
Tên chỉ tiêu

PCB 30

PCB 40

1- Tổng hàm lượng phụ gia hoạt tính,

≤ 40

≤ 40

đầy, công nghệ (% khối lượng)

20,0

29,0

1,0

1,0

Phương
pháp thử

Trong đó:
- Hàm lượng phụ gia đầy

TCVN 141:86

- Hàm lượng phụ gia công nghệ
2- Hàm lượng MgO (%)

≤ 5,0

≤ 5,0

3- Hàm lượng SO3 (%)

≤ 3,5

≤ 3,5

38


QTCNSX XMP
Các phương pháp sản xuất XMP
Theo nguyên lý hoạt động của lò nung:
 Xi măng lò đứng
 Xi măng lò quay
Theo độ ẩm của phối liệu khi đưa vào lò

nung: 4 pp:
 Phương pháp khô (0,5-1%: khô)
 Phương pháp bán khô (10-12%).
 Phương pháp bán ướt (16-21%).
 Phương pháp ướt (28-43%: bùn).

Ở VN:
Phương pháp khô (< 1%)
Phương pháp bán khô (12 – 18%: dạng viên).
Phương pháp ướt (18 – 45%: dạng bùn past)
September 14, 2017

40
40


QTCNSX XMP
Pp bán khơ lò đứng
Phối

liệu vào lò được vê thành viên
(10÷ 20mm) với độ ẩm 12÷ 16% cho vào nung
trong lò đứng.
Nhiên liệu than cũng được tạo viên (2÷ 5mm),
đổ chung lẫn vào viên phối liệu. Tốt nhất là
dùng than cốc hoặc than antraxit (ít tro, ít chất
bốc tạo lửa ngắn). Than cháy truyền nhiệt
gần như trực tiếp cho viên phối liệu, vì vậy,
hiệu suất nhiệt rất cao.

Để tránh pha lỏng tạo thành quá nhiều ảnh
hưởng không tốt tới sự thông gió, hại tường
lò, phối liệu XMP theo phương pháp bán khô
có modul silic cao, modul nhôm MA = 1,5÷ 1,7, hệ
số bão hòa vôi tương đối thấp (KH =
0,86÷ 0,88).
41


QTCNSX XMP
Pp bán khơ lò đứng
Nhược điểm:

Chất
lượng
clinker
thấp, kém ổn đònh,
năng suất thấp, ô
nhiễm môi trường.
Ưu điểm:
Vốn đầu tư thấp, dễ
thay đổi công nghệ,
dễ thay đổi chủng
loại sản phẩm.
 Ở Việt Nam, XM lò
đứng của các đòa
phương cho sản lượng
khoảng 2,5 – 3 triệu
tấn
XMP/năm

sẽ
không được đầu tư
tiếp tục.
42


III – 2 – SƠ ĐỒCÔ
NG NGHỆSẢ
N XUẤ
T XMP PHƯƠNG PHÁ
P ƯỚ
T
ĐÁVÔ
I

ĐẤ
T SÉ
T

(Nổmìn)

(mú
c, xú
c)

ô
tô

QUẶ
NG SẮ

T
(FeS2)

Bă
ng tả
i, bơm

Đậ
p nghiề
n

H2O

Bểbừ
a bù
n

Silo chứ
a
Câ
n

Kho chứ
a

Bểchứ
a
Câ
n, bơm

Câ
n

Cá
t

MÁ
Y NGHIỀ
N BI ƯỚ
T

Bểchứ
a
-điề
u chỉ
nh
-tồ
n trữ

Nhiê
n liệ
u
-Than mòn,
-Dầ
u

Sấ
y
Bơm

LÒ
QUAY
(1450 0C)

Clinker
12500C

Xuấ
t
clinker

Là
m nguộ
i nhanh
-Thiế
t bòhà
nh tinh
-Thiế
t bòkiể
u ghi

Clinker, 1000C
Nghiề
n sơ bộ

Phụgia
-Thạch cao

Silo
(ủ

û
)

-Đấ
t, đánú
i lử
a

MÁ
Y NGHIỀ
N MỊN
(nghiề
n bi, nghiề
n đứ
ng)

Ximă
ng

Silo
chứ
a

Đó
ng bao
Tiê
u thụ

43

QTCNSX XMP
Pp
ướt
lò
quay


Phối liệu được nghiền ướt thành dạng bùn
(past, độ ẩm tới 45%), đi vào lò quay từ
đầu phía trên (đầu cao của lò).
Lò quay là ống trụ dài 120 –150 m, đường
kính 2,4 – 4m, đặt nghiêng 4 – 60, quay với tốc
độ 40 - 70 m/s. Nhiên liệu (bột than, dầu,
khí) phun vào đốt trong lò theo hướng ngược
với chiều chuyển động của phối liệu.
Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt trong lò
quay, người ta thường lắp thêm các thiết bò
trao đổi nhiệt phía trong lò như xích sắt,
thiết bò trao đổi nhiệt bằng gốm...

44


QTCNSX XMP
Pp ướt lò quay
Phương pháp ướt chỉ còn áp dụng khi
nguyên liệu khai thác ban đầu có độ ẩm
rất cao, nguyên liệu cung cấp CaO không
cứng, dễ tạo huyền phù khi nghiền ướt

(đất sét từ sông, hồ, đầm lầy; đá vôi
từ vỉa ngầm có độ ẩm rất cao)
Nhược điểm:
Lò phải dài đủ để mất nước, năng
lượng tiêu tốn cao, môi trường không
đảm bảo.
Ưu điểm:
Cho XM có chất lượng cao do quá trình
nghiền ướt cho độ mòn và độ đồng nhất
phối liệu cao.


45


QTCNSX XMP
Pp khơ lò quay
nhằm tăng hiệu quả trao đổi nhiệt ở mức cao

nhất trong lò quay nung clinker XMP.
Các quá trình biến đổi hóa lý của phối liệu
khô (độ ẩm < 1%) xảy ra chủ yếu ở pha rắn
(sấy, đốt nóng, phân hủy cácbonát canxi) được
thực hiện trong những thiết bò đặc biệt gọi là
hệ thống trao đổi nhiệt kiểu treo. Phần phản
ứng pha lỏng (tạo pha lỏng, kết khối tạo clinker,
làm nguội) thực hiện nốt trong phần lò quay.
Nhược điểm:
Trước đây, chất lượng có thấp hơn phương pháp
ướt.

Ưu điểm: lò quay được giảm bớt chiều dài (còn
khoảng 60 –80m), năng lượng tiết kiệm hơn nhiều
so với nung clinker bằng phương pháp ướt. Vấn
đề môi trường cũng được coi là dễ giải quyết
hơn.
46


II – 3 – SƠ ĐỒCÔ
NG NGHỆSẢ
N XUẤ
T XMP PHƯƠNG PHÁ
P KHÔ
:
ĐÁVÔ
I

ĐẤ
T SÉ
T

PHỤGIA
FeS2

Nổmìn,
khoan

Nghiề
n trục

Đậ
p nghiề
n

Kho chứ
a

Đậ
p , nghiề
n

Kho chứ
a

câ
n

Kho chứ
a
câ
n

câ
n

SẤ
Y NGHIỀ
N
LIÊ
N HP

câ
n

CÁ
T

Nế
u cầ
n bổsung

SILO CHỨ
A
(đồ
ng nhấ
t hó
a phố
i liệ
u)

Nhiê
n liệ
u

LÒNUNG
(14500C)

clinker
MÁ
Y LÀ

M
NGUỘ
I

Thạch cao

Đậ
p, nghiề
n
Nghiề
n sơ bộ

Phụgia
Silo ủclinker
Câ
n

Xuấ
t clinker

Đậ
p nghiề
n
Câ
n

NGHIỀ
N MỊN

Đó

ng bao
Tiê
u thụ

47