Bài giảng Công nghệ xi măng - TS. Tạ Ngọc Dũng

C«NG NGHỆ XI MĂNG

TS. Tạ Ngọc Dũng


Sơ đồ công nghệ


Giới thiệu
• C«ng nghệ truyền thống. Nguyªn lý cơ bản
hầu như kh«ng thay đổi trong thời gian dài.
• Cã những tiến bộ đ¸ng kể về
+Giảm năng lượng tiªu tốn.
+Giảm cơ bản sự « nhiễm m«i trường.


Giới thiệu
• Trong khoảng 30 năm trở lại, cã sự tiến bộ đặc
biệt nhanh về:
+Kỹ thuật đốt.
+Kü thuËt nung
+Kỹ thuật nghiền


Giới thiệu
• Trước hết là sự ph¸t minh ra canxinơ, làm
tăng đ¸ng kể năng suất .
• Thứ hai là việc ph¸t triển m¸y đập trục và m¸y
nghiền đứng. Đồng thời là việc sử dụng c¸c
thiết bị ph©n ly động đời mới.
• Tiếp đã là việc ứng dụng điều khiển tự động

mọi qóa tr×nh sản xuất, làm giảm nh©n c«ng
và tăng tÝnh ổn định của hệ thống, đồng thời
cũng đem lại những sự tiết kiệm nhất định về
năng lượng..



Giới thiệu
• Về sù « nhiễm m«i trường, đ· khống chế
được:
+Lượng bụi giảm cßn 0,2÷0,3 g/kg xi măng.
+NOx cßn 1200ppm /m3 khÝ lß.
+SO2 cßn 400ppm /m3 khÝ lß.
+CO cßn 500ppm /m3 khÝ lß.
• Trong c¸c canxinơ đặc biệt, NOx <400ppm.
• Vấn đề cßn tồn tại chỉ là lượng CO2 trong khÝ
thải.
• Hướng ph¸t triển: sử dụng nhiªn liệu thay thế,


Phối liệu


N
À
H
T

Á
O

H
 
N
Ầ
H
P
 
H


CaO

• Hàm lượng 62÷69%
• Tham gia tạo tất cả c¸c
kho¸ng chÝnh của clinke
XMP
• CaOtd ảnh hưởng xấu tới
chất lượng CL và XMP
• Nhiều CaO, đãng rắn nhanh,
m¸c cao, kÐm bền trong m«i
trường x©m thực

Thành phần hoá của clinke xi măng Pooclăng


SiO2

• Hàm lượng 17÷26%
• Tham gia tạo c¸c nhãm
kho¸ng silicat (kho¸ng nãng

chảy) của clinke XMP
• Nhiều SiO2, đóng rắn chậm,
m¸c cao, bền trong m«i
trường x©m thực

Thành phần hoá của clinke xi măng Pooclăng


Al2O3

• Hàm lượng 4÷10%
• Tham gia tạo c¸c kho¸ng
nãng chảy(aluminatcanxivà
alumoferit canxi)
• Nhiều Al2O3, đóng rắn
nhanh, táa nhiÒu nhiÖt,
kÐm bÒn trong m«i tr­êng
x©m thùc, t¨ng ®é nhít pha
láng clinke

Thành phần hoá của clinke xi măng Pooclăng


Fe2O3

• Hàm lượng 0.1÷5%
• Chñ yếu tham gia tạo kho¸ng
nãng chảy alumoferit canxi
• Nhiều Fe2O3, giảm m¸c xi
măng, tăng bền trong m«i

trường x©m thực, giảm độ
nhớt pha lỏng clinke, giảm
nhiệt độ nung clinke

Thành phần hoá của clinke xi măng Pooclăng


R2O

• Gồm Na2O và K2O. Tổng
hàm lượng 0.1÷5%
• Ở nhiệt độ cao bay hơi một
phần, một phần tham gia
phản ứng tạo c¸c kho¸ng
chứa kiềm
• Nhiều R2O, giảm m¸c xi
măng, kh«ng ổn định thể
tÝch, g©y loang màu (nếu
dïng làm vữa tr¸t), ăn mßn
cốt thÐp

Thành phần hoá của clinke xi măng Pooclăng


• Hàm lượng 0÷1%
• Ở nhiệt độ cao sinh khÝ SO2 bay
ra một phần, một phần tham gia
ph¶n øng tạo c¸c kho¸ng chứa
SO3, làm gi¶m hàm l­îng một số
kho¸ng chÝnh

• Nhiều SO3, giảm m¸c xi măng, t¹o
c¸c hợp chÊt cã nhiệt độ nãng
ch¶y thÊp g©y h¹i cho hệ thống
lß (chñ yếu lß cã hệ cyclon trao
đổi nhiệt)
• Cïng với R2O g©y ảnh hưởng
xấu tới qu¸ tr×nh nung luyện cũng
nh­ tÝnh chất kho¸ng ho¸ và x©y
dựng
sau này của xi măng
Thành phần hoá c
ủa clinke xi măng Pooclăng

SO3


À
H
T

H
N

H
K
 
N
Ầ
H
 P

G
N
Á
O


• C«ng thøc ho¸ 3CaO.SiO2

C3S

• Khèi l­îng riªng 3.28g/cm3
• Hàm l­îng 40÷60%
• C3S tinh khiÕt chỉ tån t¹i
trong phßng thÝ nghiÖm.
Trong clinke c«ng nghiÖp
C3S tån t¹i d­íi d¹ng dung
dịch r¾n bÒn với tªn gäi là
AlÝt
• 54CaO.16SiO2.MgO.Al2O3
• Ca106Mg2Al(Na0.25K0.25Fe0.5)O36(Al2Si34O10
4)

Thành phần khoáng của clinke xi măng Pooclăng


C3S

• C3S tinh khiết bÒn trong vïng
nhiÖt đé 1250÷19000C, d­íi

12500C bị ph©n hñy
C3S  C2S +Ctd
• C3S tinh khiết cã tinh thể
hinh lục gi¸c ®Òu
• Kho¸ng alÝt ®ãng r¾n
nhanh, táa nhiều nhiệt,
kh«ng bền trong m«i tr­êng
x©m thùc (®Æc biÖt là m«i
tr­ờng sunphat)

Thành phần khoáng của clinke xi măng Pooclăng


C2S

Công thức hóa 2CaO.SiO2
Có 4 dạng thù hình , , ,
Khối lượng riêng của các dạng
lần lượt l 3.04; 3.40; 3.28;
2.97 g/cm3
Hm lượng 15ữ35%
C2S tinh khiết chỉ tồn tại
trong phòng thí nghiệm.
Trong clinke công nghiệp
C2S tồn tại dưới dạng dung
dch rắn bền với tên gọi l
Bêlit

Ca87MgAlFe(Na0.5K0.5)(Al2Si42O180)
ThnhphnkhoỏngcaclinkeximngPooclng

C2S

• Dạng C2S tån t¹i trong vïng
nhiÖt độ 1425÷21300C.
• Dạng ’C2S tồn tại trong vïng
nhiệt độ 830÷14250C. Dưới
8300C, chuyển về dạng C2S nếu
làm l¹nh nhanh, về d¹ng C2S nếu
làm l¹nh chËm (kÌm theo t¨ng
10% thể tÝch)
• Dạng C2S kÐm bền, tồn tại
trong vïng nhiệt độ 675÷8300C .
L­u l©u ở 6750C hoặc hạ nhiệt độ
xuống d­ới 6750C, chuyển về
dạng C2S (và tăng thể tÝch)

• Dạng C2S tồn tại trong vïng
Thành phần khoáng c
ủa clinke xi măng Pooclăng
nhiÖt
®é dưới 6750C


Khả năng kết dính (theo
quan iểm hóa học tinh thể)
giảm dần từ dạng tới
Ch có dng v có thể
tồn tại trong điều kiên thư

ờng. Ch dạng l cn.
Các bin pháp ổn nh dng
:
+Lm lnh nhanh
+ To dung dch rn bn,
nền l C2S. ó l Bêlit
Bêlit ít tỏa nhiệt, mác cao,
bn trong môi trường xâm
thựcaclinkeximngPooclng
Thnhphnkhoỏngc

C2S


C xA y

• Gồm một dãy dung dịch rắn (C3A,
C5A3, C12A7, CA, CA2, CA6), trong
đó chủ yếu là C3A
• Công thức hoá 3CaO.Al2O3
• Khối lượng riêng 3.04g/cm3
• Hàm lượng 5÷15%
• C3A tinh khiết chỉ tồn tại trong
phòng thí nghiệm. Trong clinke
công nghiệp trong mạng lưới C 3A
còn hoà tan nhiều ôxít khác
• Na6K2Ca78Mg4(Al44Fe8Si7O180)
• C3A đóng rắn nhanh, toả nhiều
nhiệt, không bền trong môi
trường xâm thực

Thành phần khoáng của clinke xi măng Pooclăng


CxAyFz

• Gồm một dãy dung dịch rắn
(từ C6A2F tới C6AF 2), trong
đó chủ yếu là C4AF
• Công

thức

hoá

4CaO.Al2O3.Fe2O3

• Khối lượng riêng 3.77g/cm3
• Hàm lượng 10÷18%
• C4AF đóng rắn chậm, cường
độ không cao, bền trong môi
trường xâm thực
Thành phần khoáng của clinke xi măng Pooclăng


• Gồm các khoáng KC23S 12
(gốc C2S) và NC8A3 (gốc
C3A)

Khoáng 

chứa  • Công thức hoá
K O.23CaO.12SiO và
kiềm Na O.8CaO.3Al O
2

2

2

2

3

• Sự h×nh thành c¸c kho¸ng
chứa kiềm làm giảm hàm
lượng c¸c kho¸ng silic¸t, tăng
v«i tự do
12C3S + K  KC23S 12 + 13Ctd
(1)
Thành phần khoáng của clinke xi măng Pooclăng
12C2S + K  KC23S 12 + Ctd


• Cứ 1% K2O tạo ra khoảng
20% KC23S 12 và làm giảm
khoảng 20% (C3S +C2S)

Khoáng 
chứa  • Cứ khoảng 1% Na O tạo ra
khoảng 10% NC A và làm

kiềm giảm khoảng 10% C A
2

8

3

3

• Khi nung cã mặt CaSO4 c¸c
kho¸ng chứa kiềm bị ph©n
huỷ
• Kho¸ng chứa kiềm làm xi
măng đãng rắn kh«ng ổn
địnhủa clinke xi măng Pooclăng
Thành phần khoáng c