Nghiên cứu sử dụng phế thải xúc tác cracking FCC của nhà máy lọc dầu dung quốc làm phụ gia khoáng để cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông

1

ðại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA
--------------------

HỒ ðĂNG KHOA

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI XÚC TÁC
CRACKING FCC CỦA NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG
QUẤT LÀM PHỤ GIA KHĨANG ðỂ CẢI THIỆN MỘT
SỐ TÍNH CHẤT CƠ LÝ BÊ TÔNG
Chuyên ngành: VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 07 năm 2009

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


2

CƠNG TRÌNH ðƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA
ðẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: TS. Mai Ngọc Tâm
Cán bộ chấm nhận xét 1:.................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:.................................................................................
Luận văn thạc sĩ ñược bảo vệ tại HỘI ðỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN

THẠC SĨ
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . . . tháng . . . . năm . . . . .

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


3

LỜI MỞ ðẦU

Sau khoảng thời gian theo học ngành Vật liệu và cấu kiện xây dựng, cùng
những chuyến ñi tham quan thực tế, tơi đã có được vốn kiến thức quý báu về vật
liệu và công nghệ vật liệu xây dựng. Tôi xin chân thành cảm ơn Quý Thầy Cô
Trường ðại học Bách Khoa, Khoa Kỹ Thuật Xây Dựng – Bộ Môn Vật Liệu Xây
Dựng, Trung tâm Vật liệu xây dựng Miền Nam - phịng thí nghiệm vật liệu xây
dựng LAS 165, phịng thí nghiệm Cơng ty Cổ phần Bê tông ly tâm Thủ ðức … ðặc
biệt, tôi xin cảm ơn TS. Mai Ngọc Tâm ñã hướng dẫn và giúp đỡ tơi hịan thành
Luận văn này.
Do thời gian và kiến thức có hạn, cho nên Luận văn chắc chắn sẽ cịn nhiều
thiếu sót. Vì vậy, tơi kính mong q Thầy Cơ, q anh chị và các bạn đồng nghiệp
góp ý ñể tôi khắc phục và nâng cao kiến thức.
Một lần nữa, tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô và các bạn ñồng nghiệp.

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


4

ðẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ðẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
ðộc lập – Tự do – Hạnh phúc

LUẬN VĂN THẠC SỸ

Họ và tên học viên: HỒ ðĂNG KHOA
Ngày, tháng, năm sinh: 17/09/1982

Phái: NAM
Nơi sinh: BR-VT

Chuyên ngành: VẬT LIỆU VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU XÂY DỰNG
MSHV: 01907557
Khóa (năm trúng tuyển): 2007
Họ tên cán bộ hướng dẫn: TS. MAI NGỌC TÂM
I.

TÊN ðỀ TÀI:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI CRACKING XÚC TÁC FCC CỦA
NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT LÀM PHỤ GIA KHĨANG CẢI THIỆN
TÍNH CHẤT BÊ TÔNG

II.

NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
1. Nhiệm vụ :
Nghiên cứu sử dụng phế thải xúc tác cracking FCC của nhà máy lọc dầu

Dung Quất làm phụ gia khóang để cải thiện một số tính chất bê tơng
2. Nội dung :
MỞ ðẦU
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
CHƯƠNG 2.CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TS. MAI NGỌC TÂM

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


5

MỤC LỤC

MỞ ðẦU ....................................................................................................Trang 8
CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN...........................................................................11

1.1. ðặt vấn ñề :.............................................................................................11
1.1.1. Bản chất của xúc tác FCC ...............................................................11
1.1.2. Công nghệ FCC : .............................................................................16
1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng phế thải xúc tác cracking (FCC) của nhà
máy lọc dầu trên thế giới và trong nước :...........................................................19

1.3. Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu: ....................................22
1.3.1. Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu: .......................................................22
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu :................................................................23
CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI ..........................................24
2.1. Q trình hóa học khi đóng rắn ximăng :.................................................24
2.2. Ảnh hưởng của phụ gia khóang họat tính đến hỗn hợp bê tơng :..............35
2.2.1. Khái niệm: .......................................................................................37
2.2.2. Phân loại phụ gia khống hoạt tính:..................................................37
2.2.3. Ảnh hưởng phụ gia khống hoạt tính đến tính chất bê tơng: .............39
2.2.4. Các loại phụ gia khống thường gặp: ...............................................39
2.2.5. Ảnh hưởng trên hỗn hợp bê tông:.....................................................42
2.2.5.1. Lượng nước yêu cầu : ...............................................................42
2.2.5.2. Tính cơng tác: ...........................................................................42
2.2.5.3. Sự tách nước và phân tầng: .......................................................42
2.2.5.4. Hàm lượng khí:.........................................................................43
2.2.5.5. Nhiệt thủy hóa: .........................................................................43
2.2.5.6. Thời gian ninh kết:....................................................................43
2.2.5.7. Khả năng bơm: .........................................................................44
2.2.5.8. Biến dạng dẻo đàn hồi:..............................................................44
2.2.5.9. Thời gian đóng rắn:...................................................................44
2.2.6. Ảnh hưởng đến tính chất của bê tơng đóng rắn:................................45
2.2.6.1. Cường độ: .................................................................................45
2.2.6.2. Khả năng chống tác động và ăn mịn:........................................46
2.2.6.3. ðộ bền băng giá:.......................................................................46
2.2.6.4. Co ngót và độ rỗng: ..................................................................46
2.2.6.5. Khả năng chống thấm và hút nước: ...........................................46
2.2.6.6. Phản ứng kiềm-cốt liệu: ............................................................46
2.2.6.7. ðộ bền sulfat: ...........................................................................48

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


6

2.2.6.8. Ăn mịn cốt thép : .....................................................................49
2.2.6.9. ðộ bền hố học: ........................................................................49
2.2.6.10. Màu bê tông: ............................................................................50
CHƯƠNG 3.PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .....................................................51
3.1. Nguyên vật liệu sử dụng:.........................................................................51
3.1.1. Xi măng : .........................................................................................51
3.1.2. Cát : .................................................................................................52
3.1.3. ðá 1x2 : ...........................................................................................53
3.1.4. Nước :..............................................................................................54
3.1.5. Phụ gia siêu dẻo : .............................................................................54
3.1.6. Phụ gia khóang họat tính :................................................................54
3.2. Phương pháp nghiên cứu :.......................................................................54
3.2.1. Xác ñịnh ñộ họat tính (độ hấp thụ vơi) của phế thải cracking xúc tác
theo tiêu chuẩn TCVN 3735:1982..................................................................54
3.2.2. Xác ñịnh chỉ số cường ñộ hoạt tính của xúc tác FCC theo tiêu chuẩn
TCVN 6016: 1995 .........................................................................................57
3.2.3. Thiết kế cấp phối Mác 25MPa , 35MPa, 45MPa và 55MPa (mẫu
vuông 15x15x15cm). .....................................................................................58
3.2.4. Thiết kế một số mẫu bê tơng sử dụng Silicafume để đối chứng với
mẫu dùng phụ gia phế thải FCC.....................................................................58
3.2.5. Tiến hành chụp và phân tích cấu trúc của các mẫu bê tơng đối chứng
và mẫu bê tơng có phụ gia họat tính ñể nhận thấy sự ảnh hưởng của phụ gia
họat tính FCC trong bê tông. Sử dụng 2 phương pháp : phương pháp phân tích
Rơnghen (Xray) và phương pháp chụp kính hiển vi ñiện tử quét (SEM). .......58

CHƯƠNG 4.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .......................................................64
4.1. Phụ gia khống FCC: ..............................................................................64
4.1.1. Hình dạng mẫu FCC : ......................................................................64
4.1.2. Cấu trúc của FCC qua kính hiển vi:..................................................64
4.1.3. Khối lượng riêng FCC: ....................................................................65
4.1.4. Thành phần hạt FCC: .......................................................................65
4.1.5. Thành phần hóa FCC : .....................................................................66
4.1.6. Ảnh chụp Rơnghen FCC : ................................................................67
4.1.7. ðộ hút vơi : ......................................................................................68
4.1.8. Cường độ hoạt tính : ........................................................................72
4.1.9. Nghiên cứu ảnh hưởng của FCC ñến hỗn hợp Bê tông: ....................72
4.1.9.1. Cấp phối thiết kế :.....................................................................72
4.1.9.2. Cường ñộ 3 ngày :.....................................................................76
4.1.9.3. Cường ñộ 7 ngày :.....................................................................81
4.1.9.4. Cường ñộ 28 ngày :...................................................................84
4.1.9.5. Tổng hợp cường ñộ 3,7 và 28 ngày các cấp phối :.....................88
4.1.9.6. Ảnh hưởng ñến ñộ sụt :.............................................................91
4.1.9.7. Ảnh hưởng ñến khối lượng thể tích hỗn hợp Bê tơng: ...............95

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


7

4.1.9.8. Ảnh hưởng ñến khả năng chống thấm: ......................................97
4.1.9.9. Ảnh hưởng đến thời gian ninh kết hỗn hợp bê tơng:................ 100
4.1.10. Nghiên cứu cấu trúc bê tông:.......................................................... 102
4.1.10.1. Phương pháp Rơnghen : ......................................................... 102

4.1.10.2. Phương pháp chụp SEM :....................................................... 110
CHƯƠNG 5.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................. 123
TÀI LIỆU THAM KHẢO...………………………………………………………125
LÝ LỊCH TRÍCH NGANG ………………………………………………………127

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


8

MỞ ðẦU
Trãi qua hơn thế kỷ và cho ñến tận bây giờ bê tông vẫn là vật liệu không thể
thay thế bởi những tính năng vượt trội của nó (như ñộ bền, giá thành rẻ…), ñặc biệt
là khi kết hợp với cốt thép thành Bê tơng cốt thép đã nâng lên một tầm cao mới về
khả năng chịu lực của vật liệu.
Nói về bê tơng và những nghiên cứu về lọai vật liệu này cho đến nay vẫn
ln là những ñề tài cuốn hút biết bao nhà khoa học trên thế giới và trong nước.
Nhờ đó các tính năng của bê tơng đã ngày càng được cải thiện đáng kể. Một trong
số những nghiên cứu phải kể đến đó là sử dụng các phế thải của các nhà máy công
nghiệp và nơng nghiệp để sử dụng lại dùng cho bê tơng. Những phế thải này thường
ở dạng bột và được gọi là “phụ gia khóang nhân tạo” cho bê tơng. Có thể kể đến
một số phế thải đã được sử dụng phổ biến như Silicafum – phế thải của nhà máy sản
xuất silicon; Tro bay – phế thải của nhà máy Nhiệt điện; Xỉ hạt lị cao – phế thải
trong ngành luyện kim hay tro trấu – phế thải của ngành nông nghiệp. Việc tái sử
dụng những phế thải này khơng những giải quyết được vấn đề mơi trường mà cịn
nhằm mang lại những hiệu quả bất ngờ khi nó cải thiện được một số tính chất bê
tơng, làm cho bê tơng tốt hơn. Các lọai phụ gia khóang nhân tạo này khi sử dụng
trong hỗn hợp bê tông sẽ có một số tác dụng sau:

Tác dụng “khống hoạt tính” bao gồm việc phản ứng của SiO2 vơ định hình
trong phụ gia sẽ phản ứng hoá học với Ca(OH)2 trong bê tơng để hình thành nên các
khống Canxi silicat (CaO.SiO2. nH2O) rất bền vứng trong bê tơng
Tác dụng “điền đầy”: do các khống canxi silicat nói trên lúc đầu được tạo
thành (từ SiO2 hoạt tính với Ca(OH)2 ở dạng gel. Các gel này cùng với các hạt siêu
mịn của phụ gia sẽ lấp ñầy các lỗ trống, lỗ rỗng trong bê tơng làm cho cấu trúc của
bê tơng đặc chắc hơn do đó cải thiện một số tính chất của bê tơng như tăng cường
độ chịu nén, chịu uốn và khả năng chống thấm, chống ăn mịn của bê tơng

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


9

Tác dụng bổ sung lượng hạt mịn (vi cốt liệu) cịn thiếu để lấp đầy lỗ rỗng
giữa các hạt cốt liệu và tạo cho hỗn hợp bê tông tươi linh ñộng hơn.
Như vậy với những nguồn phế thải mang họat tính pozolanic ( chứa oxít họat
tính SiO2* hay Al2O*3) từ các ngành cơng nghiệp và nơng nghiệp, chúng ta đã biến
chúng thành nguồn nguyên liệu hữu ích phục vụ cho xã hội nói chung và ngành vật
liệu nói riêng mà cụ thể là dùng làm phụ gia cho xi măng và bê tơng.
ðất nước ta đang trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa, mỗi năm cần
hàng chục triệu khối bê tông và các cấu kiện bê tông mỗi năm địi hỏi một khối
lượng lớn các ngun liệu đầu vào để sản xuất bê tơng như xi măng, cốt liệu và các
loại phụ gia hóa học, phụ gia khống….. ðây là một ñiều kiện thuận lợi lớn ñể sử
dụng một số phế thải của các quá trình sản xuất công nghiệp như tro xỉ, tro bay hoặc
các loại phế thải khác có hoạt tính pozzolanic, có thể trộn vào thành phần của bê
tơng để cải thiện một số tính chất của bê tông.
Nhà máy lọc dầu Dung Quất tại tỉnh Quảng Ngãi là nhà máy lọc dầu ñầu tiên
của nước ta có cơng suất 6.5 triệu tấn dầu/năm. Khi nhà máy ñi vào hoạt ñộng sẽ

thải ra một lượng lớn xúc tác cracking phế thải (khoảng 15 tấn/ngày). ðây là một
một nguồn phế thải lớn cần phải xử lý ñể ñảm bảo nguồn phế thải này không gây ô
nhiễm mơi trường. Theo rất nhiều các cơng trình nghiên cứu trên thế giới thì nguồn
xúc tác phế thải của cơng nghiệp lọc hóa dầu này có hoạt tính pozzolanic và khi trộn
vào bê tơng có thể nâng cao cường độ của bê tơng lên đến 10-13%. Vì thế chúng đã
được dùng làm phụ gia khống hoạt tính cải thiện một số tính chất của bê tơng. Tuy
nhiên ở nước ta ñây là một vấn ñề rất mới vì Nhà máy lọc hóa dầu Dung Quất là
nhà máy đầu tiên sử dụng và thải ra loại xúc tác này nên cho đến nay chưa có cơng
trình nào nghiên cứu sử dụng vào mục đích làm phụ gia khống hoạt tính cho bê
tông. Với mục tiêu tận dụng nguồn xúc tác Craking phế thải để chế tạo thành các
loại phụ gia khống sử dụng cho bê tơng chúng tơi đã chọn đề tài “Nghiên cứu sử
dụng phế thải cracking xúc tác (gọi tắt là FCC) làm phụ gia khoáng cải thiện một

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


10

số tính chất cơ lý của bê tơng” . Chúng tơi nhận thức được rằng việc làm này ý
nghĩa lớn trong việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên.

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


11

CHƯƠNG 1.

TỔNG QUAN

1.1. ðặt vấn ñề :
1.1.1.

Bản chất của xúc tác FCC

Ngày nay tất cả các nhà máy lọc dầu trên thế giới đều áp dụng cơng nghệ
cracking xúc tác tầng sôi. Chất xúc tác cho công nghệ này gọi là xúc tác FCC
(Fluid Catalytic Cracking). Cơng nghệ lọc hóa dầu hiện nay trên thế giới có thể
chế biến một khối lượng dầu thô khoảng 600 triệu tấn/năm, và tiêu tốn khỏang
300 ngàn tấn xúc tác/năm
Các chất xúc tác trong thời kỳ đầu của cơng nghệ cracking dầu mỏ thời kỳ
thập kỷ 30 - 40 thế kỷ trước như sau [1]:
Bảng 1.1
Năm

Quá trình

Hệ reactơ

Kiểu chất xúc tác

1920

McAfee

Mẻ

1939

Houdry

Lớp xúc tác cố ðất sét

Hạt được xử lý

định

axít

1940

Suspensoid ðất

AlCl3

Dạng

sét

dạng ðất sét

Hạt

Super Filtril

huyền phù
1942

1945

FCC

TCC

Xúc tác ở trạng ðất sét

Dạng bột xử lý

thái lưu thể

axít

Lớp xúc tác động ðất sét

Hạt trịn xử lý
axít

1946

FCC

Xúc tác ở trạng SiO2.Al2O3
thái lưu thể

1946

FCC

hợp

Xúc tác ở trạng SiO2.Al2O3
thái lưu thể

tổng Hạt

tổng Hạt vi cầu

hợp

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


12

Như vậy ta có thể nhận thấy rằng hầu hết các chất xúc tác cracking trước
kia ñều ñược chế tạo từ đất sét họat hóa axít và các aluminosilicat vơ định hình.
Các chất xúc tác đó có họat tính, độ chọn lọc thấp và thời gian họat ñộng ngắn.
Mãi ñến những năm 60 của thế kỷ trước các chất xúc tác cracking chứa
Zeolit mới ñược bắt ñầu sử dụng trong cơng nghệ FCC. Từ đó các nhà lọc dầu
mới bắt đầu có được một cơng nghệ FCC với hiệu suất gasolin (xăng) cao nhờ
Zeolit có hoạt tính xúc tác và ñộ chọn lọc tốt hơn nhiều so với aluminosilicat vô
ñịnh hình, các oxyt, khống sét…
Các chất xúc tác cơng nghiệp thường ñược ñiều chế từ 3-25% khối lượng
của Zeolit tinh thể (đường kính hạt tinh thể Zeolit cỡ 1µm) trong một chất nền
(matrix) là aluminosilicat vơ định hình và/hoặc khống sét. ðể ñảm bảo chế ñộ
làm việc ở trạng thái lưu thể trong dịng hơi hydrocacbon, kích thước các hạt xúc
tác phải nằm trong khoảng 20-60µm (đường kính hạt). Zeolit phải được phân tán

vào trong pha nền aluminosilicat vơ định hình để tránh các hiệu ứng nhiệt cục bộ,
để ổn ñịnh hoạt tính xúc tác của Zeolit, nhờ cấu trúc xốp và độ axít khác nhau
giữa giữa Zeolit và pha vơ định hình.
Nhờ sự khác nhau đó mà xúc tác Zeolit có hoạt tính cracking gas oil và độ
chọn lọc gasolin cao hơn nhiều so với xúc tác aluminosiicat vô định hình. Ngày
nay trong chất xúc tác FCC, ngồi hợp chất cơ bản là Zeolit Y (Faujasite) dạng
USY và pha nền aluminosilicat vơ định hình, người ta cịn cho thêm vào các
zeolit phụ gia (với hàm lượng từ 1-10% khối lượng) H-ZSM-5, HZSM-11, Hbêta … ñể gia tăng chỉ số octan của gasolin hoặc gia tăng hàm lượng olefin nhẹ
trong thành phần khí cracking, và thêm một số phụ gia thụ động hóa kim loại.
Có thể hình dung các hợp phần của chất xúc tác FCC như sơ ñồ sau :

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


13

-

Zeolit Y :

Có thể nói zeolit Y là thành phần quan trọng nhất trong chất xúc tác
cracking. Theo dự báo của một số nhà khoa học (C. Marcilly, Proceedings of
ICZ, Montperllier, France,7.2001) thì trong thế kỷ 21, zeolit Y vẫn là cấu tử hoạt
ñộng quan trọng nhất của xúc tác FCC mà chưa có loại Zeolit nào thay thế được
ðặc ñiểm cấu trúc của Zeolit Y :
+Zeolit Y có cấu trúc tinh thể giống như cấu trúc của một loại Zeolit
tự nhiên có tên là Faujazit (Faujasite). Do đó nó mang mã hiệu quốc tế
(structure type code) là FAU do Uy ban danh pháp của IUPAC đề nghị.
+Thành phần hóa học của một ñơn vị tinh thể cơ bản của Zeolit Y là

Na56[(AlO2)56(SiO2)136].250H2O

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


14

+Như vậy Zeolit Y là một hợp phần quan trọng trong công nghệ tạo
chất xúc tác FCC. Zeolit Y là một aluminosilicat tinh thể có cấu trúc mao
quản khơng gian 3 chiều. Do đó Zeolit Y là một vật liệu rắn khá “xốp và
rỗng”, tạo ra một bề mặt riêng khá lớn (∼700 – 1000m2/g). Thành phần hó
học của Zeolit Y : Me2/nO.AlO2.xSiO2.yH2O (n là hoá trị của cation Me), với
1,5 ≤ x ≤ 2.5 ( x=Si/AL), tỉ số này là một tham số rất quan trọng ñối với
Zeolit Y. Khi x tăng thì độ bền nhiệt, thủy nhiệt, độ axít của Zeolit tăng,
trong khi đó hằng số mạng, khả năng trao ñổi ion, lượng tâm axit giảm.
- Chất nền :
Hợp phần quan trọng thứ hai của chất xúc tác FCC là chất nền (matrix).
Nhiều pha nền có thành phần tương tự thành phần của của chất xúc tác cracking
ñược sử dụng trước ñây, khi chưa phát hiện ra Zeolit, trong thời kỳ chiến tranh
thế giới lần thứ II, chẳng hạn như đất sét xử lý axit và aluminosilicat vơ ñịnh
hình.
Chất nền chứa các mao quản trung bình và lớn, các tâm zxit yếu nên có
thể cracking sơ bộ các hydrocacbon phân tử lơn, tạo ñiều kiện thuận lợi cho quá
trình khuyếch tán chất tham gia phản ứng và sản phẩm phản ứng; chất nền hổ trợ
quá trình truyền nhiệt trong chất xúc tác. Chất nền còn là nơi “bắt giữ từ xa” các
tác nhân ngộ ñộc Zeolit (V,Ni,các hợp chất Nitơ …), bảo vệ các pha hoạt ñộng
xúc tác. Trong chất nền chứa các chất có vai trị liên kết giữa các hợp phần xúc
tác tạo nên ñộ bền cơ học cho chất xúc tác.
Trong chất xúc tác FCC, Zeolit ñược phân tán trong chất nền. Thành phần

của chất nền và ñiều kiện chế tạo chất xúc tác ñược chọn lựa sao cho chất xúc tác
có hoạt tính và ñộ bền cơ học thích hợp
Hầu hết các chất nền ñều gồm 2 hoặc 3 hợp phần. Một trong các hợp phần
đó là chất kết dính, thơng thường là các oxyt tổng hợp như oxyt Silic, oxyt nhôm,

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


15

aluminosilicat hoặc magnesio-silicat vơ định hình. Một hợp phần khác là vật liệu
khoáng sét, thường là cao lanh, halloysit, hoặc montmorillonit. Các khống sét
được xử lý hóa học hoặc xử lý nhiệt trước khi ñược sử dụng ñể chế tạo chất xúc
tác cracking. Chức năng của khoáng sét chủ yếu nhằm cải thiện ñộ bền cơ học
của chất xúc tác. Chất nền bao gồm một oxyt tổng hợp(ñể làm chất kết dính) và
một khống sét tự nhiên thường được gọi là chất nền bán tổng hợp.
- Các chất phụ trợ khác :
Tóm lại hoạt tính xúc tác của chất xúc tác FCC phụ thuộc rất nhiều vào 3
thành phần tạo nên nó : Zeolit, chất nền và chất phụ trợ xúc tác.
- Zeolit là pha tinh thể có hoạt tính xúc tác cao, gia tăng hiệu suất gasolin
hoặc giá trị octan, giảm hiệu suất tạo cốc và tạo khí
- Pha nền (aluminosilicat, oxyt silic, oxyt nhơm …) có hoạt tính xúc tác
thấp hơn, có hệ mao quản rộng, có độ bền nhiệt và thủy nhiệt cao, do đó pha nền
đóng góp phần quan trọng của mình để tạo ra độ bền mài mịn , độ bền hoạt tính
tốt cho chất xúc tác
- Chất phụ trợ xúc tác (ZSM-5, chất giảm ngộ độc …) có vai trị gia tăng
giá trị sản phẩm cracking theo hướng mong muốn (chỉ số octan, hàm lượng
olefin nhẹ …), giảm thiểu tác hại của các tác nhân gây ơ nhiễm trong nun liệu
cracking, nhờ vào tính chất xúc tác chọn lọc hình học và tính chất hấp phụ chọn

lọc của nó.
ðể sản xuất một chất xúc tác FCC, người ta cần có các hợp phần : zeolit
Y, chất nền, và một số chất phụ trợ họat tính. Các hợp phần đó có thể được điều
chế, biến tính riêng lẽ theo mục đích dự định, sau đó phối trộn với nhau để tạo ra
hạt xúc tác có ñộ bền cơ học, ñộ bền nhiệt và thủy nhiệt, có họat tính xúc tác cần

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


16

thiết(phương pháp tổ hợp). Hoặc Zeolít Y được kết tinh từ pha nền và các hợp
chất có trong pha nền của hạt xúc tác (phương pháp kết tinh “tại chỗ”)
Hầu hết các xúc tác thương mại ñược sản xuất theo phương pháp tổ hợp vì
dễ tạo ra các chất xúc tác mong muốn. Phương pháp kết tinh “tại chỗ” tạo ra các
hạt xúc tác rất bền cơ học, chịu mài mịn tốt, tuy nhiên tính chất hóa lý của chất
xúc tác lại khơng dễ dàng điều chỉnh
1.1.2.

Cơng nghệ FCC :

Một hệ thống công nghệ FCC của UOP bao gồm các bộ phận chủ yếu sau
ñây: Cụm thiết bị phản ứng (reactor) và hịan ngun xúc tác (regenerator); tháp
chưng cất chính và phân xưởng khí.

Hình 1.2 : Sơ đồ chung của hệ thống FCC
- Cụm thiết bị reactor và hòan nguyên xúc tác :

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia

khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


17

“Quả tim” của công nghệ FCC là cụm thiết bị phản ứng và hòan nguyên
xúc tác (reactor-Regenerator).
Trong khi vận hành, ngun liệu ban đầu và một phần dầu nặng hồn lưu
(tùy thuộc vào mục tiêu sản phẩm) ñược ñưa vào ống phản ứng riser cùng với
một lượng nhất ñịnh chất xúc tác đã hịan ngun. Ngun liệu có thể được gia
nhiệt bằng cách trao đổi nhiệt hoặc bằng lị đốt nhiên liệu. Chất xúc tác sau khi
hịan ngun có nhiệt ñộ cao làm bay hơi nguyên liệu. Hơi hydrocacbon mang
theo chất xúc tác di chuyển trong ống phản ứng từ dưới lên trên. Ở ñỉnh ống riser
các phản ứng cracking cần thiết ñã ñược thực hiện, chất xúc tác lại nhanh chóng
được tách ra khỏi hơi hydrocacbon để hạn chế các phản ứng cracking thứ cấp.
Hỗn hợp chất xúc tác, hydrocacbon di chuyển ra bên ngịai của reactor, đi qua
một bộ phận tách hydrocacbon khỏi chất xúc tác. Sự phân tách chất xúc tác và
sản phẩm cracking ở trạng thái hơi ñược thực hiện bước cuối cùng bởi hệ xyclon.

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


18

Hình 1.3 :

Sơ đồ thiết bị phản ứng và hịan nguyên xúc tác

Các sản phẩm cracking ñược dẫn ñến tháp chưng cất chính để phân chia

thành khí olefin nhẹ, gasolin FCC và các sản phẩm nặng hơn. Chất xúc tác ñã
tham gia phản ứng rơi từ phần bao ngòai của reactor vào bộ phận strippơ
(stripper, tách khí hydrocacbon khỏi chất xúc tác bằng hơi nước), ở đó một dịng
hơi nước ngược chiều tách bỏ phần hydrocacbon còn hấp phụ trên bề mặt chất
xúc tác. Sau đó chất xúc tác được chuyển đến thiết bị hịan ngun. Trong q
trình cracking, cặn cacbon (cốc) được hình thành và tích tụ trên bề mặt chất xúc
tác rồi ñược ñốt cháy trong thiết bị hịan ngun. Nhiệm vụ chính của thiết bị

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


19

hịan ngun là họat hóa xúc tác để nó có thể tiếp tục xúc tác cho phản ứng
cracking khi trở về reactor.
ðể duy trì họat tính chất xúc tác ở mức ñộ cần thiết và ñể bù lại lượng
chất xúc tác bị mất trong hệ thống khí xả, một lượng chất xúc tác mới ñược bổ
sung vào hệ thống cung cấp chất xúc tác. Ngịai ngăn đựng chất xúc tác mới, cịn
có một ngăn khác để lấy ra chất xúc tác đã họat động nhằm đảm bảo họat tính
xúc tác cần thiết cho phản ứng cracking và để tháo tịan bộ chất xúc tác khi hệ
thống ngừng họat ñộng ñể sửa chữa, bảo dưỡng
- Thiết bị chưng cất chính :
Sản phẩm cracking ở dạng hơi ñược dẫn vào thiết bị chưng cất chính để
phân riêng thành các hợp phần. Tại ñó gasolin và các sản phẩm nhẹ giàu olefin
và một số sản phẩm nhẹ khác ñược tách ra từ ñỉnh tháp và dẫn đến phân xưởng
khí. LCO được xử lý ñể tách riêng các sản phẩm nhẹ và phần còn lại ñược lưu
giữ ở kho. Các sản phẩm ñáy tháp là dầu sệt hoặc dầu lắng gạn.
- Phân xưởng khí :
Phân xưởng khí là tập hợp các tháp hấp thụ và chưng cất phân ñọan ñể

phân riêng các sản phẩm ñỉnh tháp của thiết bị chưng cất chính thành gasolin và
các sản phẩm nhẹ khác. ðơi khi các khí olefin từ các cơng đọan khác, cũng được
chuyển đến phân xưởng khí của hệ thống FCC

1.2. Tình hình nghiên cứu sử dụng phế thải xúc tác cracking (FCC)
của nhà máy lọc dầu trên thế giới và trong nước :
Như vậy sau khi trãi qua các quá trình xúc tác cracking xử lý dầu thì
nguồn xúc tác này giảm dần họat tính và bị thải ra ngòai. Việc tận dụng nguồn
vật liệu này ñược các nhà khoa học trên thế giới quan tâm và nghiên cứu ứng
dụng rộng rãi. Có thể kể ñến các các khả năng sử dụng phế thải FCC như vật liệu
phối trộn làm bitum hỗn hợp, làm phụ gia cho xi măng, bê tông hay làm gạch,
ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


20

phối liệu sản xuất thủy tinh hoặc cũng có thể sử dụng làm vật liệu san lấp mặt
bằng ….
Theo Dr. Sunil Bose (CRRI, New Delhi-20, email : ),
một nhà nghiên cứu về các vật liệu ñàn hồi phủ mặt ñường ñã cho rằng sự làm
việc và cường ñộ của hỗn hợp bitum bị ảnh hưởng bởi tính chảy của chất kết
dính và những tính chất của chất độn (chất điền ñầy). Mặc dù chất ñộn sử dụng
phổ biến trong vật liệu phủ đường nhưng ảnh hưởng của nó lên hỗn hợp ra sao
cịn phải nghiên cứu rất nhiều. Chất độn đóng vai trị quan trọng trong thiết kế và
làm việc của hỗn hợp bitum. Chất ñộn sẽ lấp ñày các lỗ rỗng cấu trúc làm cho
hỗn hợp bitum đặc sít hơn và đạt chất lượng cao hơn. Có rất nhiều dạng bột mịn
khác nhau dùng làm chất ñộn cho vật liệu bitum và tại CRRI ñã nghiên cứu sử
dụng phế thải xúc tác cracking FCC của nhà máy lọc dầu làm vật liệu độn. Theo
Dr. Sunil Bose mỗi ngày có khỏang 5-7 tấn phế thải FCC tạo ra và chứa rất nhiều

cacbon. Hàm lượng cacbon này sẽ bị ñốt cháy hết trước khi phế thải FCC được
thải ra ngịai. Như ta ñã biết Bitum là một hợp chất hydrocacbon, do ñó nghiên
cứu sử dụng phế thải FCC trong hỗn hợp Bitum ngịai việc giảm giá thành sản
phẩm cịn có ý nghĩa quan trọng là ñã giải quyết ñược vấn ñề môi trường hết sức
cấp bách.
Vào năm 2002, Jung-Hsiu WU, Wan-Lung WU và Kung-Chung Hsu
(Bộ mơn Hóa, trường ðại học Quốc gia ðài Loan) [11] ñã báo cáo kết quả
nghiên cứu ảnh hưởng của phế thải FCC ñến cường ñộ của vữa và hồ Xi măng
rất khả quan. Trong ñề tài nghiên cứu, các tác giả ñã thử nghiệm cường ñộ 3, 7
và 28 ngày trên các mẫu hồ và vữa với các cấp phối có tỉ lệ nước trên bột (N/B)
là 0.2; 0.25; 0.3 và các cấp phối dùng phế thải FCC thay thế 5%; 10% và 15%
khối lượng Xi măng và sử dụng thêm phụ gia tăng dẻo. Kết quả cho thấy rằng
khi dùng phế thải FCC cho cường ñộ vữa tăng ñáng kể, nhưng ñối với hồ thì chỉ
tăng ít. Hỗn hợp vữa với tỉ lệ W/B = 0.25 cho cường ñộ cao hơn với tỉ lệ
W/B=0.3 và khi tăng hàm lượng phụ gia phế thải FCC thì cường ñộ cũng tăng

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


21

theo. Theo tác giả nên sử dụng với tỷ lệ thay thế xi măng là 15% và W/B=0.25 sẽ
tạo ra hỗn hợp vữa có tính dẻo và cường độ tối ưu (có thể đạt 92.3 Mpa). Nếu
W/B=0.2 thì cường độ vữa chỉ phát triển khi tăng phụ gia FCC ñến 5%, cao hơn
10% thì khơng có sự ảnh hưởng rỏ ràng và khi đó hàm lượng siêu dẻo sử dụng
cũng tăng lên thì mới đảm bảo được tính cơng tác của hỗn hợp. Như vậy khi sử
dụng phế thải FCC làm phụ gia sẽ làm tăng quá trình Hydrat của xi măng, tăng
cường độ và đặc biệt là tăng tính dẻo, tính kết dính giữa hồ xi măng và cốt liệu.
ðến năm 2003, Hsiu-Liang Chen (Viện ðiều dưỡng Quân ñội Quốc Gia

ðài Loan) và Yun-Sheng Tseng, Kung-Chung Hsu (B môn Hóa trường ðại
học Quốc gia ðài Loan) [8] đã có những ñề tài nghiên cứu sử dụng phế thải FCC
như vật liệu họat tính pozzolanic trong vữa xi măng. Tác giả xác định độ họat
tính và khả năng hấp thụ Calcium hydroxide (Ca(OH)2) trong xi măng bằng
phương pháp ño DSC, ngịai ra cịn xét sự ảnh hưởng đến cường độ vữa. ðặc
biệt sử dụng mẫu ñối chứng dùng phụ gia Silicafum ñể so sánh. Kết quả cho thấy
cả phế thải FCC và Silicafum đều có họat tính Pozzolanic và đều phản ứng với
Ca(OH)2. Ngịai ra cả 2 phụ gia đều là dạng bột mịn nên lấp ñày các lỗ rổng cấu
trúc và làm tăng cường ñộ ñáng kể. Khi tạo hỗn hợp vữa với 5-15% phụ gia bột
khóang thay thế xi măng, tác giả nhận thấy cường ñộ tăng 10-36%, và tính năng
phụ gia phế thải FCC cũng khơng thua kém so với Silicafum.
Trên trang 1008-1016 báo RILEM của tác giả Monzú, ấn bản năm 2004
cũng đã nói đến việc sử dụng phế thải FCC như là một vật liệu mang tính
pozzolanic ứng dụng trong Bê tơng. Khi sử dụng phụ gia FCC có thể tạo nên
cường độ Bê tơng mác cao >100Mpa ở tuổi 28 ngày. Và làm tăng 20% so với
cường độ của mẫu bê tơng đối chứng khơng có phụ gia. Bài báo cũng đề cp đến
việc sử dụng ñồng thời cả phụ gia FCC và tro bay (fly ash) trong hỗn hợp bê tông
sẽ tăng nhanh q trình hydrat hóa và là giảm tỉ số W/B thấp trong hỗn hợp bê
tông.

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


22

Mới ñây, vào tháng 11 năm 2007, S.Kantiohos; E.Chouliara và
S.Tsimas (Trường ñại học Kỹ Thuật quốc gia tại Athen- Hy lạp) [9] ñã ñề cập
ñến việc sử dụng phế thải FCC vào trong lĩnh vực khác, đó là trong ngành công
nghiệp sản xuất xi măng. Nhiều nghiên cứu thử nghiệm ñã chỉ ra rằng phế thải

FCC có thể sử dụng như phụ gia khóang họat tính cải thiện tính chất cơ lý cho xi
măng hỗn hợp.

1.3. Mục tiêu, nhiệm vụ và phương pháp nghiên cứu:
1.3.1.

Mục tiêu, nhiệm vụ nghiên cứu:

Qua việc phân tích tình hình nghiên cứu sử dụng phế thải xúc tác cracking
FCC trên thế giới, có thể nhận phế thải FCC đã được sử dụng thơng dụng trong
vai trị là một phụ gia họat tính pozollanic. Nhưng ở Việt Nam thì chưa được phổ
biến, tuy nhiên Việt Nam ñang xây dựng Nhà máy lọc dầu ñầu tiên ở Dung Quất
và sẽ xây dựng thêm nhiều nhà máy lọc dầu nữa thì với đề tài “Nghiên cứu sử
dụng phế thải xúc tác cracking FCC của nhà máy lọc dầu Dung Quất làm phụ
gia khóang để cải thiện một số tính chất cơ lý cho bê tơng” là một đề tài mới mẻ
và mang tính cấp thiết.
Mục tiêu của đề tài là phân tích, nghiên cứu phế thải FCC của nhà máy
Lọc dầu Dung Quất có độ họat tính puzollanic như thế nào, từ đó khảo sát hàm
lượng sử dụng vào trong hổn hợp bê tông và nghiên cứu sự ảnh hưởng của nó
đến các tính chất cơ lý của bê tơng ra sao.
ðể thực hiện mục tiêu đề ra, Luận văn sẽ giải quyết các nhiệm vụ sau:
-

Nghiên cứu cấu trúc, thành phần hóa học và độ họat tính của phế

thải xúc tác cracking FCC của Nhà máy lọc dầu Dung Quất.
-

Khảo sát và ñánh giá hàm lượng sử dụng phụ gia FCC và ảnh

hưởng của nó đến các tính chất cơ lý bê tơng.

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


23

-

Thiết kế một số hỗn hợp bê tông mác 25 Mpa, 35 Mpa, 45 Mpa, 55

Mpa có sử dụng xúc tác FCC phế thải làm phụ gia hoạt tính. Cụ thể ở
mỗi Mác thiết kế, ngồi mẫu đối chứng khơng có phụ gia khống, sẽ
thực hiện thay thế xi măng trong hỗn hợp bằng 5%, 10%,15%,20% FCC.
Ngoài ra cũng sử dụng thêm Silicafum thay thế 5% và 10% ñể so sánh sự
ảnh hưởng đến hỗn hợp bê tơng giữa FCC và SF.
1.3.2.

Phương pháp nghiên cứu :

Việc nghiên cứu ñược thực hiện dựa vào nghiên cứu lý thuyết kết hợp với
nghiên cứu thực nghiệm. Các thí nghiệm trong đề tài phải tuân theo quy trình,
tiêu chuẩn Việt Nam hay các Tiêu chuẩn nước ngịai cịn được sử dụng. Ngịai ra
nghiên cứu cấu trúc và thành phần khóang của bê tơng sẽ sử dụng các phương
pháp nghiên cứu vật lý hiện ñại như : phương pháp phân tích Rơnghen (X-RAY)
và phương pháp chụp kính hiển vi điện tử qt (SEM) .

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm

24

CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ðỀ TÀI

Nền tảng khoa học của ðề tài cần tìm hiểu đến q trình hình thành các
khống khi đóng rắn của bê tơng và vai trị của một số loại phụ gia khống thường
dùng như silicafume, tro bay … ảnh hưởng như thế nào đến bê tơng để từ đó làm
cơ sở nghiên cứu cho loại bột khống FCC.

2.1. Q trình hóa học khi ñóng rắn ximăng :
Nghiên cứu sự ñóng rắn của bê tơng chính là nghiên cứu sự đóng rắn của hệ
chất kết dính trong hỗn hợp bê tơng, mà cụ thể chính là chất kết dính xi măng
porland
Thành phần khống vật chính của Clinker xi măng gồm có 4 khống vật
chính là alít, aluminate tricanxi và ferro aluminate tetracanxi. Ngịai ra cịn có
CaOtự do, MgO …
Alít : 3CaO.SiO2 viết tắt là C3S chiếm khoảng 40 -:- 70%, là dung dịch rắn
của tricanxi silicat và một lượng không lớn ( 2 -:- 4% ) các oxyt MgO, Al2O3, P2O5,
Cr2O3 và các tạp chất khác. Alít là khống quan trọng nhất của Clinker, nó quyết
định cường độ và các tính chất khác của XM. Cấu trúc thường ở dạng tinh thể hình
lục gic theo mặt cắt ngang, dạng hình khối.

Alit

Hình 2.1 Mơ hình cấu trúc khoáng Alit

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tông. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm


25

Belít 2CaO.SiO2, viết tắt là C2S, là khống quan trọng thứ hai, chiếm 15 -:45% trong clinker. Cấu trúc thường có dạng tinh thể hình cầu.

Alit

Belit
Hình 2.2 Mơ hình cấu trúc khoáng Alit và Belit

Tổng hàm lượng silicat trong clinker khoảng 75%, số còn lại là các chất khác
như:
Aluminate tricanxi 3CaO.Al2O3, viết tắt là C3A, chiếm vào khoảng 4 -:-12%,
tốc ñộ thuỷ hóa và rắn chắc rất nhanh nhưng cường độ khơng lớn. Nó rất dễ bị ăn
mịn sulfat, do ñó trong xi măng bền sulfat phải khống chế lượng C3A ( nhỏ hơn
5%). Tinh thể C3A dạng hình thoi.
Ferro aluminate tetracanxi 4CaO.Al2O3.Fe2O3, viết tắt là C4AF, chiếm khoảng
10 -:-12%, cấu trc tinh thể dạng hình tấm lục giác, có khối lượng riêng lớn nhất
trong các khống clinker. C4AF có tốc độ rắn chắc trung gian giữa alít và belít, vì
vậy khơng có ảnh hưởng lớn đến tốc độ rắn chắc và sự toả nhiệt của Xi măng
porland.

ðề tài : Nghiên cứu sử dụng phế thải cracking xúc tác của nhà máy Lọc dầu Dung Quất làm phụ gia
khóang cải thiện một số tính chất cơ lý bê tơng. SVTH : Hồ ðăng Khoa, GVHD : TS. Mai Ngọc Tâm