Clinker xi măng bao gồm 4 thành phần chính là C3S, C2S, C3A và C4AF – công thức được thiết lập tại các phòng thí nghiệm ở thế kỷ 20. Trong khi trên thực tế các hợp chất trên không có các thành phần nguyên chất này, nó đóng vai trò quan trọng (quý báu) như là một mô hình giúp làm sáng tỏ thành phần khoáng hóa của clinker được sản xuất trên khắp thế giới. Tuy nhiên, điều gì sẽ xảy ra khi một hoặc nhiều hơn một trong các thành phần của clinker bị loại bỏ? Liệu có thể thực hiện được điều này trong khi vẫn đảm bảo clinker được sản xuất ra đạt chất lượng sử dụng? Và tại sao điều đó cần phải được tiến hành?Dưới đây, chúng ta sẽ lần lượt xem xét từng trường hợp thử nghiệm hoặc loại bỏ hoặc pha trộn với một lượng tối thiểu tetracalcium alumino-ferrite, tricalcium silicate, dicalcium silicate và tricalcium aluminate trong clinker. Với các thành phần này, chúng ta có thể sản xuất clinker dùng để cho ra các loại xi măng trắng, xi măng bền sulphate, xi măng ít hàm lượng C2S, xi măng ít hàm lượng C3S. Phần 1:Clinker sản xuất xi măng trắngCó một số chất cấu thành phụ trong thành phần nguyên liệu thô sản xuất xi măng có tính năng tạo màu cho xi măng, nhưng nhân tố quan trọng nhất tạo nên màu ghi của xi măng chính là sắt. Các Ô xít sắt có khả năng tạo màu rất mạnh, chỉ một lượng nhỏ Ô xít sắt cũng có thể phá hỏng bề mặt xi măng trắng. Bởi vậy, clinker trắng khi sản xuất ra cần phải hạn chế lượng sắt ở mức thấp nhất có thể, khi đó cũng liên quan đến việc hạn chế tối thiểu lượng C4AF. Dưới đây là Hình 1 thể hiện tác động của quá trình này lên khả năng nung luyện clinker, mối quan hệ giữa nhiệt độ theo yêu cầu với khả năng đốt cháy thích hợp (trong trường hợp này nhiệt độ đạt mức đủ để tạo 2% vôi tự do trong clinker), đạt tỷ lệ chuyển hóa nhôm ô xít thành ô xít sắt của clinker, đây cũng được biết đến dưới những cách gọi khác như module nhôm ô xít hoặc tỷ lệ AF. Hình 1: Đồ thị biến thiên nhiệt độ tổng hợp với A/F và S/R ở mức 1,00 LSF Căn cứ vào hình trên, rõ ràng tỷ lệ Al2O3 – Fe2O3 trong clinker đã đạt tối ưu, là điều kiện để nung luyện clinker dễ nhất. Để tạo Silicát Canxi thông qua sự kết hợp giữa silica và vôi, cần phải có một pha lỏng trong clinker khi nó đi qua zôn nung của lò. Nói chung, pha lỏng này có liên hệ với tổng các thành phần C3A và C4AF, hai yếu tố (được thí nghiệm làm trong phòng thí nghiệm) khi tan chảy ở nhiệt độ trên 1338oC đã kết hợp lại với nhau.Lượng chất lỏng trong một hạt clinker khi ở nhiệt độ khác nhau có thể được tính toán dựa trên các tỷ lệ giữa Fe2O3, Al2O3, MgO và alkali. Theo các kinh nghiệm sản xuất xi măng trắng, khi nguồn liệu vào lò có hàm lượng ôxit sắt vượt khoảng 0,5% thì sẽ không sản xuất được clinker có độ trắng đạt yêu cầu. Như vậy gần như tất cả pha lỏng của clinker, ngoài các pha sulphate có mặt và các tạp chất khác, đều phải được tạo bằng C3A. Bảng 1: Thành phần điển hình của clinker sản xuất xi măng trắngvà xi măng thường Ngoài lượng pha lỏng bị tác động bởi giới hạn hàm lượng Ô xít sắt, clinker sản xuất xi măng trắng được sản xuất với mức thấp nhất các thành phần tạo màu tiềm năng khác. Hàm lượng silicate can xi được tăng đến mức tối đa vì C3S và C2S là các chất khoáng rõ ràng nhất (clearest) trong clinker. Đá vôi nguyên chất được sử dụng, cũng như sét, gần không chứa gì ngoài aluminia và silica, nhìn chung là cao lanh. Một tỷ lệ cao cát silica nguyên chất được sử dụng để cung cấp silicate can xi. Cát này có thể được nghiền bằng máy nghiền bi sử dụng bi đạn ceramic để hạn chế tối thiểu khả năng nhiễm bẩn. Tỷ lệ silica và tỷ lệ alumina khác rất nhiều so với thành phần clinker thông thường - thành phần hạn chế tối thiểu chất lưu và gây khó đốt. Tỷ lệ phần trăm chất lưu theo yêu cầu để đáp ứng khả năng kết hợp tiêu chuẩn phụ thuộc vào một vài yếu tố, bao gồm độ mịn của liệu đầu vào lò, yếu tố bão hòa vôi trong clinker, nhiệt độ zôn nung và chiều dài zôn nung. Đối với clinker để sản xuất xi măng thường, chất lưu theo tỷ lệ phần trăm điển hình sẽ là khoảng 23-25% khi ở nhiệt độ tối đa. Bảng 1 cho thấy tỷ lệ chất lưu biến đổi theo nhiệt độ và clinker sản xuất xi măng trắng gần như không có chất lưu khi nhiệt độ ở 1338oC trong khi clinker sản xuất xi măng thường lại đạt tỷ lệ tiêu chuẩn với nhiệt độ này. Với nhiệt độ yêu cầu cao khi nung luyện clinker sản xuất xi măng trắng, thực tế sẽ gặp rất nhiều khó khăn để các lò có thể đáp ứng được tiêu chuẩn yêu cầu, đồng thời khi đó mức tiêu hao nhiên liệu sẽ rất lớn, thông thường sẽ là khoảng 20% cao hơn so với sản xuất clinker xi măng thường. Sẽ không thể sử dụng than để đốt mà chỉ có thể dùng các loại nhiên liệu khác như khí gas, dầu để đốt vì khi dùng than, sẽ không kiểm soát được tro. Gần đây, cũng đã có sử dụng một số lựa chọn khác như than petcoke. Tuy nhiên, cho dù có sử dụng loại nhiên liệu nào đi nữa, vẫn sẽ lẫn các chất tạo màu trong sản phẩm clinker, chẳng hạn như một lượng tồn đọng rất nhỏ Fe2O3. Để hạn chế tối thiểu tác động có các tạp chất gây màu, cần phải đốt trong môi trường khử nhẹ. Khi đó Fe2O3 sẽ chuyển thành FeO, chất này có thể chuyển hóa thành cấu trúc thủy tinh thể C3S. Với clinker thường, chất này lại gây tác động xấu đến chất lượng, cơ bản là vì FeO lại bị tái ô xít hóa bởi khí thứ cấp trong lò và có thể dẫn đến phá hủy kết cấu của C3S. Tuy nhiên trong trường hợp này lượng FeO bị tái ô xít hóa lại rất nhỏ. Bên cạnh đó, thông thường ta làm nguội clinker bằng nước lạnh khi clinker rời khỏi lò để ngừa tình trạng phân giải nhiệt độ cao. Rõ ràng, đây là nguyên nhân dẫn đến việc sử dụng năng lượng kém hiệu quả, không tận dụng được nhiệt thừa từ thiết bị làm nguội clinker. Để khắc phục tiêu hao năng lượng quá lớn khi sản xuất clinker xi măng trắng, người ta sử dụng các chất khoáng hóa có gốc fluorine, với phương pháp này cho phép giảm nhiệt độ khi hình thành C3S và hạn chế tối thiểu yêu cầu phải có tỷ lệ pha lỏng cao. Đặc tính kỹ thuật xi măng trắng khác với đặc tính kỹ thuật xi măng thường do kết cấu thành phần và phương pháp sản xuất. Cường độ hoặc độ bền của cả hai loại nói chung là cao do có hàm lượng silicate can xi cao. Điều này đã được chứng minh thông qua các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Các loại xi măng trắng có xu hướng được sản xuất mịn hơn, trắng hơn, là động lực phát triển trên thị trường sau này. Hàm lượng C3A có thể tương đối cao và chất sulphate được kiểm soát tại hầu hết các khu vực với cùng quy định như đối với xi măng Portland có ít C3O. Hơn nữa, sulphate clinker lỏng - thành phần hoạt động hiệu quả hơn so với thạch cao bổ sung trong hợp chất gây trễ thủy hóa C3S - lại ít một phần do môi trường khử trong khu vực zôn nung không cho phép sulphate trong clinker thoát ra khỏi lò. Vì những lý do này, nên thời gian đông cứng có xu hướng ngắn hơn.Tác giả: Arthur Harrisson, AnhNgười dịch : Tạ Hữu Thương – CCID(Còn nữa)Nguồn: Tạp chí Thông tin KHCN-VicemChia sẻCopy link thành công
Ý kiến của bạn
TIN ĐỌC NHIỀU NHẤT
Thị trường thép xây dựng trong nước tiếp tục ghi nhận tăng giá bán
Giá thép xây dựng liên tục tăng do áp lực chi phí và nhu cầu hồi phục
Xuất khẩu thép và xu hướng cạnh tranh mới của doanh nghiệp thép Việt Nam
Thị trường thép trong nước biến động tăng giá đến những ngày cuối của tháng 1
Khánh Hòa khuyến khích doanh nghiệp sản xuất cát công nghiệp nhằm giảm áp lực khai thác cát tự nhiên
Ưu tiên nghiên cứu và sản xuất các loại vật liệu xây dựng mới
Hà Nội điều chỉnh Chương trình phát triển nhà ở giai đoạn 2021-2030
TIN MỚI
2026 – 2030: Cơ hội vàng cho ngành bê tông Việt Nam
Indonesia vươn lên thứ hai sau Trung Quốc cung cấp sắt thép cho Việt Nam
Nano bạc kết hợp phụ gia dẻo nâng cao độ bền bê tông xi măng trong điều kiện môi trường khắc nghiệt
Bài toán tái chế phế thải xây dựng và bài học từ các nước
Lâm Đồng: Giá các loại đá tăng mạnh từ giữa năm 2025 đến nay
Thị trường thép trong nước biến động tăng giá đến những ngày cuối của tháng 1
Viglacera ghi nhận doanh thu thuần đạt gần 3.978 tỷ đồng
Tin liên quan
Tối ưu hóa chuẩn bị nguyên liệu (Phần 3)
Tối ưu hóa chuẩn bị nguyên liệu (Phần 2)
Tối ưu hóa chuẩn bị nguyên liệu (Phần 1)
Thạch cao
Clinker, thành phần hóa học của Clinker (12/07/2013)
Kính phản quang (10/07/2013)
Vật liệu nhẹ nhất thế giới (05/07/2013)
Gạch không nung sản xuất từ phế phẩm nông nghiệp (27/06/2013)
Xỉ lò cao (21/06/2013)
Sự cần thiết áp dụng hệ thống quản lí nguyên liệu thô tiên tiến đối với các nguồn nguyên liệu xi măng tại Việt Nam (Phần 2) (18/06/2013)
Một số yêu cầu kỹ thuật chính của các loại nguyên liệu trong sản xuất xi măng (17/06/2013)
Sự cần thiết áp dụng hệ thống quản lí nguyên liệu thô tiên tiến đối với các nguồn nguyên liệu xi măng tại Việt Nam (Phần1) (02/06/2011)
Nghiền than anthracite bằng máy nghiền đứng (30/12/2010)
Máy đập cán va đập bán di động đầu tiên của Áo (22/11/2010)
Video
Giải pháp hiệu quả và bền vững để giảm thiểu ô nhiễm không khí tại các nhà máy xi măng - Thermax
đăng ký nhận bản tin
Đăng ký nhận bản tin
×
Thăm dò ý kiến
Theo bạn, năm 2025 sẽ có những yếu tố nào thúc đẩy tăng trưởng thị trường VLXD?
Đầu tư công từ Nhà nước
Đẩu tư nước ngoài
Đầu tư tư nhân và dân cư
Cả 3 yếu tố trên
Sàn giao dịch thiết bị vật tư
Xi măng Hạ Long mời chào giá gói cung cấp vật tư cơ khí thường xuyên năm 2026
Xi măng Hạ Long mời chào giá gói cung cấp thạch cao tự nhiên
VICEM Hải Phòng mời chào hàng các gói mua sắm vật tư
VICEM Hải Phòng mời thầu cung cấp đá vôi có màu đen
VICEM Hải Phòng mời thầu dịch vụ nổ mìn khai thác đá mỏ Tràng Kênh năm 2026
Xi măng VICEM Hải Phòng mời thầu băng tải cao su
VICEM Hà Tiên mời chào gói mua sắm thuê xe đào xử lý, phá đá quá cỡ tại nhà máy Xi măng Kiên Lương
Dưới đây, chúng ta sẽ lần lượt xem xét từng trường hợp thử nghiệm hoặc loại bỏ hoặc pha trộn với một lượng tối thiểu tetracalcium alumino-ferrite, tricalcium silicate, dicalcium silicate và tricalcium aluminate trong clinker. Với các thành phần này, chúng ta có thể sản xuất clinker dùng để cho ra các loại xi măng trắng, xi măng bền sulphate, xi măng ít hàm lượng C2S, xi măng ít hàm lượng C3S. Phần 1:Clinker sản xuất xi măng trắngCó một số chất cấu thành phụ trong thành phần nguyên liệu thô sản xuất xi măng có tính năng tạo màu cho xi măng, nhưng nhân tố quan trọng nhất tạo nên màu ghi của xi măng chính là sắt. Các Ô xít sắt có khả năng tạo màu rất mạnh, chỉ một lượng nhỏ Ô xít sắt cũng có thể phá hỏng bề mặt xi măng trắng. Bởi vậy, clinker trắng khi sản xuất ra cần phải hạn chế lượng sắt ở mức thấp nhất có thể, khi đó cũng liên quan đến việc hạn chế tối thiểu lượng C4AF. Dưới đây là Hình 1 thể hiện tác động của quá trình này lên khả năng nung luyện clinker, mối quan hệ giữa nhiệt độ theo yêu cầu với khả năng đốt cháy thích hợp (trong trường hợp này nhiệt độ đạt mức đủ để tạo 2% vôi tự do trong clinker), đạt tỷ lệ chuyển hóa nhôm ô xít thành ô xít sắt của clinker, đây cũng được biết đến dưới những cách gọi khác như module nhôm ô xít hoặc tỷ lệ AF. 
Hình 1: Đồ thị biến thiên nhiệt độ tổng hợp với A/F và S/R ở mức 1,00 LSF Căn cứ vào hình trên, rõ ràng tỷ lệ Al2O3 – Fe2O3 trong clinker đã đạt tối ưu, là điều kiện để nung luyện clinker dễ nhất. Để tạo Silicát Canxi thông qua sự kết hợp giữa silica và vôi, cần phải có một pha lỏng trong clinker khi nó đi qua zôn nung của lò. Nói chung, pha lỏng này có liên hệ với tổng các thành phần C3A và C4AF, hai yếu tố (được thí nghiệm làm trong phòng thí nghiệm) khi tan chảy ở nhiệt độ trên 1338oC đã kết hợp lại với nhau.Lượng chất lỏng trong một hạt clinker khi ở nhiệt độ khác nhau có thể được tính toán dựa trên các tỷ lệ giữa Fe2O3, Al2O3, MgO và alkali. Theo các kinh nghiệm sản xuất xi măng trắng, khi nguồn liệu vào lò có hàm lượng ôxit sắt vượt khoảng 0,5% thì sẽ không sản xuất được clinker có độ trắng đạt yêu cầu. Như vậy gần như tất cả pha lỏng của clinker, ngoài các pha sulphate có mặt và các tạp chất khác, đều phải được tạo bằng C3A. 
Bảng 1: Thành phần điển hình của clinker sản xuất xi măng trắngvà xi măng thường Ngoài lượng pha lỏng bị tác động bởi giới hạn hàm lượng Ô xít sắt, clinker sản xuất xi măng trắng được sản xuất với mức thấp nhất các thành phần tạo màu tiềm năng khác. Hàm lượng silicate can xi được tăng đến mức tối đa vì C3S và C2S là các chất khoáng rõ ràng nhất (clearest) trong clinker. Đá vôi nguyên chất được sử dụng, cũng như sét, gần không chứa gì ngoài aluminia và silica, nhìn chung là cao lanh. Một tỷ lệ cao cát silica nguyên chất được sử dụng để cung cấp silicate can xi. Cát này có thể được nghiền bằng máy nghiền bi sử dụng bi đạn ceramic để hạn chế tối thiểu khả năng nhiễm bẩn. Tỷ lệ silica và tỷ lệ alumina khác rất nhiều so với thành phần clinker thông thường - thành phần hạn chế tối thiểu chất lưu và gây khó đốt. Tỷ lệ phần trăm chất lưu theo yêu cầu để đáp ứng khả năng kết hợp tiêu chuẩn phụ thuộc vào một vài yếu tố, bao gồm độ mịn của liệu đầu vào lò, yếu tố bão hòa vôi trong clinker, nhiệt độ zôn nung và chiều dài zôn nung. Đối với clinker để sản xuất xi măng thường, chất lưu theo tỷ lệ phần trăm điển hình sẽ là khoảng 23-25% khi ở nhiệt độ tối đa. Bảng 1 cho thấy tỷ lệ chất lưu biến đổi theo nhiệt độ và clinker sản xuất xi măng trắng gần như không có chất lưu khi nhiệt độ ở 1338oC trong khi clinker sản xuất xi măng thường lại đạt tỷ lệ tiêu chuẩn với nhiệt độ này. Với nhiệt độ yêu cầu cao khi nung luyện clinker sản xuất xi măng trắng, thực tế sẽ gặp rất nhiều khó khăn để các lò có thể đáp ứng được tiêu chuẩn yêu cầu, đồng thời khi đó mức tiêu hao nhiên liệu sẽ rất lớn, thông thường sẽ là khoảng 20% cao hơn so với sản xuất clinker xi măng thường. Sẽ không thể sử dụng than để đốt mà chỉ có thể dùng các loại nhiên liệu khác như khí gas, dầu để đốt vì khi dùng than, sẽ không kiểm soát được tro. Gần đây, cũng đã có sử dụng một số lựa chọn khác như than petcoke. Tuy nhiên, cho dù có sử dụng loại nhiên liệu nào đi nữa, vẫn sẽ lẫn các chất tạo màu trong sản phẩm clinker, chẳng hạn như một lượng tồn đọng rất nhỏ Fe2O3. Để hạn chế tối thiểu tác động có các tạp chất gây màu, cần phải đốt trong môi trường khử nhẹ. Khi đó Fe2O3 sẽ chuyển thành FeO, chất này có thể chuyển hóa thành cấu trúc thủy tinh thể C3S. Với clinker thường, chất này lại gây tác động xấu đến chất lượng, cơ bản là vì FeO lại bị tái ô xít hóa bởi khí thứ cấp trong lò và có thể dẫn đến phá hủy kết cấu của C3S. Tuy nhiên trong trường hợp này lượng FeO bị tái ô xít hóa lại rất nhỏ. Bên cạnh đó, thông thường ta làm nguội clinker bằng nước lạnh khi clinker rời khỏi lò để ngừa tình trạng phân giải nhiệt độ cao. Rõ ràng, đây là nguyên nhân dẫn đến việc sử dụng năng lượng kém hiệu quả, không tận dụng được nhiệt thừa từ thiết bị làm nguội clinker. Để khắc phục tiêu hao năng lượng quá lớn khi sản xuất clinker xi măng trắng, người ta sử dụng các chất khoáng hóa có gốc fluorine, với phương pháp này cho phép giảm nhiệt độ khi hình thành C3S và hạn chế tối thiểu yêu cầu phải có tỷ lệ pha lỏng cao. Đặc tính kỹ thuật xi măng trắng khác với đặc tính kỹ thuật xi măng thường do kết cấu thành phần và phương pháp sản xuất. Cường độ hoặc độ bền của cả hai loại nói chung là cao do có hàm lượng silicate can xi cao. Điều này đã được chứng minh thông qua các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Các loại xi măng trắng có xu hướng được sản xuất mịn hơn, trắng hơn, là động lực phát triển trên thị trường sau này. Hàm lượng C3A có thể tương đối cao và chất sulphate được kiểm soát tại hầu hết các khu vực với cùng quy định như đối với xi măng Portland có ít C3O. Hơn nữa, sulphate clinker lỏng - thành phần hoạt động hiệu quả hơn so với thạch cao bổ sung trong hợp chất gây trễ thủy hóa C3S - lại ít một phần do môi trường khử trong khu vực zôn nung không cho phép sulphate trong clinker thoát ra khỏi lò. Vì những lý do này, nên thời gian đông cứng có xu hướng ngắn hơn.Tác giả: Arthur Harrisson, AnhNgười dịch : Tạ Hữu Thương – CCID(Còn nữa)Nguồn: Tạp chí Thông tin KHCN-Vicem Copy link thành công 
