PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND - Tài Liệu Text

Tải bản đầy đủ (.docx) (22 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Kỹ Thuật - Công Nghệ
>>
3. Hóa học - Dầu khí

PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.48 MB, 22 trang )

BỘ CÔNG THƯƠNGTRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆPTHỰC PHẨM TP. HỒ CHÍ MINHKHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌCĐỒ ÁN:PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤTXI MĂNG PORTLANDGVHD: THS. NGUYỄN HOÀNG LƯƠNG NGỌCSVTH: TRẦN THANH TÂMMSSV: 2004110449LỚP:02DHHH1TP. HỒ CHÍ MINH – THÁNG 12 NĂM 2014 Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN˜˜˜˜.........................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................Chữ ký của giáo viên nhận xét1SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcMỤC LỤCNHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN...........................................................................iMỤC LỤC......................................................................................................................................iiLỜI NĨI ĐẦU................................................................................................................................1Chương 1: TỔNG QUAN..............................................................................................................21.1. Đặc tính của xi măng Portland...........................................................................................21.2. Phụ gia trong sản xuất xi măng Portland..........................................................................21.2.1. Khái niệm.......................................................................................................................21.2.2. Lịch sử sử dụng phụ gia................................................................................................21.2.3. Nhu cầu sử dụng phụ gia hiện nay..............................................................................31.2.4. Hệ thống pháp lý Việt Nam cho việc sử dụng và quản lý phụ gia............................31.3. Quá trình sử dụng phụ gia trong quy trình sản xuất xi măng Portlant.........................31.4. Một số lưu ý khi sử dụng phụ gia trong quá trình sản xuất............................................4Chương 2: PHÂN LOẠI PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND...............52.1. Phụ gia cải thiện công nghệ.................................................................................................52.1.1. Phụ gia trợ nghiền.........................................................................................................52.1.2. Phụ gia khống hóa.......................................................................................................52.1.3. Phụ gia giảm ẩm............................................................................................................62.2. Phụ gia cải thiện tính chất của xi măng.............................................................................72.2.1. Phụ gia điều chỉnh.........................................................................................................72.2.2. Phụ gia thủy...................................................................................................................82.2.2.1. Đặc tính....................................................................................................................82.2.2.2. Phân loại...................................................................................................................82.2.2.3. Các phương pháp đánh giá chất lượng phụ gia thủy hoạt tính...............................102.2.3. Phụ gia đầy (phụ gia lười)..........................................................................................102.2.4. Phụ gia bảo quản.........................................................................................................11Chương 3: CƠ CHẾ PHẢN ỨNG CỦA PHỤ GIA VỚI THÀNH PHẦN CỦA XIMĂNG...........................................................................................................................................123.1. Phản ứng thủy hóa của phụ gia thủy hoạt tính với xi măng..........................................123.1.1. Giai đoạn sơ cấp..........................................................................................................122SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương Ngọc3.1.1.1. Khống alít (C3S)....................................................................................................123.1.1.2. Khống bêlít (C2S)..................................................................................................123.1.1.3. Khống tricanxialuminat (C3A)..............................................................................133.1.1.4. Khoáng tetracanxi alumoferit (C4AF)....................................................................133.1.2. Giai đoạn thứ cấp........................................................................................................13KẾT LUẬN...................................................................................................................................15TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................................163SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcLỜI NĨI ĐẦU˜˜˜˜Trong q trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa, xi măng là ngành cơng nghiệp trọngđiểm có vị trí chiến lượng trong sự phát triển kinh tế của Việt Nam. Nhu cầu xây dựng cơsở hạ tầng ngày càng tăng và nguồn tài nguyên đá vôi tương đối lớn (địa hình 3/4 là đồinúi) thuận lợi cho q trình sản xuất xi măng. Do đó, có rất nhiều công ty sản xuất ximăng ra đời và cạnh tranh với nhau.Tuy nhiên, mỗi sản phẩm đều có đặc tính và giá thành khác nhau. Các doanh nghiệpphải nghiên cứu phương thức sản xuất sao cho giảm giá thành mà vẫn đảm bảo chất lượngtốt nhất. Một trong những phương thức này chính là sử dụng thích hợp và có hiệu quả phụgia trong sản xuất xi măng. Phụ gia giúp cho xi măng đạt được nhiều tính chất mongmuốn, hạ giá thành sản phẩm và đồng thời tăng năng suất sản xuất.Tìm hiểu về vấn đề phụ gia trong sản xuất xi măng, cụ thể là trong sản xuất xi măngPortland, chúng ta cùng nhau đi vào tìm hiểu bài báo cáo đồ án: “Phụ gia trong sản xuấtxi măng Portland”. Bài báo cáo của em gồm ba chương:-Chương 1: Tổng quan.-Chương 2: Phân loại phụ gia trong sản xuất xi măng Portland.-Chương 3: Cơ chế phản ứng của phụ gia với thành phần xi măng Portland.Bằng sự cố gắng nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ đặc biệt tận tình, chu đáo của cơThS. Nguyễn Hoàng Lương Ngọc, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn.Vì thời gian có hạn nên chắc chắn trong q trình làm khơng thể tránh sai sót. Em rấtmong nhận được sự đóng góp ý kiến của cơ.Em xin cảm ơn cơ ThS. Nguyễn Hồng Lương Ngọc, các thầy cơ khoa Cơng nghệhóa học đã tạo điều kiện để giúp đỡ em trong thời gian qua.Em chân thành cảm ơn.TP. Hồ Chí Minh, ngày 21 tháng 11 năm 2014Sinh viên thực hiệnTrần Thanh Tâm1SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcChương 1: TỔNG QUAN1.1. Đặc tính của xi măng PortlandXi măng Portland là sản phẩm nghiền mịn của clinker Portland và các phụ gia.Clinker Portland là sản phẩm của quá trình nung kết khối hỗn hợp nguyên liệu bao gồmđất sét, đá vôi, quặng sắt và cát ở nhiệt độ khoảng 1450 0C trong lị nung. Clinker đượchình thành ở dạng viên có đường kính khoảng 5 – 25 mm.Hình 1.1: Xi măng.Xi măng Portland có một số ưu điểm như:-Cường độ cao, cường độ trễ cao.-Độ ổn định cao.Dễ sử dụng và kiểm soát chất lượng bê tơng tại cơng trình, đặc biệt đối với cáccơng trình có sử dụng thêm phụ gia giảm nước khi chế tạo bê tông.Bền nước, khả năngchống thấm tốt.Với những đặc tính đó, xi măng Portland được sử dụng ở hầu hết các cơng trình, hạnmục xây dựng khi khơng có các yêu cầu đặc biệt. Xi măng PC hoặc OPC được sử dụngđể sản xuất bê tông cho các hạng mục cầu, cống, bê tông dự ứng lực, cao ốc, đập thủy.1.2. Phụ gia trong sản xuất xi măng Portland1.2.1. Khái niệmPhụ gia là hóa chất hay nguyên liệu được pha vào phối liệu hay nghiền chung vớiclinker xi măng nhằm cải thiện cơng nghệ nghiền, nung hay tính chất của xi măng.Phụ gia góp phần hạ giá thành sản phẩm và tăng chất lượng sản phẩm.1.2.2. Lịch sử sử dụng phụ gia2SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcTrước đây khi sử dụng vữa vơi trong xây dựng, người ta thêm vào một số chất như:nhớt dâm bụt – là chất dẻo hóa – làm vữa dẻo hơn, mật rỉ đường – làm cho vữa đóng rắnnhanh hơn, tro trấu – làm cho vữa bền hơn, …Ở Việt Nam, xi măng Portland được sử dụng từ những năm đầu thế kỉ XX trong cáccơng trình như: cầu Long Biên (1909), cung An Định – Huế (1919).Những năm 60 của thế kỉ XX, thủy điện Thác Bà được xây dựng với việc sử dụngthêm phụ gia SSB (Liên Xơ).Những năm 70, cơng trình cho thủy điện Hịa Bình có dùng thêm phụ gia nước thảicủa nhà máy giấy (theo cơng nghệ kiềm), phụ gia dẻo hóa, giảm nước ~ 10%.Những năm 80, dùng phụ gia Lignhin kiềm giúp giảm nước 15%, phụ gia khoáng sétbentonite giúp tăng khả năng chống thấm.Những năm 2000, sử dụng phụ gia siêu dẻo của thế kỉ mới như: Polycacboxylat natrigiúp giảm nước 25 – 35%, phụ gia khống hoạt tính mạnh như SF, RHA, MK.Và ngày nay, ngày càng có nhiều loại phụ gia được sử dụng trong sản xuất nhằmtăng năng suất cũng như chất lượng sản phẩm.1.2.3. Nhu cầu sử dụng phụ gia hiện nayTrong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước, nhu cầu xây dựng cơ sở hạtầng ngày càng phát triển mạnh mẽ nhằm đáp ứng cho các cơng trình vui chơi, giải trí,trung tâm thương mại, khu công nghiệp, cầu, đường, … Trước tình hình này thì nhu cầuvề vật liệu xây dựng cũng tăng theo. Trong đó xi măng là nguồn vật liệu xây dựng khôngthể thiếu.Bên cạnh việc sản xuất được nguồn xi măng đáp ứng cho nhu cầu ấy thì xi măngcũng phải đảm bảo được chất lượng cũng như giá thành cho sản phẩm. Một thành phầngóp phần tăng năng suất và chất lượng sản phẩm chính là phụ gia sử dụng trong quá trìnhsản xuất.Xu thế chung của công nghiệp xi măng là sản xuất loại clinker mác cao từ đó phathêm các loại phụ gia khống để sản xuất các loại xi măng thông dụng. Việc làm này sẽđem lại hiệu quả kinh tế cao hơn.Mỗi loại xi măng có tính chất khác nhau là do thành phần và công thức phối trộn củacác phụ trong sản phẩm khác nhau, tạo nên sự cạnh tranh trên thị trường của các sảnphẩm xi măng với nhau.Do đó, việc sử dụng phụ gia trong xi măng làm sao cho chất lượng sản phẩm là tốtnhất đồng thời vẫn đảm bảo giá thành là điều vô cùng cần thiết và quan trọng.1.2.4. Hệ thống pháp lý Việt Nam cho việc sử dụng và quản lý phụ giaTheo hệ thống tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN):-Phụ gia khoáng cho xi măng: TCVN 6882 : 2001-Phụ gia hoạt tính Pozzolan: TCVN 3736 : 1982.-Xỉ hạt lò cao dùng sản xuất xi măng: TCVN 4315 : 1986.1.3. Quá trình sử dụng phụ gia trong quy trình sản xuất xi măng PortlantPhụ gia được sử dụng trong sản xuất xi măng Portland được đưa vào chủ yếu ở giaiđoạn đầu – giai đoạn nghiền clinker với phụ gia.3SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcTrước khi nghiền clinker và phụ gia trong máy nghiền bi cần tiến hành gia công sơbộ bằng cách đập thô clinker và phụ gia trong máy đập hàm đến kích thước đạt u cầu.Ta cũng có thể đập clinker ngay sau khi ra khỏi lò nung rồi đưa vào kho ủ.Tiến hành nghiền xi măng trong máy nghiền bi gồm: clinker, các loại phụ gia như:phụ gia thủy, phụ gia điều chỉnh, phụ gia lười, … Máy nghiền bi ngồi tác dụng nghiềnmịn hỗn hợp trên cịn có tác dụng giúp cho hỗn hợp đồng nhất.Hình 1.2: Máy nghiền bi.Xi măng Portland thường có độ mịn cịn lại trên sàng N 0008 tối đa < 15% tươngứng f với tỷ diện là 2500 – 3200 cm2/g (với loại xi măng đóng rắn nhanh, cường độ caothì độ mịn yêu cầu cao hơn).Hiệnnayngười ta thườngthaythếmáynghiền bi bằng cácthiết bị khác (máynghiền đứng – conlăn,nghiềnHoromill).Giảipháp này cho phéptăng năng suấtnghiền, đồng thờilàm tăng độ mịncủa sản phẩm,giảm tiêu hao nănglượng nghiền.Hình 1.3: Máy nghiền Horomill.1.4. Một số lưu ý khi sử dụng phụ gia trong quá trình sản xuấtSau đây là một số lưu ý khi sử dụng phụ gia trong quá trình sản xuất xi măng:-Trong một cấp phối, nên sử dụng đồng bộ phụ gia của một nhà cung cấp.-Không nên tự phối trộn phụ gia.-Không xử dụng quá giới hạn liều lượng cho phép của mỗi loại phụ gia.4SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương Ngọc-Sử dụng đúng quy trình đã chỉ dẫn.-Sử dụng và bảo dưỡng theo những yêu cầu của nhà cung cấp.Tuy những lưu ý này là vấn đề nhỏ, nhưng ta cũng không thể chủ quan hay bỏ qua.Thực hiện theo lưu ý đó sẽ góp phần tránh những sự cố trong quá trình sản xuất đồng thờiđảm bảo được chất lượng sản phẩm là tốt nhất.5SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcChương 2: PHÂN LOẠI PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT XI MĂNGPORTLAND2.1. Phụ gia cải thiện công nghệ2.1.1. Phụ gia trợ nghiềnPhụ gia trợ nghiền là nguyên liệu được cho vào và nghiền chung với hỗn hợpnguyên liệu hay clinker, nhằm tăng năng suất máy nghiền, giảm năng lượng tiêu thụ vàthời gian nghiền.Thông thường ta sử dụng: nhựa thơng, than cốc, than đá, sulfuanat canxi, HEA – 2,…Hình 2.1: Khai thác than đá.Hình 2.2: Than cốc.Từ năm 2008, công ty cổ phần xi măng Bắc Giang đã thử nghiệm thành công trongviệc sử dụng phụ gia trợ nghiền BiFi và mang lại nhiều kết quả tốt như : tăng năng suất,tiết kiệm điện năng. Ngồi ra, BiFi cịn làm tăng độ linh động của xi măng, dễ dàng hơntrong đóng gói sản phẩm và tăng thời gian bảo quản.2.1.2. Phụ gia khống hóaPhụ gia khống hóa là ngun liệu được cho vào nghiền chung với hỗn hợp nguyênliệu. Phụ gia khống hóa làm xúc tác cho những phản ứng hóa học, sau khi hồn thành sẽnằm lại ln trong sản phẩm.Phụ gia khống hóa giúp tăng khả năng tạo khống, giảm nhiệt độ nung, tăng độhoạt tính của khống clinker.Một số loại phụ gia khống hóa như: quặng fluorit (hay huỳnh thạch chứa CaF 2),quặng phosphorit (chứa P2O5), quặng barit ( chứa BaSO4), thạch cao (chứa CaSO4).6SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcTa có thể dùng riêng một loại hoặc dùng phối trộn các loại trên lại với nhau. Tuynhiên, khi sử dụng ở dạng hỗn hợp này sẽ gây tốn kém do cơng đoạn pha trộn cần có cơngnghệ phức tạp hơn.Hình 2.3 : Quặng fluorit.Hình 2.4 : Tinh thể fluorit.Hình 2.5 : Quặng Barit.Hình 2.6 : Quặng Phosphorit.Ngồi ra, nó cịn có tác dụng giảm độ nhớt, tăng tính linh động pha lỏng. Do vậytăng khả năng thấm ướt của pha lỏng cao (do ở nhiệt độ cao chất khống hóa phá vỡ haylàm yếu cầu nối cấu trúc pha lỏng). Từ đó pha lỏng tăng tính hịa tan và C 2S và CaO dễdàng khuếch tán vò pha lỏng tiếp xúc nhau tạo thành khoáng C3S.2.1.3. Phụ gia giảm ẩmPhối liệu trong sản xuất xi măng theo phương pháp ướt thường có độ ẩm cao (W >32%). Do đó, khi nung sẽ tốn nhiều nhiệt cho quá trình bốc hơi làm giảm năng suất lị.7SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcBiện pháp để làm giảm độ ẩm nhưng vẫn đảm bảo độ nhớt của phối liệu thường sử dụngmột số loại phụ gia sau :(0,2 – 0,5)% SSB : độ ẩm của phối liệu giảm (2 – 4)% tương đương giảm lượngnước trong bùn 7%.Hỗn hợp SSB và Na2CO3 hàm lượng từ 0,2 – 0,5% sẽ giảm 8% lượng nước trongphối liệu.-Hỗn hợp thủy tinh lỏng và NaOH hoặc sođa làm giảm lượng nước từ 3 – 6%.2.2. Phụ gia cải thiện tính chất của xi măng2.2.1. Phụ gia điều chỉnhPhụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh sự kết dính và độ đóng rắn của xi măng.Do clinker xi măng Portland khi nghiền mịn có đặc điểm đóng rắn rất nhanh khi trộnvới nước. Điều này dẫn đến không đảm bảo thời gian nhào trộn, vận chuyển và thi công(tô, xây, đổ bê tông,…). Phụ gia điều chỉnh được cho thêm vào khoảng 3,5 – 5% sẽ gópphần làm chậm thời gian đóng rắn cho xi măng.Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng thường được sử dụng là thạchcao. Thạch cao có cơng thức hóa học là CaSO 4.2H2O. Khi nung ở nhiệt độ cao (trên100oC) thì thạch cao chuyển sang trạng thái khan : CaSO4.0,5H2O theo phương trình sau :140 –CaSO4. 2 H2OCaSO4. 0,5 H2O + 1,5 H2O1700CLượng dùng thạch cao làm phụ gia phụ thuộc vào hàm lượng C 3A trong xi măng.Với xi măng có hàm lượng C 3A = 6%, lượng thạch cao có thể dùng 2,5 – 3% so với lượngdùng xi măng (tính theo lượng SO3) và khi hàm lượng C3A là 8 – 10% thì lượng dùngthạch cao cho phép là 3 – 4% thì độ nghiền mịn từ 4000 – 5000 cm2/g (theo Tôvarốp).Ta nên kết hợp sử dụng với phụ gia dẻo sẽ tăng chất lượng xi măng hơn.Bên cạnh tácdụng điều chỉnh thờigian đóng rắn của ximăng, thạch cao cịngóp phần tạo bộ khungcấu trúc ban đầu đểcác khống khác kếtdính. Ngồi thạch cao,một số muối khácnhư : CaCl2, NaCl, …cũng có tác dụngtương tự.Hình 2.7 : Thạch cao.CaCl2 làm cường độ bê tơng ở tuổi 1 – 2 ngày có thể tăng 50 – 100% so với bê tôngkhông dùng phụ gia. Hiệu quả thúc đẩy sự rắn nhanh này của CaCl 2 cũng mạnh mẽ đốivới các loại xi măng chậm rắn ở nhiệt độ thường như: xi măng Portland xỉ quặng, xi măngPortland pozzolan.8SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcKhi nguồn đất sét của nhà máy có hàm lượng SiO 2 thấp, ta có thể sử dụng phụ giagiàu silic (thường là đất hoặc đá có SiO 2 > 80%, trepen, điatômit) để điều chỉnh mô đunsilicat. Cũng có thể sử dụng cát mịn, nhưng khả năng nghiền mịn khó hơn (cần phải ởnhiệt độ cao) nên cần sử dụng kèm theo phụ gia khống hóa để giảm nhiệt độ nungclinker.Ngồi ra, khi nguồn đất sét khơng đủ hàm lượng các khống cần thiết, ta có thể bổsung thêm phụ gia giàu khoáng mà ta cần. Chẳng hạn : phụ gia giàu sắt nhằm bổ sunghàm lượng Fe2O3 cho phối liệu (quặng pyrit sắt, quặng Laterit, quặng sắt,…) ; phụ giagiàu nhôm nhằm bổ sung hàm lượng Al 2O3 cho phối liệu (quặng boxit), có thể dùng caolanh hoặc tro xỉ nhiệt điện nhưng tỉ lệ dùng khá cao và kém hiệu quả kinh tế ; …Hình 2.8 : Quặng Boxit.Hình 2.9 : Quặng Pyrit.Các loại phụ gia điều chỉnh trên khi pha vào xi măng với một tỉ lệ thích hợp sẽ có tácdụng kéo dài thời gian đóng rắn của xi măng đảm bảo yêu cầu thực tế trong xây dựng.2.2.2. Phụ gia thủy2.2.2.1. Đặc tínhPhụ gia thủy là chất khi nghiền mịn tạo ra một chất có tính kết dính và đóng rắn.Khi sử dụng trong xi măng Portland, phụ gia thủy sẽ kết hợp với vơi tự do và vơithốt ra của các phản ứng thủy hóa các khống xi măng trong q trình đóng rắn tạokhống bền nước và bền sulfat. Nhờ đó mà xi măng Portland tăng độ bền nước và độ bềnsulfat.Bản thân phụ gia thủy nghiền mịn khi kết hợp với nước khơng có tính chất kết dínhnhư xỉ lị cao, mà do SiO2 hoạt tính (loại SiO2 ở dạng vơ định hình) có trong phụ gia thủycó tính hút vơi để tạo thành các silicat canxi có độ bazơ thấp có tính kết dính.Các loại phụ gia thủy trên cần nghiền mịn rồi pha vào xi măng với một tỉ lệ cho phépnhất định vừa đảm bảo tính kĩ thuật của sản phẩm vừa đảm bảo giá trị kinh tế.Phụ gia thủy hút nước mạnh do một phân tử có thể hút từ vài 100 – 1000 phân tửnước. Vì vậy cần bảo quản trong kho có bao che. Khi phụ gia thủy ẩm sẽ khó đưa lên silơ,gây hyđrat hóa xi măng và giảm độ hoạt tính.9SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương Ngọc2.2.2.2. Phân loạiDạng tự nhiên:Phụ gia thủy hoạt phún suất: là loại đá thiên nhiên do núi lửa tạo ra, thành phầnchủ yếu gồm oxit silic, oxit nhôm, tạp chất sét, nước hóa học, ... Độ hoạt tính phụ thuộcvào hàm lượng oxit silic và nước hóa học.Phụ gia thủy hoạt tính: dễ nghiền, xốp, khơ, dễ hút ẩm, thành phần chủ yếu là oxitsilic vơ định hình.Puzzolan: có tác dụng tăng tính bền nước, kết hợp với hàm lượng vơi tự do (thànhphần gây hại) có trong clinker và vơi tự do (sinh ra trong q trình hyđrat hóa) để tạothành một hợp chất có tính kết dính (có lợi), thấp nên giúp hạ giá thành xi măng.-Điatomit: 0,75 g/cm3.-Trepen: 0,85 g/cm3.-Okapa: 0,14 g/cm3.Dạng nhân tạo:Silic hoạt tính phế liệu: là phế liệu ngành sản xuất phèn nhơm từ đất sét, có hoạttính cao, sử dụng làm phụ gia thủy rất tốt.Đất sét nung: sử dụng loại có chứa nhiều khống Al 2O3.2SiO3.2H2O được gia cơngở 600 – 800 0C. Độ hoạt tính của phụ gia thủy loại đất sét phụ thuộc nhiều vào nhiệt độnung và loại đất sét sử dụng làm phụ gia thủy. Độ hoạt tính của đất sét nung do khốngCaolinit ở nhiệt độ 600 - 8000C chuyển thành metacaolinhit và các oxit riêng biệt dễ dàngtác dụng với vôi nên sử dụng làm phụ gia thủy rất tốt.Tro, xỉ nhiên liệu rắn: có thành phần giồng như thành phần của đất sét nung. Muốnsử dụng làm phụ gia thủy thì nhiên liệu phải đốt ở nhiệt độ thấp, nếu đốt ở nhiệt độ caothì độ hoạt tính của nó giảm.Ngồi sự phân loại trên người ta còn phân loại phụ gia thủy dựa vào thành phần hoáhọc:-Phụ gia thủy giàu Silic ngậm nước: Điatomit, Opaka, Silic hoạt tính-Phụ gia nhiều Alumosilicat như: Tup, traxơ, đá bọt.-Phụ gia thủy chứa nhiều sét nung: Tro, xỉ nhiên liệu.10SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandHình 2.10: Phụ gia Pozzolan.GVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcHình 2.11: Xỉ lị cao.Các loại phụ gia này phải đảm bảo yêu cầu chính sau:-Tổng lượng (SiO2+ Al2O3 + FeO3)% lớn hơn 70%.-Hàm lượng SO3 % nhỏ hơn 4%.-Độ ẩm % nhỏ hơn 3%.-Mất khi nung % nhỏ hơn 10%.-Chỉ số hoạt tính 28 ngày lớn hơn 75%.-Độ mịn (sót sàng 45 mm) % nhỏ hơn 34%.2.2.2.3. Các phương pháp đánh giá chất lượng phụ gia thủy hoạt tínhChất lượng của phụ gia thủy hoạt tính phụ thuộc vào hoạt tính hút vơi hoặc mức độhoạt tính thủy lực của nó.Độ hoạt tính của phụ gia thủy càng cao thì hàm lượng SiO 2 càng lớn. Trọng lượngriêng càng nhỏ, độ xốp càng cao, độ hoạt tính càng lớn.Độ hoạt tính được xác định theo phương pháp chậm, bằng số miligam vôi do mộtgam phụ gia hấp thụ nghiền mịn đến 0% trên sàng 0,08mm hấp phụ trong thời gian 30ngày đêm sau 15 lần chuẩn. Lượng vôi bị một gam phụ gia hấp thụ càng nhiều thì độ hoạttính của phụ gia thủy càng cao.Độ hoạt tính của phụ gia thủy được phân loại như bảng sau :Xếp phụ gia vào loạiRất mạnhĐộ hoạt tính của phụ gia (mg CaO/1gam phụ gia)> 150Mạnh100 – 150Trung bình mạnh70 – 100Trung bình50 – 70Yếu30 - 5011SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcBảng 2.1 : Phân loại độ hoạt tính của phụ gia thủy.Chất lượng phụ gia được đánh giá theo độ hút vơi ở mức độ chính xác thấp. Do cấutrúc độ xốp, vi mao và ái lực hấp thụ vật lý thuần túy Ca(OH) 2 của các phụ gia khơnggiống nhau nên sự phân loại hoạt tính của phụ gia theo độ hoạt tính của chúng là khơngđược chính xác.Do đó, người ta thường dùng chỉ số hoạt tính. Lí do khả năng hút vơi của phụ gia cóhai phần: phần hấp thụ vật lý thuần túy vào mao quản và lỗ rỗng của các hạt phụ gia vàphần phản ứng hóa học ở hai dạng sau:Ca(OH)2 + SiO2htCaO. SiO2. H2O tạo gel CSH2Ca(OH)2 + Al2O3ht2CaO. Al2O3. 2H2O (C2AH2) kết tinhC2AH2 + Ca(OH)2 + 3H2OC3AH6 kết tinhTTTỉ lệ phụ gia %Cấp hoạt tínhPhân loại1< 10Khơng hoạt tínhPhụ gia trơ210 – 12Hoạt tính yếuLoại 3312 – 15Hoạt tính trung bìnhLoại 24> 15Hoạt tính caoLoại 1Bảng 2.2 : Phân loại phụ gia theo chỉ số hoạt tính.2.2.3. Phụ gia đầy (phụ gia lười)Phụ gia đầy là loại phụ gia được đưa vào có tác dụng điền đầy nhằm tăng sản lượngxi măng, giảm giá thành sản phẩm.Tỷ lệ phụ gia này trong thành phần xi măng phụ thuộc vào chất lượng clinker và yêucầu kĩ thuật của xi măng.Phụ gia đầy sửdụng trong sản xuấtxi măng có thể là: đávơi, đá vơi silic cómàu đen, đá sét đen,các loại bụi thu hồi ởlọc bụi điện trong dâychuyền sản xuất ximăng, cát nghiềnmịn, … Khi sử dụngloại phụ gia này cầnphải chú ý đến tỉ lệ đểđảm bảo được chấtlượng sản phẩm.Hình 2.12: Đá vơi.2.2.4. Phụ gia bảo quản12SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcCác hạt xi măng rất mịn nên khi bảo quản rất dễ hút ẩm và khí CO 2 trong khơng khí.Do đó, các hạt xi măng bị hyđrat hóa, cacbonat hóa làm cho chúng dính lại tạo thành cục(gọi là “bị chết gió”). Phụ gia bảo quản sẽ khắc phục được hiện tượng đó, nó có tác dụngtạo màng ngăn ẩm bao bọc hạt vật liệu xi măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thường sửdụng dầu thực vật như: dầu lạc, dầu lạp có độ phân tán cao, …13SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcChương 3: CƠ CHẾ PHẢN ỨNG CỦA PHỤ GIA VỚI THÀNH PHẦN CỦAXI MĂNG3.1. Phản ứng thủy hóa của phụ gia thủy hoạt tính với xi măngXi măng chứa nhiều thành phần khoáng. Khi tiếp xúc với nước sẽ xảy ra phản ứnghyđrat và tiếp tục phản ứng với những phụ gia có trong xi măng. Theo I. un, q trìnhphản ứng hóa học xảy ra 2 giai đoạn:-Giai đoạn sơ cấp: khoáng xi măng phản ứng thủy hóa với nước.Giai đoạn thứ cấp: Các sản phẩm thủy phân tác dụng với nhau và tác dụng với cácthành phần hoạt tính của phụ gia tạo khống mới, làm tăng cường độ đá của xi măng.3.1.1. Giai đoạn sơ cấpĐối với xi măng Portland thường thì giai đoạn đầu là giai đoạn chủ yếu. Quá trìnhphản ứng giữa phụ gia với các sản phẩm hyđrat khoáng xi măng chỉ xảy ra đối với ximăng Portland xỉ, Portland puzzolan, Portland cacbonat.. Nếu xi măng Portland pha 10 –15% phụ gia hoạt tính thì vẫn có phản ứng.3.1.1.1. Khống alít (C3S)Khống C3S phản ứng thủy phân với nước tạo thành hyđrosilicatcanxi có tỉ lệ phântử CaO/SiO2 < 3:2(3CaO. SiO2) + nH2O3CaO. 2SiO2. 2H2O + 3Ca(OH)23CaO. 2SiO2. 2H2O: viết tắt là C3S2H2: aprinitKhống C3S và C2S thủy phân tồn phần khi có dư nước:3CaO. SiO2 + nH2O3Ca(OH)2 + SiO2. (n – 3)H2O2CaO. SiO2 + nH2O2Ca(OH)2 + SiO2. (n – 2)H2OTrong thực tế thì 2 phản ứng này khơng xảy ra đến cùng vì pha lỏng dần dần bảo hịalàm cho phản ứng ngừng hay chậm lại. Do đó tùy theo nồng độ vôi trong pha lỏng màC3S xảy ra các phản ứng khác nhau.Tạo thành CaO.SiO2.H2O (CSH) là khống có tính kết dính.Khi tỉ lệ CaO/SiO2 = 0,8 – 1,5 ứng với nồng độ vôi trong pha lỏng là 0,08 – 1,1 g/l.Khi đó, hyđrosilicat có cơng thức là 2CaO.SiO2.2H2O (C2SH2).Tổng hợp quá trình như sau:-Nồng độ CaO < 0,08 g/l, phản ứng thủy phân là chính:C3S-3Ca(OH)2 + SiO2Nồng độ CaO = 0,08 g/l thì xảy ra phản ứng thủy hóa:C3S-H2OH2OCSH (B) + Ca(OH)2Nồng độ CaO = 1,1 g/l tạo trạng thái giả bền:C3SH2OC2SH2 + Ca(OH)23.1.1.2. Khống bêlít (C2S)C2S là khống chủ yếu thủy hóa:14SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương Ngọc2CaO. SiO2 + nH2O2CaO. SiO2. nH2ONếu thuỷ hố khi cho ít nước thì khơng thấy Ca(OH)2 thốt ra.Theo Vet, C2S khi tác dụng với nước cũng tương tự như C 3S. Nếu nhiều nước và lắcliên tục thì chúng cũng sẽ bị thuỷ phân:2CaO. SiO2 + nH2O2Ca(OH)2 + SiO2. (n – 2) H2O3.1.1.3. Khoáng tricanxialuminat (C3A)Khi nghiên cứu hệ CaO.SiO2.H2O, người ta thấy rằng ở nhiệt độ 21 0C ÷ 900C, phabền vững chủ yếu là Gipxit (Al2O3.3H2O), khi nồng độ CaO là 0,33 g/l. Nếu nồng độ CaOlớn hơn 0,33 g/l thì có dạng 3CaO.Al 2O3.6H2O kết tinh dạng tinh thể khối lập phươngtách ra ở pha rắn.Ở nhiệt độ thường: C3A + nH2OC3AH (10 – 12)Khi nồng độ vơi CaO > 1,08 g/l thì:C3AH (10 – 12)C3AHt0>250CC3AH (10 – 12)C4AH13 kèm theo hiện tượng co sản phẩm, là dạnghecxa giả bền sẽ mau chóng chuyển sang dạng khối C3AH6.Ở nhiệt độ khoảng 20 – 250C và nồng độ vôi CaO từ 0,25 – 0,3 g/l:C3AH6Ca(OH)2 + Al(OH)3Khống A5C3 có thể có trong clinker xi măng khi tác dụng với nước sẽ bị thủy phântạo nên hyđroaluminat kiềm cao CaO/Al2O3 > 5,3 và thoát ra Al(OH)3. Cấu trúchyđroaluminat C5A3 lúc thủy phân là dạng khối C3AH6.C5A3 + 42H2O5C3AH6 + 8Al(OH)3Trong q trình đóng rắn xi măng, có thể phản ứng với Ca(OH) 2 do q trình hyđrathóa khoáng silicat để tổng hợp thành hyđroaluminat 2 canxi hay 4 canxi:2Ca(OH)2 + 2Al(OH)3 + 3H2O2 Ca(OH)2. 2Al(OH)3. 3H2O4Ca(OH)2 + 2Al(OH)3 + 6H2O4 Ca(OH)2. 2Al(OH)3. 6H2OHai hợp chất này không bền. Do đó thành phần hyđroaluminat canxi phụ thuộcnhiều vào yếu tố như: tỉ lệ pha rắn C 3A và pha lỏng là nước, nồng độ CaO trong dungdịch rắn, nhiệt độ thực hiện q trình, …3.1.1.4. Khống tetracanxi alumoferit (C4AF)Trong clinker ngồi C4AF có thể có C2F. Các khống này vừa tham gia phản ứngthuỷ phân vừa tham gia phản ứng thuỷ hoá để tạo thành hydroaluminatcanxi vàhydropheritcanxi:C4AF + nH2OC3AH6 + CaO. Fe2O3.H2OCaO. Fe2O3. H2O + 2Ca(OH)2 + xH2O3CaO. Fe2O3. 6H2O2CaO. Fe2O3 + 2H2O2CaO. Fe2O3. nH2O2CaO. Fe2O3. nH2O + Ca(OH)2 + xH2O3CaO. Fe2O3. 6H2O3.1.2. Giai đoạn thứ cấpSản phẩm thủy hóa tác dụng với thạch cao nhằm điều chỉnh thời gian đơng kết.Khi hyđrat hóa xi măng, trong sản phẩm sẽ có mặt đồng thời Ca(OH) 2 vàCaSO4.2H2O, tổng hợp nên các sulfo hyđro aluminat canxi:CaSO4. 2H2O + C3AH6 + nH2OC3A. CaSO4. (10 – 20) H2O (1)CaSO4. 2H2O + C3AH6 + nH2OC3A. 3CaSO4. (30 – 32) H2O (2)15SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcPhản ứng (1) tạo thành khi nồng độ vơi và nồng độ SO 42– chưa bão hịa, C3A.CaSO4. (10 – 20) H2O ở dạng keo sít đặc.Phản ứng (2) tạo thành khi nồng độ vôi và nồng độ SO 42– bão hòa, C3A. 3CaSO4.(30 – 32) H2O trương nở thể tích từ 2 – 7,5 lần so với dạng 1.Sản phẩm thủy hóa tác dụng với phụ gia thủy hoạt tính:Ca(OH)2 + SiO2ht + nH2OxCaO. ySiO2. nH2O (khống bền khơngtan, có cường độ).C3AH6 + SiO2ht + nH2OC3A. CaSiO3. (10 – 12) H2OC3AH6 + SiO2ht + nH2OC3A3. CaSiO3. (30 – 33) H2OC2SH2 + SiO2 + nH2OCSHCa(OH)2 + Al2O3 + nH2OxCaO. yAl2O3. nH2OCa(OH)2 + Al2O3. 2SiO2ht + nH2OCa(OH)2 + Al2O3. 2SiO2ht + nH2O16SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hồng Lương NgọcKẾT LUẬN˜˜˜˜Xi măng là chất kết dính vơ cơ rất cần thiết cho quá trình xây dựng các cơ sở hạ tầnghiện nay. Để đạt được các đặc tính theo yêu cầu người sử dụng, phụ gia sẽ giải quyếtđược yêu cầu đó – tăng năng suất, hạ giá thành sản phẩm, chất lượng xi măng được nângcao cũng như nâng cao được tuổi thọ của cơng trình.Qua thời gian tiến hành tìm hiểu và nghiên cứu đề tài về phụ gia trong công nghệsản xuất xi măng đến nay em đã hoàn thành chuyên đề đồ án: “Phụ gia trong sản xuất ximăng Portland”.Do thời gian thực hiện đề tài đồ án này có hạn, đặc biệt là chưa có điều kiện đi thựctế nên có thể sẽ khơng tránh khỏi những sai sót về nội dung cũng như trong cách trìnhbày, đang cịn mang nặng lý thuyết, kính mong được sự thơng cảm của cơ.17SVTH: Trần Thanh Tâm Phụ gia trong sản xuất xi măng PortlandGVHD: ThS. Nguyễn Hoàng Lương NgọcTÀI LIỆU THAM KHẢO˜˜˜˜[1] ThS. GVC. Nguyễn Dân (2007), Cơng nghệ sản xuất chất kết dính vơ cơ,Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng.[2] ThS. GVC. Nguyễn Dân (2007), Kĩ thuật hóa vơ cơ, Trường Đại học BáchKhoa Đà Nẵng.[3] GS. TS. Nguyễn Tấn Quý – GVC. TS. Nguyễn Thiện Ruệ (2003), Giáotrình Cơng nghệ bê tơng xi măng tập 1, Nhà xuất bản Giáo Dục.[4] Vũ Đình Đấu (2009), Công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng Poóc lăng,Nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội.[5] Một số tài liệu lấy từ các trang web:- - - 18SVTH: Trần Thanh Tâm

Tài liệu liên quan

• Nghiên cứu dùng xỉ trong công nghiệp sản xuất xi măng Portland xỉ (Phần 1)
  • 3
  • 928
  • 8
• Công nghệ sản xuất xi măng Portland - nghiền mịn hốn hợp nguyên liệu
  • 19
  • 1
  • 12
• Công nghệ sản xuất xi măng Portland
  • 28
  • 1
  • 21
• Tài liệu Tăng cường quá trình nghiền mịn các vật liệu rắn trong sản xuất xi măng bằng sử dụng các chất trợ nghiền từ các loại phụ gia hoạt tính bề mặt ppt
  • 4
  • 709
  • 12
• Tài liệu Công nghệ sản xuất xi măng Portland xỉ pdf
  • 3
  • 1
  • 8
• hiệu quả kinh tế của việc áp dụng thiết bị công nghệ mới trong sản xuất xi măng của công ty xây lắp thương mại i
  • 39
  • 633
  • 0
• Công nghệ xử lí bụi trong sản xuất xi măng
  • 25
  • 906
  • 2
• nghiên cứu tái sử dụng chất thải làm nhiên liệu thay thế trong sản xuất xi măng
  • 73
  • 1
  • 5
• Phụ gia trong sản xuất thực phẩm
  • 134
  • 1
  • 7
• ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI CÁC CHẤT PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT BÁNH KẸO pot
  • 41
  • 4
  • 13

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.49 MB - 22 trang) - PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND Tải bản đầy đủ ngay ×