Quy trình công nghệ sản xuất xi măng

I.LỜI MỞ ĐẦU: Trong xã hội nay, công thị hóa đại hóa ngày tăng nhanh Các thành phố lớn Việt Nam như: Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh, Cần Thơ, Đà Nẵng, Quảng Ninh, trình phát triển dẫn đến sở hạ tầng nhà cửa, kho hàng, bãi bến ngày trọng để hịa nhập với cộng đồng quốc tế Để đáp ứng nhu cầu tầng lớp nhân dân phát triển ngành cơng nghiệp xi măng trọng, ngành cơng nghiệp xi măng cịn coi ngành xây dựng Ở nước ta, kinh tế khoa học kỹ thuật đà phát triển phù hợp với phát triển chung khu vực, với sách mở Đảng Nhà nước.Đất nước ta thu hút vốn đầu tư nước ngồi ngày nhiều, phải kể đến đầu tư vào công nghệ sản xuất xi măng năm gần Với đề tài: “Quy trình công nghệ sản xuất xi măng” cho hiểu thêm thành phần, chất lượng xi măng dùng xây dựng mà ngày sử dụng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC PHẦN 1: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG 1.1 Clinker 1.1.1 Thành phần pha clinker 1.1.2 Đặc trưng loại khoáng clanhke 1.2 Thạch cao 1.3 Đá vơi 1.4 Phụ da (Pouzzolance) PHẦN 2: Q TRÌNH SẢN XUẤT CLINKER 2.1 Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt 2.2 Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khơ 2.3 Lị đứng nung clinker xi măng PHẦN 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG 3.1 Thuyết minh quy trình sản xuất xi măng 3.2 Sơ đồ sản xuất xi măng PHẦN 4: TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG Các tính chất lí xi măng Các tính chất hóa học xi măng Cách bảo quản xi măng PHẦN 5: KẾT LUẬN LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN 1: NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG 1.1Clinker Clinker sản phẩm trình sản xuất xi măng Clinker sản xuất cách nung kết hợp hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét quặng sắt với thành phần xác định định trước , Clinker có dạng cục sỏi nhỏ , kích thước 10-50mm Thành phần hóa học clinker: Thành phần CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 Tỉ lệ (%) 58-67 16-26 4_8 2_5 Tạp chất MgO SO3 P2O5 Mn2O3 TiO2 K2O+Na2O Tỉ lệ (%) 1_5 0.1-2.5 0_1.5 0_3 0_0.5 0_1 1.1.1 Thành phần pha clinker Nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ xác định đem nung nhiệt độ cao khoảng 1450 – 1455 ° C nhằm tạo hợp chất chứa thành phần pha cần thiết (gồm loại khoáng pha thủy tinh) Các oxýt phản ứng tạo thành khống cần thiết Một phần nguyên liệu không phản ứng nằm pha thủy tinh dạng tự Ngoài clinker cịn chứa khống khác tạp chất phản ứng tạo nên q trình nung Khống Tên khống Cơng thức HH Kí hiệu Thành phần% alit Belit 3CaO.SiO2 2CaO.SiO2 C3S C2S 40-60 15-35 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tricanxi Anumilat Aluminoferit Canxi Khoáng phu 3CaO.Al2O3 C3A 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF (K.Na)2O.8CaO.3Al2O (KN)2C8A Aluminat Alkali 3 Sunfat Alkali (Kna)2SO4 Alumo Manganat Canxi 4CaO.Al2O3.Mn2O3 Sunfat Canxi CaSO4 4_14 10_18 0_1 0_1 0_3 0_2 1.1.2 Đặc trưng khoáng clanhke a ) Khoáng Alit ( 54CaO.16SiO.Al2O3.MgO = C54S16AM ) : khống clanhke xi măng poóc lăng Alit dạng dung dịch rắn khống C3S với ơxit Al2O3, MgO lẫn mạng lưới tinh thể thay vị trí SiO2 Khoáng C3S tạo thành nhiệt độ lớn 1250 ° C tác dụng CaO với khoảng C2S pha lỏng nóng chảy bền vững đến 2065 ° C ( có tài liệu nêu giới hạn nhiệt độ bền vững C3S từ 1250 ° C : 1900 ° C ) Alít có cấu trúc dạng hình lục giác, màu trắng, có khối lượng riêng 3,15 - 3,25 g / cm3 , có kích thước 10-250 um Khi tác dụng với nước , khống Alit thủy hóa nhanh , tỏa nhiều nhiệt , tạo thành tinh thể dạng sợi ( có công thức viết tắt CSH() , gọi Tobermorit ) đan xen vào tạo cho đá xi măng có cường độ cao phát triển cường độ nhanh Đồng thời thải lượng Ca (OH) 2, nhiều nên bền nước nước chứa ion sunphat b ) Khống Bêlít (C2S ) : có cấu trúc dạng tròn , phân bố xung quanh hạt Alit Belit dạng thủ hình khoáng C2S, tồn clanhkc làm nguội nhanh Trong trình nung clanhke, phản ứng CaO với SiO2, trạng thái rắn tạo thành khoáng C2S nhiệt độ 600- 1100°C Khoảng C2S có dạng khác hình dáng cấu trúc tính chất gọi dạng thù hình, , ’- , - -C2S Sự thay đổi trạng thái cấu trúc Belít tăng nhiệt độ tới xuất pha lỏng làm nguội tới nhiệt độ bình thường phức tạp phụ thuộc vào nhiều yêu tố khác Sự biến đổi hình C2S q trình làm nguội mơ tả sau đơn giản hóa nhiều, Khi làm nguội clanhke , tốc độ làm nguội chậm xảy biến đổi hình thù dạng - C2S sang dạng - C2S kèm theo tượng clanhko bị tả thành bột có tăng thể tích Ngun nhân - C2S có khối lượng riêng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2,97 g / cm3 , nhỏ khối lượng riêng -C2S 3,28 g / cm3  C2S khơng có tính kết dính điều kiện nhiệt độ áp suất thường , để trảnh tượng tá clanhke biến đổi hình từ -C2S sang  - C2S 575 ° C , cần ổn định cách đưa số oxit khác P2O5 , BaO vào mạng lưởi cấu trúc tạo thành dung dịch rắn Khi tác dụng với nước, khoảng Belit thủy hóa chậm, tỏa nhiệt it tạo thành tinh thể dạng sợi (có cơng thức viết tắt CSH( gọi Tobermort ) đan xen vào tạo cho xi măng có cường độ cao Tốc độ phát triển cường độ khoảng Belit chậm khoảng Alit; phải sau năm đóng rắn cường độ Belit Alit, Belit thải lượng Ca (OH) 2, Alit nên tạo cho đá xi măng có độ bền ăn mịn rửa trôi cao đá xi măng Alit c ) Khoáng canxi aluminat ( C3A ) : chất trung gian màu trắng nằm xen hạt Alit Belit với alumo ferit canxi ( C2AF ) Trong thành phần C3A chứa số tạp chất SiO2, Fe2O3, K2O, Na2O Aluminat canxi khoáng quan với Alit tạo cường độ ban đầu đá xi măng Xi măng chứa nhiều C3A tỏa nhiều nhiệt đóng rắn, thiếu khơng có thạch cao để làm chậm động kết xi măng bị đóng rắn nhanh (khơng thể thi cơng được) C3A có tỷ trọng 3,04g/cm3, khống dạng rắn nhanh, cho cuờng độ cao bền mơi trường sun phát d ) Khống Canxi aluma ferit ( C4AF ) : chất trung gian, có tỷ trọng 3,77g/cm3 , màu đen , nằm xen hạt Alit Belit củng với khoảng C3A, Khi nung clanhke , phản ứng CaO với FeO3 , tạo thành khống nóng chảy nhiệt độ thấp ( 600-700 ° C ) CaO.Fe2O3 ( CF ) , C2F …Sau khoảng tiếp tục phán ứng với Al2O3 , tạo thành khoáng Canxi alumo ferit có thành phần thay đổi C2F , C6A2F , C4AF , C6AF2 Các khoảng bị nóng chảy hồn tồn nhiệt độ 1250 ° C trở thành pha lỏng với khoáng Canxi aluminat , tạo môi trường cho phản ứng tạo thành khoáng C3S , nên chúng thường gọi chất trung gian pha lỏng clanhke Khi tác dụng với nước, Canxi alumo ferit thuỷ hố chậm, tồ nhiệt cho cường độ thấp e ) Các khống khác : Ngồi khoảng trên, clanhke cịn chứa pha thuỷ tinh chất lỏng nóng chày bị đông đặc lại làm lạnh clanhke Nếu trình làm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nguội nhanh khống C3A, C4AF, MgO (periclaz), CaOtd, v.v không kịp kết tinh để tách khôi pha lỏng , pha thuỷ tinh nhiều Ngược lại, làm lạnh chậm pha thuỷ tinh Khi làm nguội nhanh, khoảng nằm pha thuỷ tinh dạng hoà tan nên có lượng dự trữ lớn làm cho clanhke hoạt tính tạo cho đa xi măng có cường độ ban đầu cao Khi làm lạnh chậm , khống kết tinh hoản chỉnh, kích thước lớn nên độ hoạt tính với nước giảm , MgO CaO tự kết tinh thành tinh thể độc lập , bị già hoa nên dễ gây phá huỷ cấu trúc đá xi măng, bê tông sau 1.2 Thạch cao Cấu tạo thạch tự nhiên CaSO4.2H2O CaSO4.1/H2O + 1/2H2O = CaSO4.H2O -Thạch cao tự nhiên hàm lượng CaSO4.2H2O chiếm từ 94-98% CaSO4.2H2O Tác dụng thạch cao Thạch cao tác dụng với C3A C3A + 3CSH2 + 26 = C6AS3H32 Thạch cao tác dụng với C4AF C4AF + 3CSH2 + 21H = C6 (A.F) S3H32 + (F.A) H33 C4AF + C6 (A.F) S3H32 + 7H = 3C4 (A.F) SH 12 + (F.A)H3 -Là phụ gia cho thêm vào xi măng để kéo dài thời gian ninh kết, giảm tốc độ đóng rắn xi măng - Clinker nghiền mịn đóng rắn nhanh, phản ứng C3A với nước xảy nhanh Do phải giảm tốc độ đóng rắn clinker thạch cao Khi có mặt thạch cao q trình đóng rắn xảy phản ứng C3A + CaSO4.2H2O + 26H2O = 6CaO.A12O3.3SO3.3H2O C3A + CaSO4.2H2O + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3SO3.3H2O Khi tạo hỗn hợp vữa, bao quanh thạch cao lúc đầu C3A.CaSO4.3H2O xốp, hình kim Ion SO4 (2+), tiếp tục qua lỗ xốp môi trường SO4(2-), bao quanh C3A tạo thành lớp C3A.CaSO4.12H2O xít đặt già bền , ngăn cản khơng cho ion Al3+ ngồi , mà q trình phản ứng chậm lại thời gian ninh kết kéo dài -Hàm lượng thông thường 3-6 % Nếu cho nhiều thạch cao , nồng độ SO4(2-) cao , tạo nên mơi trường bão hịa nhanh C3A.CaSO4.12H2O thành C3A.CaSO4.31H2O có cấu trúc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com xốp , làm tăng tốc độ dính ướt , trình tạo hydrosunfua aluminat nhanh , làm tăng tốc độ ninh kết Nếu cho thạch cao, nồng độ SO4(2-) , làm Al(3+) tiếp tục mơi trường tăng trình đóng rắn 1.3 Đá vơi : CaCO chiếm khoảng 60 - 97 % Tác dụng đá vôi nghiền xi măng - Là chất cứng , giòn , dể nghiền hệ nghiền đứng - Dể tạo hạt có kích thước nhỏ từ 5-10mm Rate 45 tăng ; Blaine tăng - Tạo độ dẻo cho hồ xi măng Cường độ ban đầu đóng rắn - Tăng hiệu xuất kinh tế giá thành thấp - Tuy nhiên làm giảm cường độ ximăng chất đá vôi không tạo cường độ cho xi măng 1.4 Phụ gia (Pouzzolane) Là vật liệu Silic Silic Alumin Cấu tạo tự nhiên thành phần chủ yếu silic hoạt tính Phụ gia tốt mức độ hoạt tỉnh ( khả hút vội ) cao Pouzzolane thuộc nhóm phụ gia hoạt tính ( thủy lực ) làm tăng mật độ cường độ xi măng môi trường nước Đồng thời giúp tăng sản lượng, hạ giá thành sản phẩm , Thành phần khống hoạt tính nhơm alumo silicat Tự thân khơng có tinh thủy lực Trong mơi trường điện ly có Ca(OH)2 , từ phản ứng hydrat clinker , chúng có khả tạo khoảng hydrosilicat canxi CSH hydrosilicat alumin CAH có tính thủy lực Độ hoạt tính lớn hàm lượng oxyt silic định hình cao • Ảnh hưởng đến chất lượng : - Cường độ xi măng ban đầu phát triển chậm - Cường độ sau phát triển cao , bền mơi trường thủy hóa - Sử dụng nhằm tăng khả bền nước hạ giá thành ( Đối với Xá CN làm ổn định độ sụt bê Tông ) Trong Xả CN không sử dụng Phụ gia LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN 2: Q TRÌNH SẢN XUẤT CLINKER 2.1 Lị quay tung clinker theo phương pháp ướt Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt gọi lò quay có thiết bị trao đổi nhiệt bên Nó ống kim loại hình trụ rỗng , đặt nghiêng góc  với mặt phẳng ngang  = - 50 , tỉ lệ L/D = 30 - 40 lần Lò quay phương pháp ướt thường có loại sau : D x L= x 100m ; 3,6 x 120m ; x 150m , 5x 185m ; x 270m Lị có kích thước khác , có suất khác Tòan chiều dài đặt hệ thống bệ đỡ cỏ lăn đặt trụ lị bê tơng Lị quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều , phối liệu vào đầu cao ( đầu lạnh ) lò , clinker đầu thấp ( đầu nóng ) lị , nhiên liệu khơng khí vào đầu thấp lị , q trình chảy trao đổi nhiệt xảy theo chiều dài lò , cuối khí thải phía đầu cao lỏ Nguyên , nhiên liệu ngược chiều , kết nguyên liệu đốt nóng từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ kết khối , cịn khí nóng có nhiệt độ giảm dần theo chiều dài lị ống khói , nhiệt độ khí thải khỏang 200 - 3000C Để tăng hiệu trao đổi nhiệt lị người ta thưỏng bố trí thiết bị trao đổi nhiệt bên lị : xích trao đổi nhiệt , kim loại trao đổi nhiệt dơn dơn sấy , dơn đốt nóng , dơn phân hủy , phổ biến xích trao đổi nhiệt 2.2 Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khơ Lị quay nung clinker xi măng theo phương pháp khơ cấu tạo thân lị nguyên tắc làm việc ngược chiều lò quay phương pháp ướt Tuy nhiên có điểm khác : kích thước lị ngắn so với lị phương pháp ướt , tỉ lệ L/D= 15 - 17 lần , phổ biến loại lị có kích thước : D x L = 3,5 x 50m ; x 60m ; x 75m Bột phối liệu từ kết chưa có W = 0,5 - % vào hệ thống xyclon trao đổi nhiệt nhờ vít tải chuyện vận , khí nóng từ lỗ vào buồng khỏi lên xylon , vật liệu dòng khí chuyển động ngược chiều , tác dụng dịng khí vật liệu xyclon ln ln trạng thái lơ lững , tiếp xúc dịng khí vật liệu tốt , q trình trao đổi nhiệt khí vật liệu tốt Hệ thống xyclon trao đổi nhiệt đặt phía đầu cao lị , xyclon bậc , bậc nhiều bậc Ở bậc xyclor vật liệu dịng khí có nhiệt độ xác định , nhiệt độ vật liệu tăng dần từ xuống , nhiệt độ dịng khí giảm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com dần theo chiêu từ lên Kết bột phối liệu vảo đầu lở có nhiệt độ 950 100000°C cịn nhiệt độ khí thải 300 - 3200 ° C , vật liệu vào lò tiếp tục trình nung luyện 2.3 Lị đứng tung clinker xi măng Lị đứng ống hình trụ đứng rỗng , ngồi vỏ thép , lót gạch chịu lửa Chiều cao đường kính lị thường có tỉ lệ xác định H / D = 3,5 - lần , tùy theo kích thước lị mà có suất khác , để tăng hiệu sấy thường mở rộng dơn sấy Lị đứng khí hóa cao thường có thiết bị nạp liệu , tháo clinker hòan tòan tự động Bột phối liệu từ silo chứa vào thiết bị làm ẩm , tạo viên , chuyển xuống thiết bị nạp liệu vào lò q trình nung luyện tiến hành lị đứng tương tự lo quay Dựa vào chiều cao lò , nhiệt độ nung mà phân chia lò đứng thành dôn , phổ biến dôn : dôn sấy , dôn nung dơn làm lạnh Q trình hóa lý xảy nung clinker : Để thu clinker xi măng có thành phần khống mong muốn , cần phải chế tạo bột phối liệu có đủ thành phần hóa học Phối liệu từ vào lò tới lị ( trải qua q trình tăng nhiệt độ từ nhiệt độ bình thường tới đạt nhiệt độ kết khối , sau nguội dẫn tới nhiệt độ bình thường ) có nhiều biến đổi hóa lý phức tạp qua nhiều giai đoạn Có thể chia giai đoạn phản ứng cách tương đối sau : a Giai đoạn nung nóng sấy khơ phối liệu Khi nhiệt độ phối liệu nâng dân tử nhiệt bình thưởng tới khoảng 250 - 300 ° C trình khử nước lý học , nung nóng phối liệu lúc xảy vài loại phản ứng hóa học khơng ảnh hưởng lớn tới trình tạo khoảng clinker sau Trong cơng nghệ sản xuất clinker lị quay phương pháp khơ có hệ thống tháp trao đổi nhiệt cyclon , giai đoạn xảy cyclon cấp I , bột phối liệu trộn lẫn với dịng khí nóng có nhiệt độ 450- 500C từ lên truyền nhiệt cho bột phối liệu Sau bột phối liệu nóng tách khỏi dịng khí ( nhờ lực ly tâm ) chảy xuống cyclon cấp II LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com b Giai đoạn phân hủy khoáng sét Khi nhiệt độ tăng dần , loại khoảng sét caolinit , montmorilonit , ilit , v , v chủ yếu cholinit ( Al203.2SiO2.2H2O ) bị phân hủy Nhiệt độ khử Nước caolinit chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc tự nhiên : caolinit cấu trúc phân tán mịn dễ dàng nước 300 - 420 ° C , loại caolinit tinh thể thô phải nâng cao nhiệt độ tới 475- 505 ° C Nhưng sản phẩm phân hủy khoáng chất chúng nhà nghiên cứu cịn có ý kiến khác PGS.TS Bùi Văn Chén sau phân tích kết nghiên cứu nhiều độ phân hủy khoảng caolinit chấp nhận sau [ 10 ] , tức nhiệt độ lên đến 500 - 600 ° C thi caolinit không cản nước kết tinh , chuyển sang meta caolinit ,nếu tăng thêm nhiệt độ phần phân hủy thành dạng vơ định hình Al2O3 SiO2 có hoạt tính Trong cơng nghệ sản xuất clinker lị quay phương pháp khơ , giai đoạn xảy cyclon cấp II cấp III , bột phối liệu trộn lẫn với dịng khí nóng có nhiệt độ 500 – 900C từ lên truyền nhiệt cho bột liệu Quá trình tương tự cyclon cấp I , bột liệu nhiệt dần xảy phản ứng phân huỷ khoáng sét phần khoảng cácbonat , tách khỏi dịng khí ( nhờ lực ly tâm ) chảy xuống cyclon cấp IV vào thiết bị tiền nung ( precalciner ) c Giai đoạn phân hủy cacbonat Khi nung phối liệu xi măng , đá vôi ( thành phần khoáng canxi cacbonat CaCO bị phân hủy nhiệt theo phản ứng : CaCO3 = CaO + CO2 (600-9000 ° C) Đây phản ứng dị thuận nghịch , không chế tốt điều kiện , phản ứng xảy hồn tồn Theo lý thuyết , CaCO3 bắt đầu phân hủy 600 ° C , mạnh 900C Trong thực để nhiệt độ bắt đầu phân hủy CaCO3 , 600 ° C chậm , phân hủy mạnh 750- 900°C mãnh liệt 900 ° C Phản ứng phân hủy Cacbonat bắt đầu xảy trung tâm , vị trí có khuyết tật cấu trúc cạnh , mặt góc tạo nên bề mặt khoảng cacbonat Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ phân giải CaCO3 : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhiệt tỏa từ lò, việc làm giúp tiết kiệm lượng khiến cho nhà máy thân thiện với môi trường Giai đoạn 4: Giai đoạn lò Lò lớn xoay coi phần quan trọng trình sản xuất xi măng Trong lị nhiệt độ lên tới 14500C Nhiệt độ đạt bắt nguồn từ phản ứng hóa học gọi phản ứng khử Cacbon phản ứng cịn thải khí CO2 Nhiệt độ cao lò làm cho nguyên liệu nhão Chuỗi phản ứng hóa học Ca SiO2 tạo thành phần xi măng (CaSiO3) Lị nhận nhiệt từ bên ngồi nhờ khí tự nhiên than đá Khi nguyên liệu phần thấp lò nung hình thành lên xỉ khơ (Hình 5: lò quay nung clinker ) Giai đoạn 5: Làm mát nghiền thành phẩm Sau khỏi lò, clinker có nhiệt độ khoảng 1300oC làm mát nhờ vào khí cưỡng bức,clinker tỏa lượng nhiệt hấp thụ từ từ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com giảm nhiệt, lượng nhiệt mà clinker tỏa thu lại quay trở vào lò, việc làm giúp tiết kiệm lượng Tiếp đến giai đoạn nghiền hoàn chỉnh,Clinke sau làm nguội vận chuyến đến silơ chứa clinke Sau clinke xuất theo đường thuỷ đưa tới công đoạn nghiền xi măng.các viên bi sắt, giúp nghiền bột mịn loại bột mịn mà nhìn thấy sử dụng xi măng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com (Hình 6: silo chứa clinker) Giai đoạn 6: Đóng bao vận chuyển Sau nghiền thành bột chúng đóng bao với trọng lượng từ 2050 kg/bao, sau chúng chuyển vào kho để chờ mang phân phối tới cửa hàng đến tay người tiêu dùng (Hình 7: Q trình đóng bao xi măng máy ) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ( Hình 8: Băng tải vận chuyển xi măng vào kho) 3.2 Sơ đồ sản xuất xi măng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN 4: TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG Các tính chất lý xi măng : a Độ mịn xi măng : Độ mịn xi măng đại lượng biểu thị cho kích thước hạt xi măng thể phần trăm lại sàng hay sàng có kích thước lỗ định tính tổng diện tích bề mặt riêng hạt xi măng đơn vị khối lượng Khi độ mịn cao kích thước hạt xi măng nhỏ , diện tích tiếp xúc hạt xi măng với nước tăng làm tăng nhanh q trình thủy hóa xi măng Nhiều kết nghiên cứu cho thấy hạt xi măng có kích thước nhỏ 30 m phản ứng nhanh với nước Những hạt từ 30 m tới 60 m phản ứng chậm , hạt 90 m phản ứng chậm Chính mà quy chuẩn kỹ thuật xi măng chi tiêu độ mịn theo sáng thường sử dụng loại sàng có kích thước lỗ 80 m 90 m b Tính ổn định thể tích : Tính ổn định thể tích đặc tính kỹ thuật biểu thị khơng thay đổi đáng kể thể tích hồ xi măng đóng rắn Xi măng ổn định thể tích cho đá xi măng bê tơng bền vùng Tính ổn định thể tích xi măng có ý nghĩa quan trọng để tạo độ bền đá xi măng đóng rắn, tạo bền đẹp cho cơng trình xây dựng Xi măng khơng ổn định tích sử dụng vào cơng trình làm cho bê tông bị nứt rạn nặng gây đồ cơng trình Trong tính chất kỹ thuật xi măng tính ổn định thể tích cần xem xét trước tiên Bởi xi măng khơng ổn định thể tích tính kỹ thuật khác có thỏa mãn yêu cầu sử dụng không đảm bảo bền vững Xi măng chưa ổn định thể tích, bảo quản thời gian định, tính chất cải thiện Tuy khơng ổn định thể tích xi măng chứng tỏ chất lượng clinker xi măng không tốt chất lượng xi măng không cao Sự khơng ổn định thể tích vơi tự (CaO): Clinker xi măng khơng kết khối hồn tồ , phản ứng tạo C3S khơng xảy hồn tồn theo tính tốn làm tăng hàm lượng CaO clinker Vòi tự qua nung nhiệt độ cao vôi già lửa, lại bị chất chày bao quanh nên thủy hóa chậm Khi thủy hóa, CaO tạo thành Ca (OH)2 , làm tăng thể tích Khi hỗn hợp trạng thái dẻo, linh động tăng thể tích chúng khơng gây tác hại Nhưng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CaO tự thủy hóa chậm nên hỗn hợp đóng rắn nở thể tích xảy làm cho đá xi măng bị rạn nứt, giảm độ bền khí nén Xi măng để khơng khí, vơi tự hút ẩm, hạt CaO tự tạo thành Ca (OH) tác dụng với khí CO2, để trở thành CaCO3, ổn định Bởi vậy, người ta thường khắc phục khơng ổn định thể tích xi măng cách để xi măng thời gian cho vơi tự hydrat hóa trước sử dụng Clinker xi măng lị thưởng có hàm lượng với tự cao, clinker thường ủ thời gian nghiền Tính khơng ổn định thể tích khắc phục cách sử dụng phụ gia hoạt tính pha vào xi măng Sự khơng ổn định thể tích MgO clinker cịn nặng nề nhiều so với CaO tự Khi cung clinker nhiệt độ cao, MgO tồn dạng tinh thể periclaz phản ứng chậm với nước (chậm nhiều so với Cao tự do) tạo thành Mg (OH), tăng thể tích làm nứt vỡ đá xi măng đóng rắn Do thủy hóa chậm MgO clinker mà sau hàng năm chúng gây tác hại (khi cơng trình đưa vào sử dụng) gây hậu nặng nề Chính mà nước qui định hàm lượng cho phép MgO clinker xi măng c Khối lượng riêng khối lượng thể tích - Khối lượng riêng đại lượng biểu thị cho khối lượng đơn vị thể tích vật liệu hồn tồn đạc khơng có lỗ rỗng (đơn vị đo g / cm3) Khối lượng riêng xi măng pooclăng chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng, nhiệt độ kết khối clinker xi mãng Loại hàm lượng phụ gia xi măng làm cho khối lượng riêng xi măng thay đổi Xi măng pooclăng thông thường có khối lượng riêng từ 3-3,2 g / cm3 Xi măng có hàm lượng khống C4AF cao khối lượng riêng cao , thân khoảng C4AF có khối lượng riêng tới 3,37 g / cm3 - Khối lượng thể tích: Là giá trị biểu thị khối lượng đơn vị thể tích vật liệu trạng thái tự nhiên lèn chặt tính lỗ rỗn Đơn vị đo g / cm3 g / lít kg / m3 Khối lượng thể tích xi măng chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker, độ mịn xi măng hàm lượng phụ gia xi măng Cùng loại xi măng độ mịn cao khối lượng thể tích tăng ngược lại Xi măng pooclăng thơng thường có khối lượng thể tích xốp từ 900 -1100 g / l trạng thái lèn chặt từ 1400 1600 g/1 Khối lượng thể tích xi măng xác định loại ống đo thể tích LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com d Lượng nước tiêu chuẩn thời gian động kết : - Lượng nước tiêu chuẩn (còn gọi độ dẻo tiêu chuẩn) lượng nước cần thiết trộn với xi măng để tạo hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn Lượng nước tiêu chuẩn tính phần trăm khối lượng nước so với xi măng Lượng nước tiêu chuẩn xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker, độ mịn xi măng, loại hàm lượng phụ gia có xi măng Trong khống xi măng pooclăng khống C3A C3S u cầu lượng nước cao; khoáng C2S yêu cầu lượng nước Xi măng có độ mịn cao cần nhiều nước xi măng có độ mịn thấp Xi măng pha phụ gia hoạt tính địi hỏi lượng nước cao xi măng pooclăng bình thường Lượng nước tiêu chuẩn xi măng PCB thường từ 21 - 29 % , PCB giao động khoảng 24 - 32 % ( theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4031-1985 ) - Thời gian đông kết: Khi trộn xi măng với nước, ta loại hồ dẻo , theo thời gian tính dẻo dần cuối cứng lại thành đá xi măng Q trình q trình động kết xi măng Trong giai đoạn đông kết có hai thời điểm quan tâm thời điểm bắt đầu đông kết thời điểm kết thúc động kết hồ xi măng Thời gian bắt đầu đông kết khoảng thời gian từ xi măng tác dụng với nước tới hồ xi măng chưa hoàn tồn tính dẻo, độ keo tăng lên ngưng tụ lại Nếu sau thời điểm bắt đầu đông kết vữa xi măng tiếp tục thi công phá vỡ liên kết cấu trúc khống xi măng thủy hóa, xi măng tính dẻo khơng bám dính cường độ Thời gian kết thúc động kết khoảng thời gian tính từ xi măng tác dụng với nước tới cấu trúc khống đóng rắn dược hình thành trở nên bền vùng hơn, hồ xi măng tính dẻo có cường độ sơ ban đầu Khoảng cách thời gian bắt đầu đông kết kết thúc động kết ngắn có ý nghĩa xây dựng Nó thể cho phát triển cường độ ban đầu nhanh xi măng Thời gian đóng kết xi măng phụ thuộc vào thành phần khoảng clinker xi măng, độ mịn xi măng, loại hàm lượng phụ gia xi măng Thạch cao xi măng có tác dụng điều chỉnh thời gian đóng kết hồ xi măng Lượng thạch cao sử dụng phụ thuộc vào hàm lượng khoáng C3A clinker Nếu thạch cao đưa vào nhiều gây tượng nứt nẻ đá xi măng khơng đủ xi măng đông kết nhanh Lượng thạch cao tối ưu xác định thực nghiệm Trong trình nghiên, nhiệt độ máy nghiền tăng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 105 ° C thạch cao bị nước xi măng có tượng động kết giả Hiện tượng sau xi măng tác dụng với nước hồ xi măng tính dẻo nhanh Nếu tiếp tục trộn họ dẻo lại, thời gian đăng kết bị kéo dài Thời gian đông kết xi măng có ý nghĩa lớn thi cơng xây dựng Nếu xi măng bắt đầu kết thúc động kết nhanh, vữa xi măng nhanh tính dẻo khơng có khả sử dụng Ngược lại, thời gian đóng kết dài kéo dài thời gian đóng rắn bê tông làm ảnh hưởng tới tiến độ thi công xây dựng Cường độ ban đầu bê tông phát triển chậm thấp làm giảm tin tưởng người tiêu dùng sản phẩm Trong công nghiệp bê tông đúc sẵn, kéo dài thời gian đông kết, chậm phát triển cường độ xi măng gây khó khăn lớn cho việc giải phóng kho bãi, thảo dỡ cốp pha e Cường độ xi măng : Cường độ xi măng giá trị lực biểu thị cho giới hạn bền học đá xi măng, bê tơng đơn vị diện tích Đơn vị cường độ N/mm2 (hoặc MPa) Cường độ xi măng bao gồm cường độ chịu uốn cường độ chịu nén Đồng nghĩa với cách gọi này, tài liệu chuyên ngành dùng thuật ngữ độ bền uốn, độ bền nén, giới hạn bền uốn, giới hạn bền nén Mác xi măng trị số giới hạn cường độ nén mẫu vữa xi măng sau 28 ngày dưỡng hộ tính N/mm2 (MPa) (xác định theo TCVN 6016:1995) Tùy theo mục đích sử dụng mà người ta quan tâm tới cường độ chịu uốn cường độ chịu nén chi quan tâm tới cường độ chịu nén xi măng Thường xi măng có cường độ chịu nén cao có cường độ chịu uốn cao Bởi tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm xi măng thưởng qui định cường độ chịu nén Tùy thuộc yêu cầu sử dụng đặc tính xi măng mà người ta đánh giá cường độ xi măng tuổi khác (1 ngày, ngày, ngày, 28 ngày) Trong q trình đóng rắn có số yếu tố ảnh hưởng tới phát triển cường độ đá xi măng Thành phần khoáng clinker, độ mịn xi măng, hàm lượng nước, môi trường, nhiệt độ, vv định cường độ đá xi măng tốc độ phát triển chúng Thành phần khoáng điều kiện tạo khoáng clinker định cường độ xi măng Clinker có C3S cao, kết khối tốt cho xi măng phát triển cường độ nhanh mác cao Xi măng có độ mịn cao, cấp phối hạt hợp lý cho đá xi măng có cường độ cao Tỉ lệ nước trộn xi măng hợp lý yếu tố cho đá xi măng cường độ cao Nhiệt độ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com môi trường cao thúc đẩy nhanh q trình đóng rắn khống clinker cho cường độ ban đầu cao Lưu giữ xi măng lâu ngày làm giảm đáng kể cường độ xi măng Mơi trường khơng khí có độ ẩm khí CO2, thẩm thấu vào hạt xi măng mịn, thực phản ứng hydrat vả cacbonat hóa làm kéo dài thời gian đông kết giảm nát xi măng Để đánh giá cường độ xi măng có nhiều cách khác Người ta thường sử dụng mẫu vữa hỗn hợp với tỉ lệ xi măng - cát tiêu chuẩn 1:3 1:25 f Nhiệt thủy hóa xi măng : Nhiệt thủy hóa xi măng nhiệt lượng đơn vị khối lượng xi măng sinh thủy hóa Nhiệt thủy hóa xác định thời điểm định ngày, 28 ngày) tồng nhiệt lượng đơn vị khối lượng xi măng sinh từ bắt đầu thủy hóa (trộn với nước) thời điểm Đơn vị nhiệt thủy hóa cal/g Khi sử dụng xi măng để chế tạo bê tông, nhiệt toả q trình thủy hóa gây nên chênh lệch nhiệt độ bên bên ngồi khối bê tơng Sự chênh lệch nhiệt tạo ứng suất nội làm rạn nứt làm giảm độ bền bê tông Bởi vậy, cơng trình sử dụng bê tơng khối lớn đập thủy điện, cơng trình ngầm phải sử dụng xi măng tỏa nhiệt Nhiệt thủy hoá xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker xi măng Khống C3A, C3S thủy hóa có lượng nhiệt tỏa lớn C2S, cịn C4AF thủy hóa, lượng nhiệt tỏa khơng đáng kể Xi măng pooclăng thơng dụng ( PC ) có nhiệt thủy hóa sau ngày thường từ 80-90 cal/g sau 28 ngày 100 cal/g (theo TCVN 6070 : 1995) g Sự co sở thể tích đá xi măng: Sự co nở đá xi măng q trình thay đổi thể tích đá xi măng q trình đóng rắn Nói chung xi măng sau đóng rắn thể tích có lại so với trạng thái tạo hình ban đầu có bay nước dần nước lý học cấu trúc Tính chất co ngót đá xi măng làm cho khớp nối cấu kiện cơng trình xây dựng thường có vết nứt thấm nước Để khắc phục co đá xi măng, người ta đưa vào phối liệu sản xuất xi măng lượng nhỏ chất gây nở cho khoảng clinker xi măng thủy hóa sử dụng phụ gia nở q trình chế tạo vữa, bê tơng h Độ bền ăn mòn đá xi măng: Độ bền ăn mòn đá xi măng khả bền vững đá xi măng môi trường xâm thực Đá xi măng mơi trường có tác nhân xâm LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com thực bị ăn mòn theo thời gian trở nên bền Các tác động ăn mịn gồm ăn mịn rửa trôi (do môi trường nước xung quanh bê tông xi măng có dịng chảy), ăn mịn sun phát, ăn mịn muối Ăn mịn rửa trơi : hịa tan rửa trôi Ca(OH)2 , từ bê tông làm cho nồng độ Ca ( OH )2 , đá xi măng giảm , dẫn đến hòa tan thành phần tạo nên cấu trúc đá xi măng hydro silicat , hydro aluminat , hydro ferit canxi Khi có dịng chay (ngồi biển thủy triều lên xuống) trình diễn mạnh Ăn mòn sun phát: dạng ăn mòn nguy hiểm bê tông làm việc môi trường nước biển , Nước chứa sunphat manhớ natri thấm vào lỗ rỗng , khe nứt phản ứng với Hydroxit canxi khống aluminat Các tính chất hố học: a Q trình hydrat hố khoảng clinker xi măng - Sự hydrat hoá C3S Alít tạo thành hydro canxi silicat Ca (OH) 2, theo phản ứng sau: 2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca (OH) + DH 3CaO.SiO2 + 3H2O = 2CaO.SiO2.2H2O + Ca (OH)2 + DH Tổng lượng nhiệt toả phụ thuộc vào dạng hydro canxi silicat tạo thành thay đổi khoảng từ 32 - 500 kJ/kg Mức độ hydrat hoá C2S nhiệt độ 298°K (2 °C) sau ngày: 25 - 35 %; sau 10 ngày: 55 - 65 %; sau 28 ngày : 78 - 80 % Thành phần hydro canxi silicat tạo thành hydrat hoá C3S Alit bị thay đổi phụ thuộc vào điều kiện đóng rắn Các hydro canxi silicat có độ bazơ cao kết tinh dạng tinh thể hình sợi dài nhỏ Các tinh thể tạo thành bên ngồi lớp vỏ hydrat hình cầu quan sát nghiên cứu kính hiển vi điện tử Sự hydrat hoá C3S bị chậm lại có mặt Ca ( OH )2 , C3A tăng lên đáng kể có mặt CaCl2, clorit, bromit, nitrit, sunfat, cacbonat, kim loại kiềm thạch cao - Sự hydrat hoá CS belit : Phản ứng hydrat hoá C2S dung dịch rắn tạo thành hydro canxi silicat thành phần khác số lượng Ca (OH)2 , sau : 2CaO.SiO2 + 3H2O = CaO , SiO2.2H2O + Ca (OH)2 Phản ứng xảy với lượng nhiệt toả 250 - 290 kJ / kg Tốc độ hydrat hoá C2S chậm so với C3S phụ thuộc vào cấu tạo tinh thể khoáng , thành phần dung dịch nước điều kiện xảy phản ứng Do tác động yếu tố ra, mức độ hydrat hoá C2S LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com : sau ngày : : 10 % ; sau 10 ngày : 10 : 20 % sau 28 ngày : 30 + 50 % ; sau - năm : 100 % Các nhà nghiên cứu b – C2S tổng hợp hydrat hoá chậm belit thành phần xi măng Sự hoà tan chúng ôxit BaO , P2O5 , Cr2O3 , Fe2O3, Na2O số lượng hợp lý góp phần làm tăng độ hoạt tính hydrat hố khống Nguyên nhân đặc trưng hydrat hoá phức tạp dung dịch rắn CBS ổn định chúng trạng thái cấu trúc khác Người ta cho hoạt tính hydrat hoá a, a’ b-C2S cao khác cịn g - C2S khơng bị hydrat hố Tốc độ hydrat hoá C2S tăng lên dung dịch nước chứa CaSO4 , CaCl2 hoà tan - Sự hydrat hố pha cịn lại clinker : CaO MgO tự bị thuỷ phân tạo thành Ca(OH)2 ( portlandit ) Mg(OH)2 ( bruxit ) Sự tương tác chúng với nước xảy chậm kèm theo tăng thể tích ngun nhân khơng ổn định thể tích đá xi măng thời gian đóng rắn sau (khoảng sau 10 năm) Pha thuỷ tinh clinker bị hydrat hoá nhanh tạo thành dung dịch rản canxi alumoferit thành phần 3CaO.Al2O3.Fe2O3.6H62O hydrogrannat có cơng thức chung 3CaO.(A1,Fe)O3.xSiO2(6-2x) H2O Cả hai dạng hợp chất tạo thành điều kiện thường kết tinh rõ ràng chúng xảy nhiệt độ cao ( 373 - 473K ) áp suất cao b Sự hydrat hoá xi măng pooclăng : Cơ chế phản ứng hydrat hoá khoáng riêng thành phần xi măng pooclăng giai đoạn đầu giống hệ riêng lẻ Nhưng có mặt hàng loạt ion khác tham gia vào thành phần khoáng dung dịch nước xi măng hydrat hoá dẫn đến chồng chéo phản ứng hydrat ban đầu khoáng phản ứng lại tương tác lên sản phẩm chúng Điều xảy thời gian ngắn dẫn đến tạo thành hợp chất phức hồ xi măng hydrat làm phức tạp trình hydrat hố khống riêng lẻ Vì chế q trình hydrat hố xi măng pooclăng phản ánh tất chi tiết chủ yếu phản ứng hydrat hoá khoáng riêng lẻ , đồng thời có đặc trưng riêng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Tốc độ trình hydrat hố ( biểu thị tốc độ toả nhiệt ) bị thay đổi phụ thuộc vào hàm lượng CaSO4 , pha vào xi măng ( tính theo SO3 ) Tốc độ toả nhiệt xi măng hydrat hoá phụ thuộc vào hàm lượng CaSO4 , 1- 1,25 % SO3 ; 2- 2,4 % SO3, 3- % SO3 Theo tăng hàm lượng SO3 , nhiệt giam dãn theo thời gian , điều liên hệ với tạo thành phá huỷ có tính chất chu kỳ lớp vỏ từ tỉnh thể Etringit hạt xi măng ( điểm cực đại đường cong ) Cách bảo quản Trong trình xây dựng cơng trình lớn chủ đầu tư thường mua nhiều xi măng kho bãi để sử dụng Vì cần biết cách bảo quản xi măng để đảm bảo giữ chất lượng tốt Xi măng loại vật liệu xây dựng háo nước Trong trình sử dụng cần có chế độ bảo quản cụ thể sau: Khi vận chuyển xi măng phương tiện chuyên chở nhưu xe tải Thì cần đảm bảo thùng xe khơ ráo, sẽ, có bạt che mưa nắng Kho chứa phải khơ, sạch,có tường bao mái che Các bao xi măng phải kê cao Hoặc đặt pallet cách mặt đất 30cm Xếp cách tường 20cm Mỗi chồng xếp không 10 bao xi măng xếp riêng theo lô Đồng thời nhớ nguyên tắc :”Lô nhập trước dùng trước” Xi măng giảm chất lượng sau thời gian bảo quản.Vì xi măng pooclăng nên sử dụng vòng 60 ngày kể từ ngày sản xuất Nếu vượt thời gian cường độ giảm dần LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Xi măng có độ mịn cao dễ bị vón cục Vì thường gọi “chết gió” Trường hợp xảy nhanh so với loại xi măng độ mịn thấp Vì việc bảo xi măng phải tiến hành cẩn trọng Có thể nói xi măng loại vật liệu quan trọng trong xây dựng Do đó, cần lưu ý việc bảo quản để đảm bảo chất lượng tốt sử dụng Đồng thời việc bảo quản cách cịn góp phần hạn chế tổn thất hư hỏng, giảm thiểu chất lượng trình thi công LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com PHẦN 5: KẾT LUẬN Qua quy trình trên, giải thích việc sản xuất xi măng ta hiểu thành phần, cấu tạo, cách sản xuất chất xi măng dùng ngành công nghiệp xây dựng Để cạnh tranh thị trường nay, công nghệ sản xuất xi măng ngày công ty trọng nâng cấp để sản xuất mẫu xi măng đa dạng, giá thành phong phú giúp người tiêu dùng có nhiều lựa chọn cho vật liệu sử dụng cho cơng trình ngơi nhà Đây vật liệu khơng thể thay xây dựng ngày với độ kết dính cao, dễ sử dụng, chất lượng tốt giúp cơng trình hay nhà người có tính an tồn chịu thời tiết cao có tính thẩm mĩ Trong tương lai ngành “sản xuất xi măng” phải cố gắng để phát triển để khẳng định vị trí tồn Thế Giới Đây đường mà “xi măng Việt Nam” phải lựa chọn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... clinker xi măng theo phương pháp khơ 2.3 Lị đứng nung clinker xi măng PHẦN 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG 3.1 Thuyết minh quy trình sản xuất xi măng 3.2 Sơ đồ sản xuất xi măng PHẦN 4: TÍNH CHẤT CỦA XI. .. chuyển (Hình 1: Sơ đồ quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng) 3.1.1 Công đoạn sản xuất xi măng: Giai đoạn 1: Tách chiết nguyên liệu thô Sản xuất xi măng sử dụng nguyên liệu thô: canxi, silic, sắt nhôm... kiểu ghi có hiệu suất làm nguội nhanh PHẦN 3: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG 3.1Thuyết minh quy trình sản xuất xi măng Gồm giai đoạn để sản xuất xi măng: • Tách chiết ngun liệu thơ • Nghiền, phân