Nghiên ứu sử dụng đá vôi giàu mgo trong sản xuất clanhker xi măng pooc lăng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ THỊ BÍCH NGÂN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐÁ VÔI GIÀU MgO TRONG SẢN XUẤT CLANHKER XI MĂNG POOC LĂNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội – Năm 2017 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204843571000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - VÕ THỊ BÍCH NGÂN NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG ĐÁ VÔI GIÀU MgO TRONG SẢN XUẤT CLANHKER XI MĂNG POOC LĂNG Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VŨ THỊ NGỌC MINH Hà Nội – Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xTôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập riêng tơi, số liệu sử dụng phân tích luận văn có nguồn gốc rõ ràng, cơng bố theo quy định Các kết nghiên cứu luận văn tơi tự tìm hiểu, phân tích cách trung thực, khách quan phù hợp với thực tiễn Việt Nam Các kết chưa cơng bố nghiên cứu khác Tác giả Võ Thị Bích Ngân i LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, ghi nhớ công ơn ba mẹ sinh thành, nuôi nấng, dạy dỗ nên người, tạo điều kiện cho học hành đến nơi đến chốn Cảm ơn gia đình bên tôi, hỗ trợ động viên gặp khó khăn Em xin chân thành cám ơn TS Vũ Thị Ngọc Minh tận tình hướng dẫn, truyền đạt kiến thức kinh nghiệm cho em suốt thời gian thực đề tài Tôi cảm ơn chân thành đến Lãnh đạo Công ty Cổ Phần Xi măng FICO, Lãnh đạo Nhà máy Xi măng Tây Ninh tạo điều kiện thuận lợi để tham gia chương trình đào tạo Thạc sĩ SILICAT, học tập nghiên cứu Tôi xin cảm ơn Anh chị em đồng nghiệp Phòng Quản lý Chất lượng Nhà máy Xi măng Tây Ninh tạo điều kiện hỗ trợ tơi hồn thành đề tài luận văn Mặc dù nỗ lực thực đề tài nhiên cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận thông cảm quý Thầy cô Xin chân thành cám ơn! Tây Ninh, ngày tháng năm 2017 Người thực Võ Thị Bích Ngân ii CÁC QUY ƯỚC VIẾT TẮT Ký hiệu viết tắt Nội dung A Al 2O3 ASTM Tiêu chuẩn Mỹ C CaO C2F 2CaO.Fe2 O3 C2S 2CaO.SiO C3A 3CaO.Al2 O3 C3S 3CaO.SiO C4AF 3CaO.Al2 O3.Fe2O3 C5A3 5CaO.3Al 2O3 CA CaO.Al2O3 CF CaO.Fe2O3 CKT Cặn khơng tan CL Clanhker ĐV4 Đá vơi có hàm lượng khoảng MgO 4% ĐV5 Đá vơi có hàm lượng khoảng MgO 5% ĐV6 Đá vơi có hàm lượng khoảng MgO 6% M4 Clanhker có hàm lượng MgO khoảng 4% M5 Clanhker có hàm lượng MgO khoảng 5% M6 Clanhker có hàm lượng MgO khoảng 6% F Fe 2O3 K K2O M MgO MKN Mất nung N Na 2O S SiO SEM TCVN Ảnh hiển vi điện tử quét Tiêu chuẩn Việt Nam XMP Xi măng Pooc lăng iii DANH MỤC BẢNG Bảng 1-Thành phần khoáng học phổ biến clanhker xi măng Pooc lăng Bảng – Các dạng tồn MgO clanhker thí nghiệm nung 1300ºC 17 Bảng – Độ giãn nở Autoclave thay đổi hàm lượng tro bay 27 Bảng – Chất lượng clanhker công nghiệp FICO 29 Bảng – Bảng thành phần hóa học đá vơi sử dụng nghiên cứu 31 Bảng - Hàm lượng thành phần hóa đất sét nghiên cứu 32 Bảng 7- Hàm lượng thành phần hóa laterite nghiên cứu 33 Bảng – Chất lượng tro than 33 Bảng – Bảng tính hàm mục tiêu phối liệu clanhker 38 Bảng 10 – Bảng tính thành phần nguyên liệu phối liệu clanhker 39 Bảng 11 - Thành phần nguyên liệu mẫu nghiên cứu 42 Bảng 12 - Góc nhiễu xạ đặc trưng khống clanhker xi măng Pooc lăng 48 Bảng 13- Kết khảo sát thời gian nghiền đá vôi 51 Bảng 14 – Thành phần hóa học cặn đá vơi sàng 45µm 53 Bảng 15– Thành phần hóa học mẫu clanhker nung nhiệt độ 1400, 1450, 1500ºC từ bột phối liệu có độ sót sàng 90µm 4% 55 Bảng 16 – Thành phần hóa học mẫu clanhker nung nhiệt độ 1400, 1450, 1500ºC từ bột phối liệu có độ sót sàng 90µm 12% 56 Bảng 17- Khả nung phối liệu 58 Bảng 18- Cường độ nhiễu xạ peak đặc trưng periclase, vôi tự khống mẫu M4, M5, M6 64 iv DANH MỤC HÌNH Hình 1–Các dạng thù hình khống alit Hình - Các dạng thù hình khống belit Hình 3– Sự hydrat hóa periclase bê tơng đóng rắn 13 Hình – Quan hệ hàm lượng MgO hàm lượng MgO tự clanhker 14 Hình 5– Quan hệ hàm lượng MgO CaO tự clanhker 14 Hình 6– Các vị trí periclase hình thành clanhker 16 Hình 7- Ảnh hưởng MgO tốc độ tăng nhiệt đến lượngkhống M3-alite 20 Hình -Ảnh hưởng hàm lượng tro bay đến cường độ xi măng 28 Hình – Sơ đồ thực nghiệm khảo sát khả nghiền đá vôi 34 Hình 10 – Sơ đồ thực nghiệm khảo sát khả nung thành phần khoáng clanhker 36 Hình 11 – Biểu đồ quan hệ thời gian nghiền lượng sàng 45 µm đá vơi 52 Hình 12– Đồ thị quan hệ %M cặn đá vơi sàng 45 µm với thời gian nghiền 54 Hình 13 – Quan hệ hàm lượng vơi tự clanhker hàm lượng MgO phối liệu mẫu M4, M5, M6 57 Hình 14 – Khả nung mẫu M4, M5, M6 59 Hình 15- Thành phần MgO clanhker từ phối liệu có độ sót sàng 90µm 4% 12% 60 Hình 16 – Quan hệ hàm lượng periclase (MgO tự do) MgO phối liệu 1450 1500ºC 62 Hình 17 – Phổ nhiễu xạ tia X mẫu M4, M5, M6 63 Hình 18 – Chiều cao peak nhiễu xạ mẫu M4, M5, M6 từ bột liệu có độ sót sàng 90µm 4% 12% 65 Hình 19 – So sánh chiều cao peak khống alit-M3 mẫu nghiên cứu 66 Hình 20 – Tổng chiều cao peak nhiễu xạ alit belit mẫu nghiên cứu 67 Hình 21 – So sánh cường độ peak khoáng C3A mẫu nghiên cứu 68 Hình 22 – So sánh cường độ peak khoáng C4AF mẫu nghiên cứu 69 v MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii CÁC QUY ƯỚC VIẾT TẮT iii DANH MỤC BẢNG iv DANH MỤC HÌNH v MỞ ĐẦU CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan clanhker xi măng 1.1.1 Các khái niệm xi măng pooclăng 1.1.2 Thành phần hóa học clanhker xi măng pooc lăng: 1.1.3 Thành phần khoáng clanhker xi măng Portland 1.2 Xi măng pooc lăng có thành phần magiê oxit cao: 10 1.2.1 Tính chất 10 1.2.2 Tác hại MgO lịch sử: 12 1.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ ổn định thể tích xi măng: 12 1.3.1 CaO tự do: 12 1.3.2 MgO tự do: 13 1.4 Các yếu tố tác động đến kích thước phân bố periclase: 17 1.4.1 Các dạng tồn MgO clanhker: 17 1.4.2 Ảnh hưởng độ nghiền mịn trộn phối liệu: 18 1.4.3 Tốc độ làm lạnh clanhker 19 1.4.4 Ảnh hưởng thời gian nung nhiệt độ nung, tốc độ tăng nhiệt 19 1.4.5 Ảnh hưởng kích thước viên liệu nung: 21 1.5 Những nghiên cứu chế tạo xi măng có hàm lượng MgO cao: 21 1.5.1 Hệ số nung luyện clanhker: 21 1.5.2 Ảnh hưởng Fe2O3 đến trình nung luyện clanhker xi măng: 22 1.5.3 Ảnh hưởng SO3 đến trình nung luyện clanhker xi măng: 24 vi 1.5.4 Ảnh hưởng hệ số LSF phối liệu cho MgO cao: 25 1.5.5 Ảnh hưởng CaF2 đến trình nung luyện clanhker xi măng pooc lăng 25 1.5.6 Ảnh hưởng tro bay đến độ ổn định thể tích xi măng clanhker: 26 1.6 Độ nở autoclave clanhker FICO 28 1.6.1 Nguyên tắc phương pháp thử nghiệm độ nở autoclave 28 1.6.2 Số liệu độ nở autoclave clanhker xi măng FICO 29 1.7 Kết luận tổng quan giới hạn phạm vi nghiên cứu 29 CHƯƠNG II VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 31 2.1 Nguyên liệu hoá chất 31 2.1.1 Đá vôi: 31 2.1.2 Đất sét: 32 2.1.3 Laterite 32 2.1.4 Than: 33 2.1.5 Các hóa chất dùng phân tích: 33 2.2 Quy trình thực nghiệm: 34 2.2.1 Khảo sát số tính chất đá vôi nhiều magiê: 34 2.2.2 Khảo sát ảnh hưởng hàm lượng MgO độ mịn phối liệu đến khả nung, thành phần khoáng clanhker: 35 2.3 Phương pháp tính tốn phối liệu có lẫn tro than: 37 2.4 Thành phần nguyên liệu mẫu nghiên cứu: 42 2.5 Các phương pháp thực nghiệm, nghiên cứu: 43 2.5.1 Độ mịn qua sàng: 43 2.5.2 Phương pháp phân tích magiê oxit tự (phương pháp phi tiêu chuẩn): 43 2.5.3 Phương pháp phân tích hóa học vơi tự 44 2.5.4 Phương pháp xác định tổng hàm lượng MgO clanhker: 45 2.5.5 Khả nung 46 2.5.6 Xác định thành phần khoáng clanhker phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 47 vii CHƯƠNG III KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 51 3.1 Kết khảo sát khả nghiền đá vôi 51 3.1.1 Khả nghiền mịn đá vôi theo thời gian nghiền: 51 3.1.2 Thành phần MgO cặn đá vơitrên sàng 45µm 53 3.2 Ảnh hưởng độ mịn phối liệu đến khả nung vôi tự do: 55 3.2.1 Ảnh hưởng độ mịn phối liệu nhiệt độ nung đến hàm lượng vôi tự clanhker: 55 3.2.2 Ảnh hưởng độ mịn hàm lượng MgO phối liệu đến khả nung 58 3.3 Ảnh hưởng độ mịn phối liệu đến hàm lượng MgO tổng clanhker: 60 3.4 Ảnh hưởng độ mịn phối liệu đến hàm lượng periclase clanhker: 61 3.4.1 Dựa vào số liệu phân tích hóa học theo MgO tự theo 2.5.2 61 3.4.2 Dựa vào số liệu phân tích XRD khoáng periclase 63 3.5 Ảnh hưởng độ mịn phối liệu đến hàm lượng khoáng alit, belit clanhker: 65 3.5.1 Ảnh hưởng khoáng alit M3 65 3.5.2 Ảnh hưởng đến khoáng alit, belit 66 3.6 Ảnh hưởng độ mịn phối liệu đến hàm lượng khoáng C3A, C4AF clanhker: 67 KẾT LUẬN 70 KIẾN NGHỊ 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 viii