1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng

99 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Tác giả Phạm Lê Duy
Người hướng dẫn PGS.TS Đỗ Quang Minh
Trường học Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Công nghệ vật liệu vô cơ
Thể loại Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2014
Thành phố TP. Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 99
Dung lượng 5,25 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG I. TỔNG QUAN (18)
    • 1.1 Nguồn gốc, phân loại xỉ thép (18)
      • 1.1.1 Nguồn gốc (18)
      • 1.1.2. Phân loại (18)
      • 1.1.3. Sự hình thành xỉ EAF (0)
      • 1.1.4. Tính chất xỉ thép (20)
        • 1.1.4.1. Thành phần hóa (20)
        • 1.1.4.2. Thành phần khoáng (22)
        • 1.1.4.3. Tính chất cơ lý (23)
        • 1.1.4.4. Quá trình xử lý xỉ (23)
        • 1.1.4.5. Ứng dụng của xỉ thép (25)
    • 1.2. Trữ lượng xỉ (26)
    • 1.3. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước (27)
      • 1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới (27)
      • 1.3.2. Tình hình nghiên cứu trong nước (27)
    • 1.4. Ý nghĩa và tính cấp thiết đề tài (29)
      • 1.4.1. Tính cấp thiết đề tài (29)
      • 1.4.2. Ý nghĩa (30)
        • 1.4.2.1. Ý nghĩa khoa học (30)
        • 1.4.2.2. Ý nghĩa xã hội (30)
    • 1.5. Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài (31)
  • CHƯƠNG II. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG CỐT LIỆU XỈ (EAFS) TRONG BÊ TÔNG (32)
    • 2.1. Bê Tông (32)
      • 2.1.1. Khái niệm (32)
      • 2.1.2. Phân loại. [18] (32)
      • 2.1.3. Vật liệu chế tạo bê tông xi măng (33)
        • 2.1.3.1. Xi măng (33)
        • 2.1.3.2. Cốt liệu mịn (33)
        • 2.1.3.3. Cốt liệu thô (33)
        • 2.1.3.4. Nước (34)
        • 2.1.3.5. Phụ gia (34)
      • 2.1.4. Các đặc tính của bê tông (35)
        • 2.1.4.1. Bê tông tươi (35)
        • 2.1.4.2 Bê tông đã đóng rắn (35)
    • 2.2. Cơ sở khoa học (37)
      • 2.2.1. Các tính chất của cốt liệu xỉ đã khảo sát có tính năng tương tự như đá, cát nhân tạo (cát nghiền) (37)
        • 2.2.1.1. Cát xỉ (0x5mm) (37)
        • 2.2.1.2. Đá xỉ (38)
      • 2.2.2. Cơ chế rắn chắc của bê tông xi măng (39)
    • 2.3. Phạm vi nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ trong bê tông (40)
      • 2.3.1. Nguyên vật liệu sử dụng (40)
        • 2.3.1.1. Xi Măng Nghi Sơn PCB40 (40)
        • 2.3.1.2. Cốt liệu mịn (40)
        • 2.3.1.3. Cốt liệu thô: đá (5x20mm) và đá xỉ EAF (40)
        • 2.3.1.4. Phụ gia (41)
      • 2.3.2. Lựa chọn tỉ lệ cốt liệu và kiểm tra các tính chất cơ lý hỗn hợp (42)
      • 2.3.3. Chọn cấp phối bê tông ximang mác 40MPa R7 độ sụt 100mm (42)
      • 2.3.4. Khảo sát tính chất cơ lý của hỗn hợp bê tông cốt liệu xỉ lò điện (42)
        • 2.3.4.1. Hỗn hợp bê tông tươi (42)
        • 2.3.4.2. Hỗn hợp bê tông đóng rắn (42)
  • CHƯƠNG III. SƠ ĐỒ NGHIÊN CỨU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM (43)
    • 3.1. Sơ đồ thí nghiệm (43)
    • 3.2. Các phương pháp thí nghiệm (44)
      • 3.2.1. Xi măng Nghi Sơn (44)
      • 3.2.2. Cốt liệu mịn – cốt liệu thô (45)
      • 3.2.3. Phương pháp thí nghiệm bê tông tươi (46)
      • 3.2.4. Phương pháp thí nghiệm bê tông đóng rắn (46)
  • CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ BÀN LUẬN (48)
    • 4.1. Kết quả thí nghiệm nguyên vật liệu (48)
      • 4.1.1. Xi măng Nghi Sơn PCB40 (48)
      • 4.1.2. Cốt liệu mịn (51)
      • 4.1.3. Cốt liệu thô (56)
    • 4.2. Kết quả bê tông xỉ (69)
      • 4.2.1. Bê tông tươi (69)
      • 4.2.2. Bê tông đóng rắn (71)
  • CHƯƠNG V. TÍNH KINH TẾ- KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ (89)
    • 5.1. Tính kinh tế (89)
    • 5.2. Kết luận (90)
    • 5.3. Kiến nghị (91)

Nội dung

Do đó, việc nghiên cứu sử dụng chất thải rắn xỉ EAFs thay thế cốt liệu trong bê tông xi măng là vấn đề đặt ra ở các nước đang phát triển.. Trọng lượng riêng rời kg/m3 1482 1382 Tính bền

TỔNG QUAN

Nguồn gốc, phân loại xỉ thép

Công nghệ sản xuất thép chủ yếu bởi hai loại quy trình: lò BOF và điện hồ quang EAF Với lò BOF, quá trình sản xuất thép được chia làm hai giai đoạn: giai đoạn đầu để khử quặng sắt; giai đoạn tiếp theo là loại bỏ các oxít cũng như các hợp kim không cần thiết

Xỉ là một sản phẩm sinh ra đồng thời với tất cả các bước chế tạo thép Các loại xỉ có nguồn gốc từ quá trình sản xuất khác nhau thì khác nhau tùy thuộc vào quy trình chế tạo, cách điều chỉnh nguyên liệu thô hoặc cách làm nguội xỉ nóng chảy

Xỉ luyện thép được chia làm 3 loại:

 Xỉ thứ cấp (Ladle Slag)

Hình 1 1 Quy trình luyện thép [1]

1.1.3 Sự hình thành xỉ điện hồ quang - EAF

Mục đích của lò điện hồ quang EAF là nóng chảy thép phế liệu Xỉ điện hồ quang có thể được sử dụng trong mức kiểm soát để sản xuất thép phế liệu Tuy nhiên, nếu sử dụng 100% thép phế liệu thì chất lượng thép rất khó kiểm soát Vì vậy, xỉ điện – EAFs thường được sử dụng với số lượng ít trong quá trình sản xuất thép Do đó, một lượng xỉ điện – EAFs dư ra rất nhiều trong mỗi quá trình sản xuất thép Quá trình sản xuất thép được tóm tắt theo các phản ứng hóa học như sau:

Quá trình sản xuất thép trong lò EAF tạo ra xỉ thép như một sản phẩm phụ Các oxit hình thành xỉ nổi lên bề mặt thép Khi FeO tạo thành hoàn toàn, carbon được đưa vào và oxy hóa FeO thành CO, gây xủi bọt ở nhiệt độ trên 1600°C Thép lỏng nằm bên dưới, xỉ bọt nổi lên và được loại bỏ Mỗi tấn phôi thép sản xuất trong lò EAF tạo ra khoảng 120-150 kg xỉ.

Hình 1 2 Cấu tạo lò luyện thép [2] Hình 1 3 Tháo xỉ từ lò điện [2]

Tất cả xỉ được tạo ra từ các ngành công nghiệp thép và sản xuất thép có chứa một tỷ lệ phần trăm của CaO cùng với các tạp chất không mong muốn Tuy nhiên, các tính chất khoáng và cơ lý xỉ thép phụ thuộc vào tỷ lệ các thành phần hóa học chính trong xỉ thép và quá trình chế tạo thép Do đó, thành phần khoáng và đặc tính cơ học xỉ là khác nhau phụ thuộc cụ thể vào lò luyện thép (BOF, EAF) Xỉ BOF và xỉ EAF đều được hình thành trong quá trình hoạt động sản xuất thép cơ bản Vì vậy, các chất hóa học và thành phần khoáng vật của xỉ BOF và xỉ EAF tương tự nhau, thành phần hóa chính của xỉ là canxi oxit và oxit sắt, oxit silic

Thành phần hóa học của lò hồ quang điện (EAF) được tóm tắt trong bảng 1.1 Xỉ EAF có thành phần hóa học tương tự như của xỉ BOF nhưng sản xuất thép lò hồ quang điện cơ bản là một quá trình tái chế thép từ thép phế liệu Thành phần hóa học xỉ của lò hồ quang điện phụ thuộc đáng kể vào tính chất của thép tái chế

Xỉ lò EAF có thành phần hóa học khác biệt so với xỉ BOF, với độ ổn định kém và phổ biến các oxit như FeO (10-40%), CaO (22-60%), SiO2 (6-34%), Al2O3 và MgO (3-10%).

Hàm lượng FeO trong xỉ lò EAF tạo ra từ sản xuất thép không gỉ có thể thấp như 2% (Shen et al 2004) Cũng theo kết quả phân tích bảng 1.1 thì ngoài FeO thì trong xỉ cũng có thành phần Fe 2 O 3 và có độ biến động khá rộng từ 11 – 40% Đây là số lượng sắt bị oxy hóa mà không thể chuyển thành thép trong quá trình sắt nóng chảy và chuyển thành thép

Nguồn nguyên liệu khác nhau sẽ cho thành phần hóa khác nhau, từ đó sẽ dẫn đến tính chất cũng như thành phần khoáng khác nhau và sẽ cho tính chất cơ lý đặc trưng

Tính chất của xỉ EAF phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu tái chế tại từng địa điểm Để đánh giá và sử dụng xỉ EAF hiệu quả, cần khảo sát thành phần hóa học của nguồn xỉ cụ thể.

Bảng 1 1 Bảng thành phần hóa xỉ EAF tham khảo ở một số khu vực bang India-Mỹ [3]

Thành phần % oxit Khu vực tham khảo CaO SiO 2 Al 2 O 3 MgO FeO Fe 2 O 3 Fe tổng SO 3 MnO TiO 2 P 2 O 5 Cr 2 O 5 K 2 O CaO tự do Barra et al (2001) 29,49 16,11 7,56 4,96 - 32,56 - 0,63 4,53 0,78 0,55 1,42 0,13 -

Luxan et al (2000) 29,11 6,04 14,07 3,35 27,41 - - - 15,58 0,54 1,24 0,7 1,8 - Manso et al (2004 23-32 8-15 3,5-7 4,8-6,6 7-35 11-40 - - 2,5-4,5 - - - - 0-4,0 Miklos (2000) 30-40 10-20

Ngày đăng: 24/09/2024, 05:17

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1]. Irem Zeynep Yildirim & Monica Prezzi. “Use of Steel Slag in Subgrade Applications”, Industrial Materials Conference, 2012 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Use of Steel Slag in Subgrade Applications
[2]. Paul H. Brunner. “Influence of Ageing in the Assessment of Leaching Behaviour of Electric Arc Furnace Slags”, M.A. thesis, Eingereicht an der Technischen Universitat Wien Fakultat fur Bauingenieurwesen, 2009 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Influence of Ageing in the Assessment of Leaching Behaviour of Electric Arc Furnace Slags"”
[3]. Remus Ion IACOBESCU et al, “Utilization of EAF metallurgical slag in “Green” belite cement”, U.P.B. Sci. Bull, vol.73, pp. 188-194, Jan. 2011 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Utilization of EAF metallurgical slag in “Green” belite cement”, "U.P.B. Sci. Bull, v
[4]. S. Kourounis et al, “Properties and hydration of blended cements with steelmaking slag”, Cement and concrete research 37, pp. 815-822, March. 2007 Sách, tạp chí
Tiêu đề: “"Properties and hydration of blended cements with steelmaking slag"”, Cement and concrete research 37
[5]. Tahir Sofilić, Ana Mladenovič & Una Sofilić. “ Characterization of The Eaf Steel Slag As Aggregate For Use In Road Construction”.Internet: http://www.aidic.it/CISAP4/webpapers/17Sofilic.pdf Sách, tạp chí
Tiêu đề: Characterization of The Eaf Steel Slag As Aggregate For Use In Road Construction
[6]. Papayianni and E. Anastasiou. “Utilization of electric arc furnace steel slags in concrete products”. Internet: www.researchgate.net/...Utilization of electric arc furnace steel slags in concrete products, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Utilization of electric arc furnace steel slags in concrete products
[7]. Heribert Motz. “Utilisation of steel slag in Germany – Technical and aspects”, in Sustainability of Steel Sector, Sao Paulo, 2008, pp. 7 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Utilisation of steel slag in Germany – Technical and aspects”", inSustainability of Steel Sector
[8]. National Slag Association. “Iron & Steel slag – The ultimate renewable source.” Internet: http://www.epa.gov/wastes/conserve/imr/irc-meet/06-slag.pdf, 26-05-2006 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Iron & Steel slag – The ultimate renewable source
[9]. Harsco metal. “Artificial Aggregatea - Advanced material for substainable word.” Interner: harsco-m.com/download-13.aspx Sách, tạp chí
Tiêu đề: Artificial Aggregatea - Advanced material for substainable word
[10]. Koichi Endoh. “Environment-friendly Utilization of Steelmaking Slag.” Internet: http://www.feam.br/images/stories/arquivos/arquivossmrr/escoria/koichi_endoh.pdf, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Environment-friendly Utilization of Steelmaking Slag
[11]. EY’s Global Mining & Metals Center. “Global steel 2014 - planning to profit from opportunity: preparing for future demand.” Sách, tạp chí
Tiêu đề: Global steel 2014 - planning to profit from opportunity: preparing for future demand
[12]. Steel committee meeting. “Overview of the asean steel market”, in DSTI/SU/SC/(2013)4 , 1-2-07-2013 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Overview of the asean steel market
[13]. Tahir Sofilić1, Alenka Rastovčan-Mioč, Mario Ćosić, Vesna Merle1, Boro Mioč, Una Sofilić. “ Eaf Steel Slag Application Posibilities In Croatian Asphalt Mixture Production” . Internet: http://www.aidic.it/CISAP4/webpapers/16Sofilic.pdf Sách, tạp chí
Tiêu đề: Eaf Steel Slag Application Posibilities In Croatian Asphalt Mixture Production
[14]. Dr.K.Chinnaraju,V.R.Ramkumar, K.Lineesh, S.Nithya & V.Sathish. “Study on concrete using steel slag as coarse aggregate replacement and ecosand as fine Aggregate replacement”, IJREAT International Journal of Research in Engineering &Advanced Technology, vol.1, pp. 1-6, June.2013 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Study on concrete using steel slag as coarse aggregate replacement and ecosand as fine Aggregate replacement”, "IJREAT International Journal of Research in Engineering & "Advanced Technology
[15]. Jigar p. Patel. “ Broader Use of Steel Slag Aggregates in Concrete”, M.A thesis, Cleveland State University, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Broader Use of Steel Slag Aggregates in Concrete
[16]. Stefania Tomasiello, Matteo Felitti. “Eaf Slag In Self-Compacting Concretes”, Architecture and Civil Engineering. vol 8, pp. 13-21, 2010 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Eaf Slag In Self-Compacting Concretes”, "Architecture and Civil Engineering
[17]. Phòng kỹ thuật bộ phận bê tông. “Kiến thức cơ bản về bê tông”. Công ty TNHH Xi Măng Holcim Việt Nam, 2008 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Kiến thức cơ bản về bê tông
[18]. Nguyễn Tấn Quý – Nguyễn Thiện Ruệ. “Giáo trình công nghệ bê tông xi măng”. Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam, 2009 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Giáo trình công nghệ bê tông xi măng”
Nhà XB: Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam
[19]. Pieter Keppens. “Couse for cement applications technical documentations – 2004”. Công Ty TNHH Xi măng Holcim Việt Nam, 2004 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Couse for cement applications technical documentations – 2004
[20]. Trần Đình Hải. “Báo cáo kết quả thực hiện sản xuất kinh doanh năm 2012, kế hoạch sản xuất kinh doanh năm 2013 của Tổng giám đốc tại đại hội đồng cổ đông thường niên năm 2013”. Công Ty Cổ Phần Khoáng Sản và Xây Dựng Bình Dương, 2013 Sách, tạp chí
Tiêu đề: Báo cáo kết quả thực hiện sản xuất kinh doanh năm 2012, kế hoạch sản xuất kinh doanh năm 2013 của Tổng giám đốc tại đại hội đồng cổ đông thường niên năm 2013

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Bảng 1. 1. Bảng thành phần hóa xỉ EAF tham khảo ở một số khu vực bang India-Mỹ. [3] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Bảng 1. 1. Bảng thành phần hóa xỉ EAF tham khảo ở một số khu vực bang India-Mỹ. [3] (Trang 21)
Hình 1. 4. Phổ XRD xỉ EAF. [4] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 1. 4. Phổ XRD xỉ EAF. [4] (Trang 22)
Hình 1. 5. Ảnh SEM thành phần khoáng của xỉ EAF. [5] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 1. 5. Ảnh SEM thành phần khoáng của xỉ EAF. [5] (Trang 22)
Hình 1. 7. Quá trình xử lý và gia công xỉ thép.[2] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 1. 7. Quá trình xử lý và gia công xỉ thép.[2] (Trang 24)
Hình 1. 10. Bê tông nhựa [9]  Hình 1. 9. Công trình thủy lợi.  [10] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 1. 10. Bê tông nhựa [9] Hình 1. 9. Công trình thủy lợi. [10] (Trang 26)
Hình 2. 1. Định nghĩa về bê tông. [17] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 2. 1. Định nghĩa về bê tông. [17] (Trang 32)
Hình 2. 3. Đá và cát nghiền tại công ty Hóa An  – Tân Đông Hiệp. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 2. 3. Đá và cát nghiền tại công ty Hóa An – Tân Đông Hiệp (Trang 41)
Hình 2. 4. Đá và cát xỉ tại công ty Vật Liệu Xanh. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 2. 4. Đá và cát xỉ tại công ty Vật Liệu Xanh (Trang 41)
3.1. Sơ đồ thí nghiệm. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
3.1. Sơ đồ thí nghiệm (Trang 43)
Bảng 4. 2. Kết quả phân tích thành phần hóa xi măng Nghi Sơn PCB40. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Bảng 4. 2. Kết quả phân tích thành phần hóa xi măng Nghi Sơn PCB40 (Trang 50)
Hình 4. 5. Biểu đồ phát triển cường độ xi măng. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 4. 5. Biểu đồ phát triển cường độ xi măng (Trang 50)
Hình 4. 11. Biểu đồ thành phần hạt cốt liệu mịn. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 4. 11. Biểu đồ thành phần hạt cốt liệu mịn (Trang 53)
Hình 4. 27. Mẫu đá bão hòa - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 4. 27. Mẫu đá bão hòa (Trang 59)
Hình 4. 31. Thành phần khoáng của đá. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 4. 31. Thành phần khoáng của đá (Trang 63)
Hình 4. 32. Thành phần khoáng của xỉ. - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật vật liệu: Nghiên cứu sử dụng cốt liệu xỉ lò điện trong bê tông xi măng
Hình 4. 32. Thành phần khoáng của xỉ (Trang 64)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN