quy trình công nghệ sản xuất bê tông thương phẩmcác công ty sản xuất bê tông thương phẩmcông ty sản xuất bê tông thương phẩmcông nghệ sản xuất bê tông thương phẩmcông ty sản xuất bê tông nhẹcông nghệ sản xuất bê tông nhẹcông nghệ sản xuất bê tông xi măngcông ty sản xuất vật liệu chịu lửagiáo trình công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửacông nghệ sản xuất bê tông lạnh
Trang 1BỘ XÂY DUNG
VIEN VAT LIEU XAY DUNG
BAO CAO TONG KET KHOA HOC VA KY THUAT
DU AN SAN XUAT THU NGHIEM
" HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
BE TONG CHIU LỬA ÍT XI MĂNG
CHO CÔNG NGHIỆP XI MĂNG VÀ LUYỆN KIM" |
Chủ nhiệm dự án: TS Nguyễn Đình Nghị
HÀ NỘI, 10 - 2003
Trang 2BO XAY DUNG
VIEN VAT LIEU XAY DUNG
Dia chi: 235 Đường Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội
BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT
DỰ ÁN SẲN XUẤT THỬ NGHIỆM
" HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
BE TONG CHIU LUA IT XI MANG
CHO CONG NGHIEP XI MANG VA LUYEN KIM"
Mã số: KC06.DA.02.CN
Các công tác viên: KS Nguyễn Quốc Dũng
KS Phạm Hữu Bằng
KS Lê Thị Minh
KS Pham Minh Hién
KS Nguyén Xudn Ngoc
Trang 3BAI TOM TAT
Dự án sản xuất thử nghiệm (P) cấp nhà nước "Hoàn thiện công nghệ sản xuất bê tông chịM lửa íl xỉ măng cho công nghiệp xi măng và luện kim" (mã số KC06.DA.02.CN) thuộc Chương trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nước KC.06 giai đoạn
2001-2005: "Ứng dụng công nghệ tiên tiến trong sản xuất các sản phẩm xuất khẩu và sản
phẩm chủ lực", được giao cho Viện Vật liệu xây dựng - Bộ Xây dựng thực hiện từ tháng 11/2001 đến tháng 11/2003 Dự án này là bước hoàn thiện tiếp theo của Đề tài độc lập
cấp Nhà nước "Nghiên cứu sản xuất bê tông chịu lửa cao cấp cho công nghiệp xi măng” đã được Viện hoàn thành năm 1999,
Ban báo cáo khoa học của đự án trình bày chỉ tiết về việc xác định mục tiêu, các nội dung hoàn thiện công nghệ sản xuất, các cơ sở khoa học và giải pháp được áp dụng
và các số liệu, kết quả thể hiện công nghệ sản xuất và chất lượng sản phẩm BTCL it KM
đã được hoàn thiện so với các kết quả đạt được ở giai đoạn đề tài RD Các nội dung nghiên cứu hồn thiện cơng nghệ sản xuất tập trung chủ yếu vào các khâu: Lựa chọn chất lượng nguyên liệu sử dụng; Thành phần phối liệu và phân bố cỡ hạt của hỗn hợp BTCL it XM hệ cao nhôm và corindon; Hoàn thiện và điều khiển cơ chế "Phân tán - Đông tụ" hệ kết dính huyền phù xúc biến cao; Hoàn thiện phương pháp trộn, quy trình kiểm tra chất
lượng trong sản xuất: từ nguyên liệu đầu vào đến sản phẩm đầu ra, Trên cơ sở đó đã
thiết lập được quy trình công nghệ và dây chuyển sản xuất quy mô 3000 tấn/năm Trong quá trình hoàn thiện công nghệ, dự án đã sản xuất thử nghiệm được gần 400 tấn sản
phẩm BTCL ít XM hệ cao nhôm và corindon Sản phẩm đã được đưa vào thực tế sử dụng
ở một số lò quay nung clanhke ximăng poóc-lãng, một số lò cán thép và các loại lò công nghiệp khác với chất lượng tốt, tương đương sản phẩm nhập khẩu, đáp ứng yêu cầu sử dụng
Qua quá trình thực hiện dự án P này, các nguồn nguyên liệu đầu vào để lựa chọn cho sản xuất cũng như thị trường đầu ra sản phẩm BTCL ít XM đã được mở rộng, đa
dạng hoá và nâng cao một bước đáng kể Như vậy, kết quả của dự án đủ điều kiện để
triển khai đầu tư sản xuất BTCL ít XM ở quy mô công nghiệp
Trang 4PHAN I Chuong 1 Chuong 2 Chuong 3 PHAN II Chuong 4 MUC LUC Mở đầu ‹ NHỮNG VẤN ĐỀ CHUNG TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU VÀ SẢN XUẤT BTCL ÍTXM NHỮNG NỘI DỰNG ĐÃ ĐƯỢC NGHIÊN CỨU Ở GIAI ĐOẠN ĐỀ TÀI RD
MỤC TIỂU VÀ CÁC NỘI DỰNG CHÍNH CỦA DUAN NỘI DUNG HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ
LỰA CHỌN CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU
Xác định các nguồn nguyên liệu
Phân tích kiểm nghiệm đánh giá chất lượng nguyên liệu Thiết lập tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu
HOÀN THIỆN BÀI PHỐI LIỆU VÀ KỸ THUẬT SẢN XUẤT Các phương pháp kiểm tra chất lượng
Hoàn thiện thành phân hệ kết đính và các phụ gia
Hoàn thiện phương pháp gia công và phân loại nguyên liệu
Hoàn thiện thành phần cấp phối hạt
Hoàn thiện phương pháp trộn
Thiết lập quy trình kiểm tra chất lượng
THIẾT LẬP DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 3000 T/N
Quy trình công nghệ sản xuất BTCL ít XM
Lựa chọn thiết bị công nghệ
Các chỉ tiêu kinh tế-kỹ thuật cơ bản
HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ THỊ CÔNG VÀ SỬ DỤNG
Các phương pháp thi công BTCL
Quy trình công nghệ thi céng BTCL it XM
UNG DUNG SAN PHAM SAN XUAT THU
Sản phẩm sản xuất thử
Ứng dụng váo các loại lò công nghiệp KẾT LUẬN CHUNG
KIEN NGHI
Tai kiéu tham khao
Trang 5MOT SO THUAT NGU VIET TAT VA KY HIEU
nước chuẩn, được thử bằng nắm iay)
TT Thuật ngữ Viết tắt Ký hiệu 1_ | Bê tông chịu lửa ít xi măng BTQ it XM LCC 2 | Bê tông chịu lửa siêu ít xi măng BTCL siêu ít ULCC
XM
3 | Bé tong chịu lửa không chứa xi măng BTCL không CFC
XM
4_ | Bê tông chịu lửa thường (truyền thống) BTCL TT CC
5 | XMcaoalumin XMA XMA
6_ | Micro-alumina-silica MAS
7 | Cốt liệu chịu lửa cao alumin từ bôxit (Trung Quốc) RKB
được nung thiêu kết bằng lò quay
8 |Corndonđiệnchảy ` loại nâu BFA loại trắng WFA 9 | Corindon thiêu kết: loại nâu BTA loại trắng WTA 10 | Phụ gia phân tán D3, D4 _ 11 | Phụ gia điều chỉnh đóng rấn nhanh AI 12 _| Phụ gia điều chỉnh đóng rắn chậm RL
13 | Phu gia sợi hữu cơ Fl
14_ | Soi thép INOX chiu nhiét SSF F2
15 | Ball-in-Hand Consistency (Dé linh déng véi luong BHC
Trang 6
MỞ ĐẦU
Từ đầu thập niên 80 ở các nước có nền công nghiệp vật liệu chịu lửa (VLCL) phát triển như Đức, Mỹ, Nhật, Pháp, Áo, đã bắt đầu ứng dụng các loại bê tông chịu lửa (BTCL) thế hệ mới có tính năng vượt trội so với loại truyền thống, được gọi là BTCL ít xi măng (8 - 3 % XMA), BTCL siêu ít xi măng (< 3 % XMA) trên cơ sở XM cao alumin và
BTCL không chứa XM
Những năm gần đây lượng sản xuất và sử dụng các loại BTCL cao cấp này trong các ngành luyện kim, ximăng và các loại lò công nghiệp khác ở hầu hết các nước ngày càng tăng nhanh Các nhà máy ximăng lò quay và luyện thép ở nước ta hàng năm vẫn đang nhập khẩu BTCL này từ các nước Áo, Đức, Nhật bản, Đài Loan, Trung quốc, để
sử dụng
Ngành công nghiệp sản xuất xi măng và công nghiệp luyện kim là các ngành kinh
tế quan trọng của Việt nam, và cũng là những ngành tiêu thụ VLCI, lớn nhất, hiện nay
mỗi năm tiêu thụ khoảng 70 nghìn tấn các loại VLUCL khác nhau (Kiểm tính, sa mốt, cao nhôm, bê tông chịu lửa, hỗn hợp đầm ), trong đó lượng sử dụng BTCL cao cấp có
xu hướng ngày càng tăng Hiện tại chúng ta có 9 dây chuyền sản xuất XM bằng lò quay (loại có công suất trên 1 triệu tấn/năm) và gần 10 dây chuyên khác đang trong giai đoạn thực hiện đầu tư và chuẩn bị đầu tư Mỗi đây chuyên hàng năm cần sử dụng 100-200 tấn
BTCL cao cấp Ngành luyện kim cũng đang được đầu tư mạnh, hiện mỗi năm tiêu thụ hơn 1000 tấn BTCL cao cấp các loại để sửa chữa, thay thế trong các lò nung luyện Con
số này sẽ tăng nhanh do tốc độ đầu tư cao và chuyển đổi công nghệ, hướng sử dụng
BTCL cao cấp thay cho gạch chịu lửa trong các lò điện, các thùng rót thép do rút ngắn
được thời gian thi công sửa chữa lò Ngoài ra các ngành sản xuất có sử dụng lị cơng
nghiệp như hố chất, phân bón, giấy, mía đường, lọc hoá dầu, gốm sứ, hàng năm cũng sử dụng đến hàng nghìn tấn BTCL các loại Nhu cầu sử dụng BTCL ít XM hiện nay ở nước ta khoảng 3000 - 4000 tấn/năm Con số này trong giai đoạn 2005-2010 sẽ tăng 2-3
lần Hiện nay hầu hết lượng BTCL cao cấp dùng ở nước ta đang phải nhập khẩu với giá
trung bình 500-1500 USD/tấn tuỳ theo chủng loại
Những năm 1997-1999 Đề tài độc lập cấp Nhà nước '' Mghiên cứu công nghệ sản xuất bê tông chịu lửa cao cấp cho công nghiệp xừữnấng" do Viện KHCN Vật liệu xây dựng thực hiện đã xác định được thành phần phối liệu và các thông số công nghệ chính để sản xuất cả 2 loại sản phẩm: Ximăng cao alumin (= 72% AI,O,) va BTCL ít XM sử dụng loại XMA này, với các tính năng kỹ thuật đạt theo tiêu chuẩn JIS R 2541-1995,
chất lượng sử dụng tương đương các sản phẩm nhập ngoại Kết quả nghiên cứu của dé tai
đã được các Hội đồng KHKT chuyên ngành của Viện KHCN Vật liệu xây dựng, của Bộ
xây dựng và Hội đồng KHKT cấp Nhà nước nghiệm thu đánh giá xuất sắc và đề nghị cho
tiếp tục triển khai sang dự án sản xuất thử nghiệm (dự án P) để tiếp tục hoàn thiện công
nghệ, giải quyết những vấn đề chưa thực hiện được trong khuôn khổ đề tài RD
Sản phẩm BTCL ít XM của để tài độc lập cấp Nhà nước đã được áp dụng thử
nghiệm tại lò quay của Công ty Xi măng Hoàng thạch, kết quả cho thấy chất lượng sử dụng không thua kém sản phẩm của các hãng nước ngoài Ngoài ra sản phẩm cũng
được sử dụng thành công ở một số lò công nghiệp khác như đáy lò thuỷ tỉnh, lò cán
Trang 7Vì vậy việc triển khai thực hiện Dự án hồn thiện cơng nghệ sản xuất BTCL ít xi
măng là một bước tiếp theo của đề tài nói trên Nó hết sức cần thiết để đủ điều kiện triển
khai sản xuất đại trà sản phẩm mới này trong nước, tạo ra một công nghệ mới cho ngành sản xuất VL chịu lửa nước ta, chủ động đáp ứng nhu cầu của các cơ sở sản xuất
trong nước, thay thế và cạnh tranh với các sản phẩm nhập khẩu, góp phần giảm chỉ phí
Trang 8Phan I NHUNG VAN DE CHUNG
Chuong 1 TONG QUAN TINH HINH NGHIEN CUU VÀ SẢN XUẤT BTCL ÍT XM
Bê tông chịu lửa là khái niệm tương đối rộng, được phân loại theo loại chất kết dính, loại cốt liệu , đặc tính cấu trúc Các tiêu chuẩn ISO 1927 va NF B 40-003-86
phân loại BTCL theo thành phần hóa cơ bản thành :
- Cao alumin (loai I, loai IT)
- Samét - Cao Silic
- Kiém tinh ( Mg, Cr, Mg-Cr, Spinel, Đôlômit, Forsterit )
- Vật liệu đặc biệt ( SIC, Ziêccôn, ) Theo chất kết dính :
- Kết dính thuỷ hóa: Đóng rắn thuỷ hóa ở nhiệt độ thường - Kết dinh ceramic: Đóng rắn khi được gia nhiệt
- Kết dính hóa học: Đóng rắn nhờ phân ứng hóa học ở nhiệt độ thường hoặc ở nhiệt độ khác thấp hơn đối với kết dính ceramic
- Kết dính hữu cơ: Liên kết hoặc đóng rắn ở nhiệt độ thường
Trong số đa dạng các chủng loại BTCL đó nhóm Alumo-silicate sử dụng kết dính thuỷ hóa xi măng cao alumin được sử dụng rộng rãi nhất, là đối tượng nghiên cứu phát
triển thành các chủng loại BTCL thế hệ mới trong thời gian gần đây
Tiêu chuẩn ASTM C 401-91 (Re 1995) phân loại BTCL thuộc nhóm này thành các loại sau : 1- BTCL truyền thống ( RC ) : CaO > 2,5 %
2- BICL it xi măng (LCC) : CaO = 1,0 + 2,5 % 3- BTCL siêu ít xi măng (ULCC) : CaO = 0,2 + 1,0%
4- BTCL không chứa xi mang (CFC): CaO < 0,2 %
5- BTCL cách nhiệt (IC) CaO: Không quy định
Qúa trình phát triển các loại BTCL có thể được khái quát như sơ đồ ở Hình 1
Cuối những năm 80 các loại BTCL thế hệ mới như: ít XM, siêu ít XM, và gần đây là các loại không chứa XM, tự chảy, shotcrete, đã được nghiên cứu, phát triển sản xuất
và giờ đây đã trở thành những sản phẩm chủ đạo trong cơ cấu sản phẩm của hầu hết các
hãng sản xuất VLCL lớn nhỏ khác nhau trên thế giới[3,6] Có một số hãng như Lafarge
Monolithic, Hasle, chỉ sản xuất chuyên biệt các sản phẩm BTCL
Trong cơ cấu sản phẩm của các hãng VLCL ở các nước phát triển như Đức, Áo, Nhật, Mỹ và một số hãng lớn của Trung Quốc, Ấn Độ, tỷ phần VLCL không định hình
ngày càng tăng và hiện chiếm tới 45-55% sản lượng [3, 28]
Với các lợi thế rõ rệt trong sản xuất và sử dụng so với gạch chịu lửa như:
- Vốn đầu tư thiết bị sản xuất thấp, yêu cầu một bằng không lớn;
- Quy trình công nghệ sản xuất linh hoạt, it phụ thuộc vào thiết bị công nghệ; - Sử dụng thi công sửa chửa lò nhanh, chỉ phí thấp;
- Sử dụng được cho các vị trí, cấu kiện dị hình và khó xây được bằng gạch;
Trang 9Vì vậy, BTCL ngày càng được sử dụng rộng rãi hơn và thay thế dần gạch chịu lửa trong hầu hết các loại lò công nghiệp: Nấp lò điện (EAF), Lò LF, thùng rót thép, một số phần lò cao, lò cán thép, trong luyện kim; Các bộ phận khác nhau của lò quay: Tháp trao đổi nhiệt, Calciner, bờ côn vào và ra của lò quay, bộ phận làm nguội, kênh gió ba, trong công nghiệp xi măng; Các bộ phận khác nhau trong các loại lò nung gốm sứ, vật liệu chịu lửa, gạch ngói, lò nấu thuỷ tỉnh, các buồng đốt lò nồi hơi cơng nghiệp, nhiệt điện, hố chất, lò khí hoá than, các lò đốt rác thải, tuy nhiên cũng cần khẳng định rằng cho đến nay BTCL vẫn chưa thể thay thế được một số loại gạch chịu lửa đặc biệt ở các vị trí như zôn nung lò quay XM, tuyến xỉ trong lò điện luyện thép, bể lò nấu thuỷ tỉnh, Tuy vậy có thể thấy phạm vi sử dụng và nhu cầu đối với BTCL là hết sức rộng
Trang 10BTCL truyén théng (CC)
- Cốt liệu Al,O,, Al,O, - SiO;
- 10-20 % XMA (với A/C = 55 - 45/30 - 40) Ỷ BTCL cao truyền thống (CC)
- Cốt liệu Al,O,, Al,O, - SiO,
-10 + 20 % XMA (với A/C = 70 - 90/ 5-25) Ỷ BTCL it XM (LCC) - Cốt liệu ALO,, Al,0, - SiO, | Phéi ligu chịu lửa ¡_ đểo kết dính sét Leen nntnninimantnnsiinnnnnee ene Ỷ BTCL kết đính sét - Cốt liệu Al,O;, Al,O, - SiO;,
-3+8% XMA - Sét chịu lửa - PG siêu mịn ALO; - SiO; - PG phân tán - PG phan tan - XMA Ỷ BTCL siéu it XM (ULCC) BTCL mật độ cao - Cốt liệu Al,O;, Al,O, - SiO; - Cốt liệu Al,O;, AI,O, - SiO,
-<2% XMA - Spinel MgO - Al,O;
- PG siéu min ALO, - SiO, - PG siêu mịn Al,O; - PG phân tán - XMA - PG phân tán I BTCL khong chita XM (CFC) BTCL tu chay (Self-flow) - Cốt liệu AI-S, AI, Spinel, - PG siêu mịn - p-Al,O, - PG phan tan I - Cốt liệu AI-S, Al, Spinel - PG siéu min - XMA /p-AlLO, - PG phân tán Các loại BTCL đặc biệt - Shotcrete (LC, ULC, CFC)
- Chứa SïC, ziếc côn, C, spinel, MgO, (cho các loại lò luyện thép)
Hình 1: Sơ đồ phát triển của công nghệ sản xuất BTCL, theo (21
§
Trang 11Chuong 2 NHUNG NOI DUNG DA ĐƯỢC NGHIÊN CỨU
6 GIAI DOAN DE TAI RD
1- Các vấn đề chính đã được nghiên cứu giải quyết:
- Thiết lập công nghệ sản xuất XM cao alumin ( > 70% Al2O;) chứa ít tạp chất, sử dụng cho BTCL, chất lượng cao
- Tạo được hệ kết dính xúc biến cao trên cơ sở các ôxyt chịu lửa Al;O; và SiO; hoạt tính cùng với một hàm lượng nhỏ (< 5%) XMA Tạo điều kiện hình thành pha khoáng chịu lửa mới ở nhiệt độ thấp, tăng mật độ cấu trúc BTCL Nhờ vậy BTCL ít XM
không bị suy giảm cường độ, mà lại tăng khi gia nhiệt;
- Xác định được cấp phối thành phần hạt, cùng với các yêu cầu đặc biệt về tính chất lý hoá của cốt liệu chịu lửa sử đụng trong BTCL ít XM;
- Nghiên cứu cơ chế "Phân tán - Đông tụ" của hệ kết dính bởi các phụ gia vi
lượng Xác định được phương pháp phân tán cơ học và hoá học để đồng nhất phối liệu
BTCL, thành phần, hàm lượng và tỷ lệ các phụ gia điều chính;
- Giải quyết vấn đề phân tán ứng suất do hơi nước tạo ra khi gia nhiệt đột ngột lần
đầu, bằng các phụ gia sợi;
- Xác định được phương pháp chế tạo BTCL ít XM và phương pháp thi công - Ứng dụng thử và đánh giá kết quả sử đụng ở lò quay xi măng
2- Kết quả đạt được:
- Các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lượng của hai loại sản phẩm BTCL ít XM: CR-15 và
CR-18 nghiên cứu sản xuất đạt mức tương đương các sản phẩm nhập ngoại Trên cơ sở đó Viện đã xây dựng và công bố các tiêu chuẩn cơ sở số: TC 16 : 2001 - đối với CR-15
và TC 17 : 2001 - đối với CR-18, các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm đề tài RD so với mức tiêu chuẩn công bố được trình bày ở Bảng 1 sau đây: Bang I TT Tên chỉ tiêu Mức tiêu chuẩn/ Mức thực tế CR-15 CR-18 1 ‡ Cỡ hạt,mm 0+6 0+6 Thành phần hoá học:
- Hàm lượng Al,O¿, %, không nhỏ hơn 60,0 / 77,7 70,0 / 90,2
- Hàm lượng CaO, %, không lớn hon 2,5/1,9 2,5/1,8
3 | Độ bên nén, N/mm?
- Sau sấy 24 giờ ở 110 °C, không nhỏ hơn 40,0 / 60,4 50,0 / 65,6 - Sau nung 3 gid ở 1000°C, không nhỏ hơn 50,0 / 94,2 70,0 / 100,8
4_ | Độ co nung, %, không lớn hơn 1,5 /0,71 1,5/1,17
(ở 1450oC) (ở 1600oC)
5 ¡ Lượng nước trộn thi công, % 7-9/7,8 5-7/6,0
Sau khi kết thúc đề tài (tháng 12/1999), Viện VLXD đã chủ động tiếp tục hoàn
thiện kết quả nghiên cứu song song với việc sản xuất và cung cấp BTCL ít XM cho các
nhà máy ximăng Mặc dù dự án sản xuất thử nghiệm (DA P) đến tháng 11/2001 mới được triển khai, trong các năm 2000 và 2001 nhóm đề tài đã đạt được một số kết quả nhất định trong việc hồn thiện cơng nghệ và sản xuất thử nghiệm Các công việc được thực
Trang 12Chương 3 MỤC TIEU VA CAC NOI DUNG CHINH CUA DU AN:
1 Muc tiéu:
1.1 - Mục tiêu khoa học:
+ Hồn thiện cơng nghệ sản xuất BTCL ít XM trên dây chuyển sản xuất thử
nghiệm: điều chỉnh tối ưu các thông số công nghệ chế tạo, thành phần cấp phối hạt, cơ
chế phân tán, thành phần và tổ hợp các phụ gia điều chỉnh của BTCL cho các điều kiện
sử dụng khác nhau, thiết lập dây chuyển công nghệ và quy trình sản xuất đảm bảo ổn
định chất lượng sản phẩm
+ Xác định tiêu chuẩn các loại nguyên liệu đầu vào và thiết lập quy trình kiểm tra chất lượng nguyên liệu, phối liệu trên từng công đoạn của quá trình sản xuất
+ Hoàn thiện phương pháp và thiết lập quy trình thi công đổ BTCL ít XM cho các loại lò công nghiệp trong điều kiện sử dụng thực tế
- Các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lượng của hai loại sản phẩm BTCL ít XM: CR-15 va
CR-18 được sản xuất có chất lượng ổn định và đạt mức tương đương các sản phẩm nhập
ngoại cùng hệ thành phần hiện đang được sử dụng:
Bảng 2: Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm (Theo đề cương dự án): Mức chất lượng
TT Chỉ tiêu Đơn vị | Cân đạt | Mẫu tương tự Ghi chú
chất lượng chủ yếu đo Trong | Thế
nước giới
I 2 3 4 5 6 7
1 | Cường độ chịu nén: N/mm? Mẫu tương tự
-Šan sấy I10 °C, 24h >60 -| 40-80 | cla cdc hang:
-Sau nung 1000 °C, 3h >§0 - | 50-130 | Radex; -Sau nung 1500 °C, 3h >100 - | 60-150 | Didier;
2 | Dé co sấy, nung: % Refratechnik
~Sau sdy 110°C, 24h <0,1 -| <0,1 | Yotai; Mino; -Sau nung 1000 °C, 3h <02 -| <0,2 | Lafarge;
-Sau nung 1500 °C, 3h <15 -| <10 Hoganas;
3 | Nhiệt độ sứ dụng tối đa: °C Wonjin; CRIS 1450 -| 1500 | ACCS CRI8 1750 - 1800 4 | Dé gidn no nhiét dai, 1000°C % <1,0 - <1,0 5 | Cé hat mm 0-6 - 0-6 6 | Thành phần hoá: ALO, % > 70,0 -| >70,0 SiO, < 20,0 -| $20,0 CaO < 2,0 “| <20 7 | Lượng nước trộn % 6-8 - 5-8
(Ghi chú: Việc trình bày các chỉ tiêu chất lượng của 2 loại sản phẩm CR-15 và CR-18 của dự án như trong Bảng 2 có một số điểm chưa phù hợp và lôgíc:
- Hai sản phẩm CR-15 và CR-18 thuộc phẩm cấp và thành phần hoá khác nhau, nên cần quy
định các chỉ tiêu ở các mức khác;
- Nhiệt độ sử dụng tối đa chính là nhiệt độ mà ở đó khi nung 3 giờ mẫu thử có độ co nung I,5% (theo ASTM C 401-91 (Re 1995), vì thế nên gộp chỉ tiêu này vào chỉ tiêu độ co nung;
- Cỡ hạt của BTCL không phải là chỉ tiêu phải phẩn đấu để đạt được, mà là một sự lựa chọn trên
những cơ sở định trước;
Vì vậy các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm được trình bày lại tại Bảng 3 trong Mục 3 dưới đây)
Trang 13- Mục tiêu sắn xuất - phát triển sản phẩm:
+ Sản xuất được 300 tấn BTCL it XM, đưa ứng dụng vào các lò XM và luyện kim
+ Tạo ra được sản phẩm mới trong ngành sản xuất VLCL, trên cơ sở một số
nguyên liệu trong nước phối hợp với nguyên liệu cao cấp nhập từ nước ngoài, với dây chuyển thiết bị sản xuất đơn giản hoàn toàn có thể được chế tạo trong nước, có sức cạnh tranh với các sản phẩm nước ngoài trên thị trường Việt Nam và khu vực
2 Các nội dung thực hiện chính của dự án:
Nội dung chủ yếu của dự án là chuyển từ kết quả của phòng thí nghiệm và pilot
quy mô nhỏ sang quy mô công nghiệp Trên cơ sở đó để hoàn thiện phương pháp, quy
trình và các thông số công nghệ sản xuất sản phẩm BTCL ít XM, đủ điều kiện để chuyển giao công nghệ cho sản xuất đại trà
- Các nội dung cơng nghệ cần hồn thiện:
+ Nguyên liệu: Đánh giá lựa chọn các loại nguyên liệu công nghiệp đảm bảo yêu cầu kỹ thuật để chế tạo phối liệu BTCL ít XM như : Các cốt liệu chịu lửa cao alumin, corindon thiêu kết, corindon điện chảy, XM đặc biệt cao alumin, micro alumina-silica
(MAS), các phụ gia phân tán, phụ gia điều chỉnh đóng rắn, phụ gia sợi Thiết lập các mức
tiêu chuẩn chất lượng yêu cầu đối với các loại nguyên liệu trên để dùng cho sản xuất
BTCL ít XM
+ Kỹ thuật sản xuất: Hoàn thiện các phương pháp gia công nguyên liệu, thành
phần phối liệu, hoàn thiện các cấp phối cỡ hạt cho các chủng loại cốt liệu chịu lửa khác nhau, phương pháp phân tán các thành phần siêu mịn, phương pháp tổ hợp các phụ gia phân tán và phụ gia điều chỉnh trên nguyên lý tương thích trong các điều kiện sử dụng
khác nhau, xác định các thông số của quy trình công nghệ sản xuất
Thiết lap day chuyển thiết bị sản xuất quy mô 3000 tấn/năm thích hợp cho sản xuất BTCL ít XM: Lựa chọn các thiết bị công nghệ với các thông số kỹ thuật tương ứng; thiết lập các chế độ hoạt động của thiết bị và các thao tác trong từng công đoạn nhằm
đảm bảo ổn định chất lượng sản phẩm
Thiết lập quy trình kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng của nguyên liệu và bán thành phẩm trên từng công đoạn của quy trình sản xuất và phương pháp đo lường đánh giá chất
lượng sản phẩm Xây dựng những phương pháp kiểm tra nhanh để điều chỉnh, khếng chế
trong quá trình sản xuất và thị công
+ Kỹ thuật thi cơng: Hồn thiện phương pháp và thiết lập quy trình thi công và
đưa vào sử dụng BTCL ít XM cho các cấu kiện chịu lửa và các lò công nghiệp khác nhau, trên cơ sở đặc thù đóng rấn nhanh và mật độ cao của sản phẩm này
+ Sẩn xuất thử 300 tấn sản phẩm BTCL ít XM và đưa vào ứng dụng trong lò quay nung clanhke ximăng và các loại lò công nghiệp khác
3 Kết quả dự kiến:
Dự án sẽ hồn thiện được cơng nghệ sản xuất BTCL ít xi măng, bao gồm các kết
quả chủ yếu sau:
- Xây dựng được tiêu chuẩn các nguyên liệu đầu vào cho sản xuất BTCL ít XM; - Hoàn thiện được bài phối liệu và thành phần cỡ hạt của sản phẩm;
- Thiết lập được dây chuyền sản xuất quy mô 3000T/năm;
- Xác định được các thông số công nghệ, quy trình sản xuất đảm bảo ổn định chất
lượng sản phẩm;
Trang 14- Thiết lập được quy trình thi công và hướng dẫn sử dụng;
- Làm chủ hoàn toàn được công nghệ sản xuất, đủ điều kiện để chuyển giao công
nghệ cho các cơ sơ triển khai sản xuất đại trà phục vụ nhu cầu trong nước
Sản phẩm sản xuất thử của dự án là hai loại BTCL ít XM: CR-15 và CR-18 có
các chỉ tiêu kỹ thuật, chất lượng ổn định (Bảng 3) và đạt mức tương đương các sản phẩm
nhập ngoại cùng hệ thành phần hiện đang được sử dụng: Bảng 3 TT Tên chỉ tiêu Don vi do Mức chất lượng CR-15 CR-18 1 | Thành phân hoá học: %
- Ham lugng ALO, 2 70,0 *) 2 90,0
- Ham luong SiO, <20,0 *) <7,0
- Hàm lượng CaO <20 <20
2_ | Độ bên nén Nimm
- Sau sấy 24 giờ ở 110 °C >60 > 80 - Sau nung 3 gid 6 1000°C >80 2 100 - Sau nung 3 giờ ở 1500°C > 100 >120 3 | Độ co sấy, nung: % -Sau sấy 110 °C, 24h <0,1 <0,1 -Sau nung 1000 °C, 3h <0,2 <0,2 -Sau nung 1450 °C, 3h <1,5 - -Sau nung 1750 °C, 3h - <1,5 4 | Độ giấn nở nhiệt dài, 1000°C % <1,0 <1,0 5 | Lượng nước trộn % 6-8 4-6
*) Thanh phần hoá này là ấn định cho trường hop sử dụng cốt liệu chịu lửa từ bôxit thiêu kết (loại bôxits ít sắt của Trung quốc) Trong trường hợp sử dụng các loại cốt liệu cao nhơm khác như: mít tổng hợp, andalusi, kyanit, silimanit, với lượng các tạp chất thấp hơn, các chỉ tiêu chất lượng BTCL tương đương hoặc cao hơn thì có thể áp dụng với các hàm lượng AlạO; <70,0 % và SiO; > 20,0 %
Kết quả của dự án cũng là tạo tiền dé để tiếp tục phát triển các sản phẩm vật liệu
chịu lửa mới, thuộc hệ không định hình, trong ngành sản xuất vât liệu chịu lửa nước ta
12
Trang 15Phần II NỘI DUNG HOÀN THIỆN CÔNG NGHỆ
Chương 4 LỰA CHỌN CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU
Trong ngành sản xuất VLCL hiện nay trên thế giới, một khi các thiết bị tạo hình và nung thiêu kết đã đạt những tiến bộ gần như đến ngưỡng, các nhà sản xuất đều có được những hệ thiết bị tiên tiến nhất, thì các khâu then chốt còn lại để cạnh tranh chính là: lựa chọn nguyên liệu sử dụng và thiết kế bài phối liệu hợp lý cho một hay một số mục đích sử
dụng cụ thể của sản phẩm Sự đầu tư chất xám và know-how trong ngành VLCL cũng đang tập trung ở khâu này nhiều nhất
Dùng nguyên liệu rẻ tiễn và bán sản phẩm với giá thấp nay không còn là chiêu thức cạnh tranh hấp dẫn Xu thế chủ đạo hiện nay là sử dụng các nguyên liệu chất lượng
cao, có giá trị gia tăng cao để làm ra sản phẩm có chất lượng cao hẳn lên, khi đó suất chỉ
phí dùng VLCL (bao gồm cả chỉ phí mua và thi công VLCL, chỉ phí dừng lò để sửa chữa,
) trên một đơn vị sản phẩm (thép, clanhke XM, .) sẽ giảm xuống, hiệu quả kinh tế tăng rõ rệt [29]
Đối với BTCL thì vấn để này lại càng rõ nét Trong công nghệ sản xuất không có các khâu tạo hình và nung, vì vậy chất lượng sản phẩm được quyết định bởi hai yếu tố
chính: chất lượng các nguyên liêu sử dụng và bài phối liệu của hôn hợp BTCL Vì vậy
khâu lựa chọn các nguyên liệu phù hợp có tầm quan trọng hàng đầu và là nội dụng chính của việc hồn thiện cơng nghệ sản xuất BTCL ít XM trong dự án này
1 Xác định các nguồn nguyên liệu:
Sản phẩm BTCL ít XM của dự án gồm hai loại:
- CR-15: Thanh phan thuộc nhóm cao nhôm, trên cơ sở cốt liệu là sạn chịu lửa cao alumin, xi măng đặc biệt cao alumin, bột chịu lửa hoạt tính siêu mịn, phụ gia phân tán, phụ gia điều chỉnh đóng rắn, phụ gia sợi;
- CR-18: Thành phần corindon, trên cơ sở cốt liệu là corindon điện chảy (BFA), corindon thiêu kết (BTA; WTA), các thành phần khác như của CR-15 nêu trên;
Qua thu thập các nguồn thông tin, khảo sát thực tế và tiếp xúc với các cơ sở sản
xuất, nhà cung cấp nguyên liệu trong và ngoài nước, có thể xác định các nguồn nguyên
liệu để lựa chọn sử đụng cho sản xuất BTCL ít XM như sau: 1.1- Cốt liệu chịu lửa:
a- Sạn chịu lửa cao alumin:
Trung Quốc là nước có nguồn bôxit ít sắt chất lượng cao và trữ lượng lớn hàng đầu thế giới Sạn chịu lửa cao alumin nung thiêu kết từ bôxit của Trung Quốc với chất lượng cao, giá cạnh tranh, ngoài việc sử dụng rộng rãi trong nước, được xuất khẩu với sản lượng hàng triệu tấn Ngoài ra ở Trung Quốc cũng sản xuất các loại sạn chịu lửa cao alumin từ silimanít, andalusit, diaspore với các hàm lượng tạp chất thấp, sử dụng cho các nhu cầu
đặc biệt
Sạn cao alumin từ bôxit của Trung quốc được phân thành 3 loại theo phương pháp
thiết bị nung thiêu kết: bôxit nung lò quay (Rotary KB), bôxit nung lò vòng (Round KB) và bôxit nung lò đứng (Shaft KB) Ba loại này khác nhau chủ yếu ở mức độ thiêu kết, thể
hiện qua độ hút nước (%), khối lượng thể tích (g/cm3), độ ổn định chất lượng và dễ dàng
phân biệt qua màu sắc Trong mỗi một loại nói trên lại được các nhà sản xuất phân thành loại I, H, II theo thành phần hoá và các chỉ tiêu chất lượng khác Tiêu chuẩn Trung
Trang 16Ky hiéu Thanh phan hoa, % Khối lượng | Độ hút thể tích, nước, ALO, Fe,O, | TiO, | Cao+ MgO | Na,O+ K,0 g/cm3 % GAI-88 >88 <1,550 | <4,00 <0,40 <0,40 23,15 s4 GAI-85 > 85 <1,80 | <4,00 <0,40 <0,40 >3,10 <4 GAI-80 >80 <200 | <4,00 <0,50 <0,50 2 2,90 <5 GAI-70 > 70-80 | <2,00 : S$ 0,60 < 0,60 22,75 <5 GAI-60 > 60-70 | <2,00 - < 0,60 < 0,60 2 2,65 <6 GAI-50 > 50-60 | <2,50 - <0,60 <0,60 >245 <6
Trung Quốc có 3 vùng nguyên liệu bôxit lớn hiện đang khai thác sản xuất sạn cao alumin: tỉnh Sơn Tây, tỉnh Hà Nam, tỉnh Quế Châu Chất lượng sản phẩm của các vùng khác nhau bởi thành phần hoá học Tốt nhất là bôxit Sơn Tây với hàm lượng Fe;O; và
RạO thấp, kế đến là bôxit Hà Nam, bôxit Quế Châu có hàm lượng ôxyt kiểm cao hon,
thường dễ thiêu kết với độ hút nước thấp nhưng nhiệt độ sử dụng tối đa kém hơn
Sạn cao alumin thương phẩm thường ở dạng cục, tảng và phổ biến nhất là dạng hạt
đã gia công và phân loại theo từng cỡ hạt từ thô đến mịn để đưa vào phối liệu VLCL Hiện nay ở Trung Quốc có hàng trăm cơ sở sản xuất và cung cấp sạn chịu lửa cao alumin với trình độ công nghệ, quy mô sản lượng và chất lượng rất khác nhau Để đảm bảo có được nguồn nguyên liệu chất lượng cao và ổn định cần có sự tìm hiểu và chọn lựa kỹ, tập trung vào những nhà sản xuất lớn cấp trung ương, cấp tỉnh, có thiết bị công nghệ hiện đại, hệ thống quản lý chất lượng tốt và thị trường xuất khẩu lớn Qua khảo sát thực tế
và đánh giá chất lượng sản phẩm của các nguồn khác nhau, đã chọn ra một số nhà cung
cấp chính sau:
1! Tập đoàn VLCL Quế Châu Ngân Đó: Cung cấp sạn cao alumin vùng Quế Châu; 21 Tập đồn khống sản Nam Xuyên: Sạn cao alumin vùng Quế Châu và Sơn Tây; 3/ Tập đoàn VLCL Lạc Dương: Cung cấp sạn cao alumin vùng Hà Nam;
4I Cơng ty VLUCL Hồng Hà: Cung cấp sạn cao alumin vùng Sơn Tây; 3/ Tập đồn khống sản CMP: Cung cấp sạn cao alumin vùng Sơn Tây;
Ngoài nguồn nguyên liệu sạn cao alumin của Trung quốc, Dự án cũng đã tìm hiểu và đánh giá nguồn sạn cao alumin của Ấn Độ Chất lượng tương đương nhưng giá cao hơn, địa bàn kém thuận lợi hơn nên nguồn nguyên liệu này không được chọn cho đối tượng của dự án
b- Sạn chịu lửa corindon:
Corindon sử dụng cho bê tông chịu lửa thường ở 4 dạng, khác nhau bởi phương pháp sản xuất và thành phần, chất lượng:
- Corindon thiêu kết: + Loại trắng (WTA), với hàm lượng Al;O; > 99 %; + Loại nâu (BTA), với hàm lượng Al;O;> 95 %; - Corindon điện chảy: + Loại trắng (WFA), với hàm lượng Al;O; > 99 %; + Loại nâu (BFA), với hàm lượng Al;O; > 95 %;
Tât cả các loại corindon nêu trên đều là nguyên liệu cao cấp cho BTCL, cũng như
các sản phẩm chịu lửa khác nói chung
Trang 17Loại corindon thiêu kết đặc trưng bởi cấu trúc tỉnh thể mịn dang ban phién
(Tabular Alumina), c6 dé bén xung nhiệt cao hơn loại điện chảy Loại corindon trắng (WTA và WFA) có độ tinh khiết cao, đi từ nguyên liệu ôxit nhôm kỹ thuật, thường được sử dụng trong những điều kiện nhiệt độ rất cao kèm theo mơi trường ăn mịn hố học mạnh
Corindon được sản xuất ở rất nhiều nước , nhất là các vùng có khống sản cao nhơm như bôxit, diaspore, và công nghiệp luyện nhôm phát triển, như: Nam Phi, Nam Mỹ, Úc, Pháp, Nga, Trung Quốc, Ấn Độ, Riêng WTA là loại corindon cao cấp nhất, kỹ thuật sản xuất phức tạp nên sản lượng tập trung ở một số hãng lớn, như các tập đoàn
đa quốc gia Alcoa Industrial Chemicals, Pechney-Altech, Alu-Chem Inc., BPI Inc., Pred
Materials International Inc., BTA chi được sản xuất ở một số ít nước như Ấn Độ (tập đoàn ACC Refractories), đi từ nguyên liệu cao nhôm tự nhiên có bổ sung ôxit nhôm cùng với các giải pháp loại bỏ các tạp chất Fe;O;, Na;O
Trung Quốc là nước sản xuất corindon lớn nhất, với hàng chục nhà sản xuất và sản
lượng hiện nay khoảng 1,65 triệu tấn/năm Sản phẩm bầu hết là loại điện chảy WFA và BEA, được sản xuất phổ biến bằng lò hồ quang điện công suất lớn 5000 - 50.000 KVA, kiểu lò Higgins và lò rót nghiêng thuộc thế hệ hiện đại, chất lượng sản phẩm ổn định Corindon điện chảy của Trung Quốc được sản xuất ra với nhiều loại phẩm cấp: Phẩm cấp
làm hạt mài (95-96 % Al;O;), phẩm cấp làm vật liệu chịu lửa với các mức: BFA: 94-96%,
97%, 98% AlLO:;, và WEA: > 99% Al,Os
Ở Việt Nam Công ty Đá mài Hải Dương sản xuất corindon điện chảy loại nâu (BFA) làm hạt mài cho các sản phẩm đá mài BFA của Công ty Đá mài Hải Dương cũng sử dụng được cho BTCL, tuy nhiên do hàm lượng Al;O; hơi thấp (90-92 %), lượng tạp chất Fe;O;, Na;O cao nên chất lượng BTCL kém hơn so với khi dùng corindon nước
ngoài
Hiện nay BTCL thành phần corindon dùng trong công nghiệp XM và luyện kim sử
dụng phổ biến nhất là 2 loại cốt liệu BFA và WTA
Để dam bảo có được nguồn nguyên liệu corindon chất lượng cao và ổn định cần có sự tìm hiểu và chọn lựa kỹ, tập trung vào những nhà sản xuất lớn có thiết bị công nghệ hiện đại Qua khảo sát thực tế và đánh giá chất lượng sản phẩm của các nguồn khác nhau, đã chọn ra một số nhà cung cấp chính đối với cốt liệu chịu lửa corindon như sau:
1- Công ty Alcoa Industrial Chemicals (Mỹ, Đúc, Hà Lan, các văn phòng ở khu vực Châu Á): Cung cấp cốt liệu corindon thiêu kết loại trắng (WTA) Nhà cung cấp này còn có cả: Cốt liệu spinel MgO- AI;O; làm BTCL cho lò luyện thép; Xi măng đặc biệt cao alumin 70% Al¿O;, 80% Al;O;, loại trên 94% AlzO; (không chứa CaO) và đa dạng các chủng loại bột œ-AlạO; hoạt tính, siêu mịn (MAS) - dùng cho sản xuất BTCL cao
cấp và các sản phẩm gốm và vật liệu chịu lửa khác;
2- Công ty Vật liệu chịu lửa đặc biệt Khai Phong (Trung Quốc): Cung cấp cốt liệu corindon điện chảy loại nâu (BEA) Nhà cung cấp này còn có cả: Corindon điện chảy loại trắng (WFA); Cốt liệu spinel Mg-AI làm BTCL cho lò luyện thép; Xi măng đặc biệt cao alumin 70% Al;O;, 80% Al,O;, và nhiều chủng loại bột œ-Al;O; hoạt tính, siêu mịn
(MAS) - dùng cho sản xuất BTCL cao cấp và các sản phẩm chịu lửa khác;
3- Tập đồn khống sản Nam Xun (Trung Quốc): Cung cấp BEA, GFA và WFA vùng Trịnh Châu (Hà Nam);
Trang 184- Nhà máy vật liệu điện chảy Hoàng Hà (Trung Quốc): Cung cấp BFA và WEA vùng Trịnh Châu (Hà Nam) Ngoài ra Nhà máy này còn sản xuất các loại cốt liệu muiít điện chảy, mulít thiêu kết, spinel điện chảy, sạn cao alumin nung lò quay, lò vòng, ;
5- Tập đoàn Vật liệu chịu lửa ACC (ấn Độ): Cung cấp cốt liệu corindon thiêu kết
loại nâu (BTA) Ngoài ra tập đoàn này còn cung cấp cả xi măng đặc biệt cao alumin với
70%, 75% và 80% Al;O; cho sản xuất BTCL;
6- Công ty Đá mài Hải Dương (Việt Nam): Cung cấp cốt liệu corindon điện chảy loai nau (BFA) Tuy chất lượng có thấp hơn BFA Trung Quốc nhưng có lợi thế chủ động
đáp ứng nhu cầu sản xuất khi chưa kịp có vật tư nhập khẩu
Cốt liệu corindon thương phẩm thường đã được gia công sẩn thành các cỡ hạt nhất định theo nhu cầu sử dụng Loại corindon làm hạt mài được phân loại theo các số hiệu hạt mài Loại làm VLCL được phân loại theo các cỡ hạt phổ biến sử dụng trong sản xuất
VLCL: 8-5; 6-3; 5-3; 3-1; 1-0,5; < 1; < 0,5; < 0,08; < 0,045 mm, va mot số kiểu kích
thước khác tuỳ theo quy định của mỗi nhà sản xuất cũng như theo yêu cầu của khách hàng
1.2- Xi mdng cao alumin:
Ximăng alumin dùng trong sản xuất VLCL nói chung gồm nhiều loại, khác nhau
bởi thành phần khoáng, hoá, các chỉ tiêu chất lượng và lĩnh vực sử dụng XM alumin thường được sản xuất bằng 2 phương pháp: nung thiêu kết và điện nóng chảy Tiêu chuẩn Nhật bản JIS R 2511-1983 phan loại XM alumin dùng cho vật liệu chịu lửa thành 5 cấp loại, khác nhau về thành phần khoáng, hoá và các tính chất cơ lý, nhiệt Qua tham khảo các đải sản phẩm của các hãng sản xuất XM alumin lớn trên thế giới cho thấy cũng có sự phân loại theo các phẩm cấp về cơ bản tương tự như JIS R 2511-1983, gồm những nhóm chính sau:
1/ Xi măng alumin, với khoảng 35-40% Al,O; , (như Cimen Fondu - hãng Lafarge), thành phần khoáng bao gồm CA, C,,A;, C,AS, CS, C,AF Ngoai viéc sir dung
như một loại ximăng đóng rấn nhanh có cường độ cao, bên hoá trong xây dựng công
trình, loại XM này còn được sử dụng làm bê tông chịu nhiệt truyền thống, với nhiệt độ sử dụng thường không quá 1300 °C;
2| Xi măng alumin, với khoảng 40-50% Al;O; : Thành phần và tính chất và ứng dụng tương tự loại trên, với hàm luong Al,O; cao hon và Fe;O; thấp hơn
3/ Xi mang alumin, voi khodng 50-60% Al;O;, (như loại Secar 51 của Lafarge, CA 50 của các nhà sản xuất Trung Quốc, .), thành phần khoáng bao gồm chủ yếu là CA và một phân C¡;A;, CAS Loại XM này thường được sử dụng làm bê tông chịu lửa truyền thống, với nhiệt độ làm việc tối đa thường không quá 1400°C tuỳ theo cốt liệu chịu lửa sử
dụng Ngoài ra nó còn được sử dụng để chế tạo các loại vữa, bê tông đóng rắn nhanh, cường độ cao và bên hoá trong xây dựng
4/Xi mang cao alumin, voi khoảng 68-75% Al¿O;, (như loại Secar”71 của hãng
Lafarge, CA-14 và CA-270 của hãng Alcoa, CALAL-70 và CALAL-75 của hãng ACC, CA 70 của Trung Quốc, ) Thành phần khoáng chủ yếu là CA, CA,, mot phan nhé C,,A, va A Loai XM cao alumin này có độ sạch cao, hàm lượng các ôxyt SiO,, Fe,O3, Na,O
đều dưới 0,1-0,5 %, nó được sử dụng để chế tạo các loại BTCI, cao cấp, nhất là các loại BTCL ít XM và BTCL siêu ít XM, với nhiệt độ làm việc tối đa 1500-1800°C tuỳ theo cốt
liệu chịu lửa sử dụng
Trong những năm gần đây các nhà sản xuất đã có cải tiến quan trong đối với sản
phẩm XM cao alumin này, bằng cách tạo độ mịn cao hơn (Laser PSD đ50 dưới 15 im,
Trang 19thậm chí dưới 7 um), với một dải phân bố thành phần hạt tối ưu Nhờ vậy tính chất lưu
biến của XM này được cải thiện đáng kể, điều này rất quan trọng trong sản xuất BTCL ít XM và siêu ít XM
5/ Ximăng cao alumin, với khoảng 77-81% AlO; , (như loại Secar®80 cia hing Lafarge, CA-25 cha hang Alcoa, CALAL-80 cia hang ACC, CA 80 cia Trung Quéc ) Thành phần khoáng chi yéu 1a CA, CA), A va mét phan C,,A, Loại XM cao alumin này thường là sản phẩm phối trộn giữa loại 70% Al;O; với một hàm lượng nhất định bột ôxyt nhôm hoạt tính siêu mịn nhằm cải thiện các tính chất nhiệt độ cao của đá XM và BTCL Vì vậy loại XM này thường được sử dụng trong BTCL với phối liệu truyền thống nhưng có nhiệt độ làm việc rất cao (tối đa đến 1650-2000 °C tuỳ theo cốt liệu chịu lửa sử dụng Ngoài ra nó cũng được dùng cho BTCL ít XM và siêu ít XM cho những vị trí yêu cầu đồng thời cả độ bền cơ học và nhiệt độ làm việc cao
6/ Ngoài ra trong khoảng 3-4 năm trở lại đây một số hãng sản xuất XM cao alumin hàng đầu mới phát triển thêm chủng loại mới: Xi măng cao alumin không chứa CaO, với
trên 94% Al,O; (như loại "Alphabond" của hãng Alcoa), thanh phan chính là dạng thù
hình hoạt tính p-Al;O;, có tính chất kết dính khi trộn với nước Loại XM cao alumm đặc biệt này dùng chủ yếu cho sản xuất BTCL không chứa XM, cùng với các loại cốt liệu chứa ít tạp chất như corindon trắng (WTA, WFA) hoặc spinel Al-Mg, sử dụng trong các lò luyện kim, hoá chất, với nhiệt độ làm việc và môi trường ăn mòn rất cao
Hầu hết các nước có ngành công nghiệp VLCI, phát triển đều có nhu cầu sử đụng XM cao alumin và có nhiều cơ sở sản xuất sản phẩm này Tuy nhiên càng ngày việc sản
xuất càng tập trung vào một số tập đoàn lớn, có uy tín Vì có được thị phần lớn mới có
thể sản xuất quy mô lớn với công nghệ biện đại, duy trì liên tục và vì thế mới ổn định được chất lượng sản phẩm Đối với XM cao alumin, nhất là các loại 70-80 % Al;O¿, để sản xuất ra sản phẩm này thường không khó, nhưng để duy trì được ồn định tỷ lệ và hàm
lượng các khoáng chính (CA, CA;) trong XM, tính chất lưu biến và các tính chất đông kết
của nó trong suốt thời gian sản xuất kinh doanh lại là điều hoàn toàn không dé, va cdc
nhà sản xuất nhỏ thường không đáp ứng được yêu cầu này
Hiện trên thế giới có nhiều hãng sản xuất XM cao alumin, như:
- Alcoa Industrial Chemicals, BPI Inc., U.S Electrofused Minerals Inc.,
Heidelberger Calcium Aluminates (MY, Ditc, Ha Lan, Nhat va nhiéu nudc);
- Lafarge Calcium Aluminates Inc (Phép, M¥, Anh, Uc,Trung Quốc và nhiều nước khác);
- Công ty Vật liêu điện chảy Đăng Phong, Công ty VLCL Trường Thành và nhiều cơ sở khác (Trung Quốc);
- Tập đoàn Vật liệu chịu lửa ACC, Cong ty REFCEM Ltd (An Độ);
BTCL ít XM là loại sản phẩm rất "nhạy cảm" với các yếu tố nguyên liệu đầu vào, trong đó có XM cao alumin Nó ảnh hưởng đến thời gian công tác, độ linh động, cường độ ban đầu, đồng thời liện quan đến sự ảnh hưởng của nhiệt độ môi trường đến tính chất của BTCL tươi Chính vì vậy việc chọn lựa nguồn XM cao alumin cho mục đích sản xuất BTCL ít XM ở Việt Nam, theo yêu cầu nội dung của DA P, cần tập trung vào một số nhà cung cấp lớn có uy tín và có điều kiện cung cấp thuận lợi cho thị trường Việt Nam Đối tượng sản phẩm cung cấp là XM cao alumin loại 68-75% Al,O,
Sau quá trình thu thập thông tin, tìm hiểu về các nhà sản xuất và catalogue sản
phẩm, lấy mẫu sản phẩm để đánh giá chất lượng, tham quan khảo sát và trao đổi với các
Trang 201- Lafarge Calcium Aluminates Inc.: Nha may sản xuất đặt tại Thiên Tân, Trung Quốc, chỉ nhánh thương mại tại Singapore, cung cấp các sản phẩm: Secar°71, Secar®80;
2- Alcoa Industrial Chemicals: Nhà máy sản xuất tại Đức, chỉ nhánh thương mại tại Thái Lan có văn phòng đại điện ở Việt Nam, cung cấp các sản phẩm: CA-14 M, CA-
14 S, CA 270 (71-73 % Al,O;) va CA-25 R, CA-25 C (78-80 % Al,O;);
3- Tập đoàn Vật liệu chịu lửa ACC: Nhà máy sản xuất tại ấn Độ, cung cấp các sản
phẩm CAL AL-70R, CAL AL-75 và CAL AL-85;
4- Công ty Vật liệu điện chảy Đăng Phong (Trung Quốc): Cung cấp các sản phẩm
CA-70, CA-80;
5- Viện Vật liệu xây dựng: tự sản xuất XM cao alumin 72-75% AI,O, theo cong nghệ mà Để tài RD cấp nhà nước đã nghiên cứu xác lập: Để chủ động đáp ứng trong
những lúc chưa kịp nhập khẩu;
1.3 Bột chịu lửa hoạt tính siêu mịn:
Bột chịu lửa hoạt tính siêu mịn (MAS) sử dụng trong thành phần BTCUL ít XM thường có thành phần là các ôxyt Al;O;, SiO;, Cr;O; Tuỳ theo chủng loại BTCL định chế tạo, điều kiện làm việc thực tế và các yêu cầu về các tính năng cơ, lý, hoá, nhiệt để lựa chọn chủng loại bột MAS, hàm lượng và tỷ lệ phối trộn giữa chúng Tính chất đặc trưng và quan trọng nhất của bột MAS là độ mịn và giải phân bố cỡ hạt Độ hoạt tính phụ thuộc độ mặn, diện tích bề mặt riêng, mức độ kết tình và cấu trúc tỉnh thể
Hiện nay trong BTCL ít XM thường sử dụng các loại bột MAS với cỡ hạt d50 (phân tích bằng Laser PSD) theo các cấp kích thước sau: 0.2-0.7 um; 1.0-1.5 pm; 3 pm; 5 tim ;
Trên thế giới hiện có rất nhiều nhà sản xuất và cung cấp sản phẩm này như:
- Alcan Chemicals, Alu Chem Inc., Alcoa Industrial Chemicals, Malakoff
Industries; Nabaltec GmbH, Refractory Minerals Inc., Sheffield Pottery Inc., (Mỹ,
Đức, Anh, );
- Pechiney Altech, Ceralox (Pháp, Mỹ, các nước);
- Chalco, Công ty Công nghiệp nhôm Hâm Nguyên, Công ty VLUCL đặc biệt Khai Phong, và nhiều nhà sản xuất khác của Trung Quốc;
- Indal (An Độ);
Tuy nhiên sản lượng và thị trường tập trung vào một số tập đồn cơng nghiệp
nhôm lớn Để có được nguồn cung cấp thuận lợi với chất lượng tốt và ổn định, sau quá trình thu thập thông tin, tìm hiểu về các nhà sản xuất và catalogue sản phẩm, lấy mẫu sản phẩm để đánh giá chất lượng, tham quan khảo sát và trao đổi với các đối tác, Dự án đã chọn ra một số nguồn cung cấp chính bột MAS sau đây:
1- Alcoa Industrial Chemicals: Nhà máy sản xuất tại Đức, Mỹ, chị nhánh thương mại tại Thái Lan có văn phòng đại điện ở Việt Nam;
2- Pechiney Altech: Nhà máy sản xuất tại Pháp, Úc , chỉ nhánh thương mại tại Singapore;
3- Công ty VLCL đặc biệt Khai Phong (Trung Quốc);
Trên đây là những nguồn cung cấp các nguyên liệu chính được lựa chọn cho việc sản xuất BTCL ít XM thành phần cao alumin và corindon ở Việt Nam Những thành phần phụ gia trong phối liệu BTCL ít XM như: Phụ gia phân tán (D3), phụ gia làm chậm đóng
rắn (R1), phụ gia đóng rắn nhanh (A1); phụ gia sợi (F1, F2) có sắn trên thị trường hoá chất nước ta
Trang 212- Phân tích kiểm nghiệm đánh giá chất lượng nguyên liệu:
Quá trình khảo sát các nguồn nguyên liệu tiến hành đồng thời với việc lấy mẫu để
phân tích kiểm nghiệm đánh giá chất lượng các loại nguyên liệu, làm căn cứ cho việc lựa chọn
Qua phân tích kiểm nghiệm các mẫu BTCL của nước ngoài, cũng như các tài liệu kỹ thuật giới thiệu cho thấy: các thành phần nguyên liệu sử dụng trong BTCL ít XM, cũng như loại siêu ít XM và không chứa XM, là những nguyên liệu thuộc phẩm cấp tốt nhất hiện có theo mỗi loại, các tính chất cơ-lý-hoá-khoáng phải đảm bảo tính ổn định BTCL it XM thường nhạy cảm với nhiều yếu tố như nhiệt độ môi trường, tính chất của các nguyên liệu đầu vào, chế độ trộn, hàm lượng nước trộn, Những thay đổi của các tính chất như độ hút nước của cốt liệu, thời gian đông kết và thành phần hạt của XM cao alumin, độ mịn và mức độ phân tán của bột MAS, đều có những ảnh hưởng độc lập hoặc cộng hưởng làm thay đổi cơ bản các tính chất của BTCL ít XM Mức độ của ảnh hưởng này cao hơn nhiều so với trong trường hợp của BTCL truyền thống
2.1- Cốt liệu chịu lửa: a- Sạn chịu lửa cao alumin:
Như đã nêu ở phần 1.1.1, sạn cao alumin từ bôxit của Trung quốc được phân thành 3 loại theo phương pháp thiết bị nung thiêu kết: bôxit nung lò quay (RKB), bôxit nung lò vòng (Round KB) va bôxit nung lò đứng (Shaft KB) Ba loại này khác nhau chủ yếu ở
mức độ thiêu kết, thể hiện qua độ hút nước (%), khối lượng thể tích (g/cm3), độ ổn định chất lượng và dễ dàng phân biệt qua màu sắc Trong mỗi một loại nói trên lại được các
nhà sản xuất phân thành loại I, II, HI, theo thành phần hoá và các chỉ tiêu chất lượng khác Các mẫu được lấy từ các vùng khác nhau: Sơn Tây, Hà Nam (Trịnh Châu) và Quế
Châu Thành phần và các chỉ tiêu chất lượng được trình bày ở bảng sau:
Bang 5: Chất lượng cốt liệu chịu lúa cao alumin Trung Quéc
TT Loại mẫu Thành phần hoá học, % Độ | Khối Màu sắc
hút lượng
Na;O | Cao + | nước, thể
Trang 22
III | San cao alumin vùng Quế Châu:
1 | Loai nung 16 quay | 90,21 | - 3,88 | 1,73 | 0,37 | 0,30 | 1,67 | 3,33 Xam den, ghi dam déu 2 | Loai nung ld vong | 89,25 | 4,50] 4,15 | 1,74 [0,40 | 0,28 | 1,82 | 3,30 | Ghỉ đậm lần màu ngà
b- Sạn chịu lửa corindon:
Do tính chất của công nghệ sản xuất và của nguyên liệu đầu vào nên sạn chịu lửa
corindon thường có thành phần và chất lượng ổn định Qua khảo sát các loại corindon của các nước cho thấy các chỉ tiêu chất lượng được tiêu chuẩn hoá và chất lượng sản phẩm
thực tế không có dao động nhiều Sau đây là các chỉ tiêu về thành phần và chất lượng của cốt liệu corindon từ các nguồn khác nhau: Bảng 6:
Các chỉ tiêu về thành phần và chất lượng của cốt liệu corindon
TT Loại mẫu, Thành phần hoá học, % Độ Khối Màu sắc cỡ hạt AI,O; | SO; | TiO; | Fe;O; | Na¿O | Cao +| hút | lượng + MgO | nước,| thể K,O % | tích, g/cm3 I | Corindon điện chảy Nam Xuân - Trung Quốc (BFA): 8-5; 5-3; 3-1; 1-0 mm; -§Oum - Mau I 96,23 | 0,85 | 2,06 | 0,17 0,37 - 13,90 |Nau đậm, - Mau II 95,55 | 0,98 | 2,65 | 0,25 0,43 - 3,95 xám đen II | Corindon điện chảy Hoàng Hà - Trung Quốc (BFA): 8-5; 5-3; 3-1; 1-0 mm; -80 pm l 95,50 | 1,50] 2,50 [0,34 [0,30] - - |3,90 [Nau đậm, xám đen II | Corindon thiêu kết của hãng Alcoa (WTA): 3-6; 6-10; 8-14; 14-28;28-48; 48-200; -325 Mesh;, - 1/4 inch; -6; -8; -14; -28; -48; -60; -100; -325 Mesh; -20 um T-60 [99,40 |[006]- |0,03 |0,40 [0,08 | 1,43 [3,55 | Trang tinh IV | Corindon thiéu két cua hang ACC (BTA): 4-8; 8-16; 16-30; 30-60; 60-100; -30; -60; -100; -200; -325 Mesh BTA-94 [94,10 | 3,301 1,10 |0,90 | 0,25 [0,25 [1,00 | 3,35 | Nâu nhạt V | Corindon dién chay cia Cty Dé mai Hai Duong (BFA) — |5-0mm [89,98 [2,.68[- ]J319 [013] - | - [390 ]Xám đen
Do có độ hút nước thấp, độ chắc đặc cao và chất lượng ổn định nên các loại corindon nêu trên đều sử dụng tốt cho BTCL ít XM
2.2- Ximdng cao alumin:
Trang 23- Hang ACC: CALAL-70 va CALAL-75; - Hãng Đăng Phong: CA 70;
Các sản phẩm XM cao alumin này được sản xuất với quy mô lớn và chất lượng ổn
định, đặc biệt là sản phẩm của các hãng Alcoa và Lafarge Các chỉ tiêu chất lượng của các loại XM đặc biệt cao alumin được trình bày ở Bảng 8 Sản phẩm của các hãng nước ngoài được nghiền với độ mịn rất cao, với dải phân bố thành phần hạt được thiết kế tối ưu để tạo nên tính chất lưu biến tốt cho hỗn hợp BTCL tươi [5] Đối với sản phẩm các hãng của Trung Quốc và Ấn Độ cần sử dụng thêm phụ gia làm chậm đông kết (R-1) để có được thời gian thi công cần thiết Bảng 7
TTỊ Các chỉ tiên kỹ thuật Loại XMA, hãng sản xuất
CA 14M, | Secar-71, cha | CAL AL CA 70, CAC 70, Cha Alcoa Lafarge 70, cha Dang | cha Vién
Trang 242.3 Bột chịu lửa hoạt tính siêu mịn: Bảng 8 TT | Các chỉ tiên kỹ thuật Loại MAS cr 4000 | CL370C A1012 BM 07D A970 SG-R 1 | Thanh phan hod, %: ALO, + SiO, 99,8 99,8 99,6 >99 97,0 Fe,0, 0,02 0,02 0,04 <0,1 0,44 Na,O +K,O 0,08 0,10 0,10 <03 0,32 CaO 0,02 0,02 - , - 2_ | Độ mịn: - Laser PSD - d50, um 0,8 2,5 1-2 0,7-0,9 0,5 - Laser PSD - d90, san 3,8 - - - Laser PSD - d100, pun 7 18,0 7 7 1,0 5 | Diện tích bề mặt riêng, 6,8 3,0 42 7 12 nile
6 | Khoi luong riéng, g/cm’ 3,83 3,40 3,90 3,90 -
7 | Kiểu cấp phối cỡ hạt Đơn cấp | Lưỡng cấp | Đơncấp | Lưỡng cấp |_ Đơn cấp
Qua kiểm tra các chỉ tiêu chất lượng mẫu vật liệu gửi chào hàng, cũng như tài liệu kỹ thuật giới thiệu cho thấy các chủng loại bột siêu mịn MAS của các hãng cung cấp đều đáp ứng yêu cầu để chế tạo BTCL ít XM Thực tế các chủng loại MAS này được sản xuất ra chuyên cho mục dich st dung trong BTCL tinh nang cao (it XM, siéu it XM va khong
chứa XM) và cho sản xuất gốm kỹ thuật cao cấp
3- Thiết lập tiêu chuẩn chất lượng nguyên liệu cho sản xuất BTCL ít XM Tiêu chuẩn chất lượng các loại nguyên liệu để sản xuất BTCL ít XM trong phạm vi
đối tượng sản phẩm của dự án (CR-15 và CR-18) được thiết lập căn cứ thực tế phân tích kiểm nghiệm mẫu nguyên liệu, thử nghiệm phối liệu BTCL từ các loại nguyên liệu khác nhau, đánh giá thông qua các thông số công nghệ như hàm lượng nước trộn, thời gian công tác cho phép và các chỉ tiêu về cơ lý, hoá, nhiệt của mẫu BTCL Ngoài ra, các chỉ
tiêu chất lượng cụ thể của nguyên liệu phải nằm trong giới hạn tiêu chuẩn chất lượng công bố của hãng sản xuất đã chọn Trên cơ sở đó, các tiêu chuẩn chất lượng đối với
nguyên liệu để sản xuất BTCL it XM duoc xây dựng như sau: 3.1- Cốt liệu chịu lửa: a- Các tiêu chuẩn về hoá, lý: Bảng 9 Thành phần hoá, % Khối Độ TT Loại cốt liệ cại có lếu ALO, | Fe,O, | TiO, | Na,O | thé ich, | nước, hể tính, | nước g/cm3 % +K,O 1 Sạn cao alumin >80 | <1,80 | <4,00 |<0/40) >3,10 |<40
2 | Sạn corindon điện chay (BFA) >94 | <1,50 | <3,00 | <0,40} >3,90 >
3 San corindon thiéu két (BTA) >94 | <1,00 | <1,50 | <0,40| 23,35 :
4 | San corindon thiêu kết (WTA) | >99 | <0,10 - <0,40| >3,55 | <1,
Trang 25
b- Cé hat:
Cốt liệu được gia công sắn thành các cỡ hạt sau:
+ Loại thô: 8-5 mm; 5-3 mm; (6-3mm); 3-1 mm; < 1 mm; (1-0,5mm; < 0,5 mm);
+ Loại mm: < 0,08 mm; (< 0,045 mm);
+ Hàm lượng các hạt có kích thước lớn hơn cỡ hạt trên và nhỏ hơn cỡ hạt dưới của từng cấp hạt không vượt quá 10%
+ Hình dạng hạt: cân đối, ít hạt dẹt để đảm bảo độ chảy tốt c- Độ ẩm: Không lớn hơn 0,5 %; 3.2- Ximăng cao alumin: Bảng 10 TT Chỉ tiêu kỹ thuật Mức chất lượng 1 | Thành phân hoá, %: > 6700 ALO, , CaO <31,00 SiO, < 0,50 Fe,O, < 0,50 Na,O < 0,40 2 | Dé min: - Bề mặt riêng theo Blain, cm’/g >3500 - Laser PSD - d50, pam <15 - Laser PSD - d100, sam $63 3 | Thời gian đông kết: - Bất đầu, phút >30 - Kết thúc, phút <360 4 Độ bền nén, NImm2: - Sau 24 giờ: >30 - Sau 7 ngày: >50 3.3 Bột chịu lửa hoạt tính siêu mịn: Bảng 11
TT Các chỉ tiêu kỹ thuật Mức chất lượng
Loại Loại Loại
Trang 26Các tiêu chuẩn chất lượng nêu trên là căn cứ để lựa chọn các loại nguyên liệu sử
dụng cho sản xuất BTCL it XM CR-15 va CR-18 cua dy 4n
4- Kết luận: -
- Để sản xuất BTCL ít XM thì yêu cầu hàng đầu là lựa chọn được các nguyên liệu chất lượng cao và nguồn cung cấp đảm bảo chất lượng ổn định Những thay đổi của chất lượng nguyên liệu sẽ dẫn đến những dao động lớn tính chất của BTCL ít XM mà ta rất khó kiểm sốt Qua việc hồn thiện công nghệ sản xuất đã lựa chọn xác định được các
nguồn cung cấp lớn từ các nhà sản xuất có uy tín, đảm bảo tính ổn định cho các nguyên
liệu lựa chọn
- Những chỉ tiêu yêu cầu hàng đầu đối với các loại nguyên liệu là:
+ Độ thiêu kết cao và ổn định - đối với cốt liệu chịu lửa cao alumin;
+ Độ mịn cao và thành phần cỡ hạt được kiểm soát - đối với bột MAS, XMA và bột cốt liệu mịn;
+ Hàm lượng các tạp chất có hại thấp - trong tất cả các loại nguyên liệu,
đặc biệt là trong XMA, MAS và bột cốt liệu mịn;
Các tính chất khác của nguyên liệu cần được khống chế trong phạm vị các tiêu
chuẩn về chất lượng nguyên liệu đã được xác lập để đảm bảo ổn định chất lượng sản phẩm
Trang 27Chương 5 HOÀN THIỆN BÀI PHỐI LIỆU VA KỸ THUAT SẢN XUẤT: 1- CÁC PHƯƠNG PHÁP THỦ NGHIEM, KIEM TRA CHAT LUONG:
1.1- Kiểm tra chất lượng nguyên liệu:
1.1.1 Cốt liệu chịu lửa: a- Xác định độ ẩm:
Xác định độ ẩm của sạn chịu lửa được tiến hành theo Mục 3.10 của Tiêu chuẩn
TCVN 1771-1987: "Đá dăm, sỏi và sói dăm dùng trong xây dựng - Yêu cầu kỹ thuật và
phương pháp thử” b- Xác định độ hút nước:
Xác định độ hút nước của sạn chịu lửa được tiến hành theo Tiêu chuẩn TCVN
6530- 3 : 1999 - "Vật liệu chịu lửa - Phương pháp thử - Phần 3: Xác định khối lượng thể
tích, độ hút nước, độ xốp biểu kiến và độ xốp thực", nhưng mẫu thử ở đây không phải những viên mẫu có kích thước lớn mà là những hạt cốt liệu có kích thước từ 3-5 mm
c- Thành phần cỡ hạt:
Thành phần cỡ hạt được xác định theo tiêu chuẩn của Nhật Bản JIS R 2552-1977 (Re 1985) - "Testing method for grain size of Castable Refractories" (Phương pháp xác định thành phần cỡ hạt của bêtông chịu lửa)
d- Xác định thành phần hoá:
Xác định thành phần hoá của sạn chịu lửa được xác định theo TCVN 6533- 1999 Vật liệu chịu lửa alumosilicát - Phương pháp phân tích hoá học, đồng thời có thể bằng phương pháp phân tích phổ huỳnh quang tia X
Để phục vụ cho mục tiêu của dự án sạn chịu lửa cao alumin và corindon được phân tích các thành phần chính là: Al,O3; Fe,O3 ; TiO,; R,O
1.1.2.Ximdang cao alumin a- Xác định thời gian đông kết:
Thời gian đông kết của ximăng được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6017: 1995 "Ximäng - Phương pháp thử - Xác định thời gian đông kết và độ ổn định"
b- Xác định giới hạn bên nén:
Giới hạn bền uốn, nén I ngày, 7 ngày được xác định theo tiêu chuẩn TCVN 6016-
1995: "Ximang - Phương pháp thử Xác định độ bên"
c- Xác định độ mịn theo Blain:
- Độ mịn của xi măng theo bề mặt riêng được xác định theo tiêu chuẩn TCVN
Trang 28Xác định các hàm lượng Al;O; và CaO theo các mục tương ứng 7.5 và 7.7 của tiêu chuẩn TCVN 6533: 1999 - "Vật liệu chịu lửa alumosilicát - Phương pháp phân tích
hoá học", đồng thời có thể bằng phương pháp phân tích phổ huỳnh quang tia X
1.1.3 Bột chịu lúa hoạt tính siêu mịn MAS :
a- Phản tích thành phần cỡ hạt: Bằng phương pháp tán xạ Lazer được thực hiện trên thiết bi Model LS 230 (hang BECKMAN COULTER - MY) Do độ mịn của MAS rất cao nên
áp dụng đồng thời cả tác nhân phân tán bằng siêu âm lẫn chất phân tán hoá học để đảm
bảo độ chính xác kêt quả phân tích; b- Xác định thành phần hoá:
- Xác định các hàm lượng SiO;, AlzO;, Fe;O, K;O và Na;O theo TCVN 6533-
1999 "Vật liệu chịu lửa alumosilicát - Phương pháp phân tích hoá học", đồng thời có thể
bằng phương pháp phân tích phổ huỳnh quang tia X
1.2- Kiếm tra chất lượng sản phẩm:
1.2.1- Hỗn hợp BTCL tươi:
a Xác định lượng nước chuẩn:
Trộn mẫu và xác định lượng nước chuẩn để trộn BTCL ít XM được thực hiện theo phương pháp BHC (Ball-in-Hand Consistency) nêu trong tiêu chuẩn ASTM C 860-91 (RE 1995): "Standard Practice for Determining and Measuring Consistency of Refractory Concretes", cũng như trong Mục 4 (1) của tiêu chuẩn JIS R 2553-1992: "Testing method for crushing strength and modulus of rupture of castable refractories” b Xác định độ chảy:
Theo phương pháp nêu trong Mục 6.3 của tiêu chuẩn ASTM C 860-91 (Re 1995)
c Xác định thời gian bắt đầu đóng rắn:
Về nguyên tắc, thời gian đóng rắn của BTCL nói chung có thể được thử nghiệm
bằng phương pháp theo ASTM C 403, sử dụng các xuyên độ kế (Penetrometer) Tuy
nhiên đối với BTCL ít XM do có tính chất lưu biến đặc biệt: độ nhớt giảm mạnh khi có
tác động đầm rung, nhưng lại tăng lên rất cao khi để yên sau 1-2 phút Vì vậy khi ấn
xuyên độ kế vào thì kết quả cho thấy như thể BTCL ít XM đã đóng rắn, nhưng thực sự nó
còn linh động khi có tác động đầm rung
Chính vì vậy trong quá trình thử nghiệm BTCL ít XM, nhóm tác giả dự án đã thiết
lập một phương pháp đơn giản để kiểm tra thời gian đóng rắn của BTCL ít XM như sau:
- Lấy một lượng mẫu BTCL tươi vừa nắm tay đã được trộn với lượng nước chuẩn
theo mục a nêu trên, bọc kín bằng bao nilông mềm để tránh mất nước, lắc nhẹ để mẫu
kết thành khối chặt Thực hiện động tác thả vào lòng bàn tay như nêu trong phương pháp BHC ở trên (Mục 4 (1) của JIS R 2553-1992) với khoảng cách thời gian 5 phút một lần
Thời gian đóng rắn của BTCL ít XM được tính từ thời điểm kết thúc trộn cho đến khi nắm BTCL tươi chuyển (từ trạng thái C - ứng với lượng nước chuẩn) sang trạng thái B
(mẫu BTCL tươi hầu như không biến dạng, không xệ xuống khe các ngón tay Trong JTS R 2553-1992 minh hoa rất rõ các trạng thái này
1.2.2- Kiểm tra chất lượng sản phẩm BTCL sau tạo hình
a Xác định độ bên cơ:
Trang 29Tao mẫu, sây và nung mẫu, thử nghiệm độ bền uốn, bên nén (sau sấy và sau nung)
được xác định theo tiêu chuẩn của Nhật Bản JIS R 2553- 1992: "Testing Method for Crushing Strength and Modulus of Rupture of Castable Refractories"
b Xác định độ co sấy, nung và nhiệt độ sử dụng tối da:
Thực hiện theo tiêu chuẩn JIS R 2554-1976 (Re 1986): "Method of Test for
Permanent Liner Change on Castable Refractories" Nhiét d6 str dung t6i da cla BTCL 1a nhiệt độ tương ứng với độ co nung 1,5% được thử theo phương pháp này
c Xác định thành phần hoá :
- Xác định các hàm lượng SiO;, Al;O;, Fe;O;, K;O và Na;O theo TCVN 6533-
1999 - "Vat liệu chịu lửa alumosilicát - Phương pháp phân tích hoá học”, đồng thời có thể
bằng phương pháp phân tích phổ huỳnh quang tia X đ- Độ giãn nở nhiệt đài:
Độ giãn nở nhiệt dài được đo bằng Dilatometer DIL~-1250 của hãng Linseis (Đức) theo phương pháp tương như đối với vật liệu gốm sứ (Mục 2.7 của TCVN 6415-1998),
chỉ có điểm khác là nhiệt độ thử đến 1000°C và giá trị kết quả đo là % chiều dài gia tăng
(AU/Lo) so với chiều đài mẫu ban đầu
2- HOÀN THIỆN THÀNH PHẦN HỆ KẾT DÍNH VÀ CÁC PHỤ GIA:
2.1- Hoàn thiện thành phần hệ kết dính:
Trong giai đoạn dẻ tài RD đã xác định được thành phần cơ bản (% theo khối lượng) của hệ kết dính của BTCL ít XM như sau:
- XM cao alumin: 5%; - MAS: 10 %;
- Cốt liệu mịn (< 0,08 mm): 13 % - Đối với cốt liệu corindon;
15 % - Đối với cốt liệu cao alumin
Qua thực tế nhiều lần thử nghiệm chế tạo BTCL ít XM cho các mục đích sử dụng với các yêu cầu chất lượng khác nhau cho thấy: có thể điểu chỉnh tỷ lệ các cấu tử trong hệ kết dính và lựa chọn thành phần hạt của từng cấu tử để tạo cho BTCL các tính năng
kỹ thuật cần thiết khác nhau theo yêu cầu sử dụng, cụ thể như sau:
a- XM cao alumin:
Ham lượng XM cao alumin có thể chọn lựa trong khoảng 3-7 % tuỳ theo mác của
XM và yêu cầu về cường độ ban đầu (24giờ) đối với BTCL
- Trong trường hợp XMA có cường độ 24h thấp, ở trong khoảng 20-30 N/mm’,
hoặc cường độ XM đạt tiêu chuẩn đề ra nhưng yêu cầu về cường độ ban đầu của BTCL it
XM cao, thì có thể áp dụng hàm lượng XMA 6-7% Tuy nhiên trong trường hợp này cường độ sau nung 1000°C của BTCL sẽ có giảm so với trường hợp dùng 5% XMA va nhiệt độ sử dụng tối đa của sản phẩm sẽ bị giảm phần nào do hàm lượng CaO tăng
- Trong trường hợp yêu cầu về cường độ ban đầu đối với BTCL ít XM không cao (dưới 40 N/mmỶ) thì có thể áp dụng hàm lượng XMA 3-4 % Khi áp dụng lượng XMA thấp đến < 2% thì sản phẩm được gợi là BTCL siêu ít XM (ULCC)
b- MAS:
Căn cứ vào yêu cầu về cường độ, mật độ, nhiệt độ sử dụng của BTCL ít XM để chọn sử dụng loại MAS thích hợp (Bảng 12)
Trang 30- Trong trường hợp yêu câu về cường độ trên 60-70 N/mm” và nhiệt độ làm việc
cao trên 1400°C thì sử dụng tổ hợp MAS-2 : 5% và MAS-3 : 5%;
- Trong trường hợp yêu cầu về cường độ cao nhưng nhiệt độ sử dụng đưới 1400°C
thì có thể sử dụng riêng MAS-3 với hàm lượng 5-7 %;
- Trường hợp nhiệt độ sử dụng trên 1500 °C và yêu cầu cường độ cao như trong
các lò luyện thép thì cần sử dụng tổ hợp MAS-1: 5% và MAS-2: 5%;
- Trường hợp như trên (nhiệt độ sử dụng trên 1500 °C) nhưng yêu câu cường độ
dưới 50 N/mm? thì có thể chỉ sử dụng riêng MAS-1 với hàm lượng 5-10 %
c- Cốt liệu mịn:
Lượng cốt liệu mịn được điều chỉnh theo thay đổi của các hàm lượng XMA và các
loại MAS sao cho đảm bảo tổng hàm lượng các thành phần trong hệ kết dính (tính theo khối lượng) là 30 % đối với loại CR-15 và 28 % đối với loại CR-18 Tỷ phần hạt mịn này
được áp dụng theo thiết kế cấp hạt mịn của Kawamura [ {]
d- Độ mịn và thành phần hạt của pha kết dính:
Để đảm bảo có được tính chất lưu biến tốt với một tỷ lệ nước trộn thấp khi thi công, tạo ra BTCL có mật độ cao thì độ mịn và thành phần hạt của các cấu tử trong hệ kết dính đóng một vai trò hết sức quan trọng Theo mô hình đường cong phân bố của Furnas thì đối với phối liệu BTCL có cỡ hạt D„„„ =5mm, để đảm bảo mật độ tối đa, lượng cỡ hạt < 74 um phải đạt 37,6%, trong đó lượng < 5 tm là 15,1% theo tỷ phần thể tích Furnas khẳng định hàm lượng hạt mịn để đảm bảo mật độ cấu trúc tối đa đồng thời cũng đảm
bảo độ lưu động (độ chảy) tốt nhất của BTCL ít XM [1]
Vì vậy khi lựa chọn XMA, bột MAS và bột cốt liệu mịn cần phân tích thành phần
cỡ hạt để đảm bảo hàm lượng các cấp cỡ hạt như nêu trên Nguyên tắc lựa chọn là đảm bảo một dải cấp hạt phân bố theo đường cong liên tục từ cỡ hạt lớn đến cỡ hạt bé nhất, càng gần với đường cong theo Furnas thì càng tốt Trên thực tế hiện nay bột MAS được
sản xuất ra với nhiều loại, mỗi loại có cấp cỡ hạt khác nhau, phổ biến từ khoảng 5 um đến dưới 0,5 ym Thanh phần hạt của mỗi loại thường là đơn cấp (monomodal) hoặc
lưỡng cấp (bimodal) Do vậy để đâm bảo đường cong thành phần hạt liên tục như trên, trong dải cỡ hạt siêu mịn cần phải chọn 2 -3 loại bột MAS có cỡ hạt khác nhau, mỗi loại sẽ đáp ứng một khoảng cỡ hạt nhất định Các biểu đồ thành phần hạt của 2 loại bột MAS được chọn sau đây (Hình 2) minh hoạ cho vấn đề này
Trang 32- XM cao alumin sử dụng cho BTCL chất lượng cao hiện nay của các hãng nước ngoài được chế tạo với độ mịn rất cao (Bảng 7) và có một dải phân bố thành phần hạt hợp
lý để cải thiện tính chất lưu biến của hỗn hợp BTCL và tăng cường độ tuổi sớm Độ mịn
xác định theo phương pháp tán xạ laser: PSD-d50 thường < 15 pm, trong đó có một phần đáng kể cỡ hat dudi 5 um , thành phân hạt bố trí theo dai tiếp nối để đảm bảo một cấp phối hạt liên tục từ cốt liệu thô, cốt liệu mịn đến thành phần siêu mịn (MAS)
Các thành phần của hệ kết dính có vai trò quyết định phần lớn đến mật độ cấu trúc của BTCL ít XM Các số liệu thử nghiệm về ảnh hưởng của thành phần và tỷ lệ các cấu tử trong hệ kết dính đến một số chỉ tiêu chất lượng của BTCL ít XM dùng cốt liệu corindon (theo cấp phối hạt cốt liệu cố định (*)) được trình bày ở bảng sau: Bảng 12 TT Hàm lượng, % Lượng | Do bén nén, N/mm’ | Độ co nuéc a nung ở XMA | MAS-1 | MAS2 | MAS3 | van Sa Nong l4 SứC, % % ] 5 - 5 5 40 96,4 148,0 0.7 | 2 7 - 5 5 41 118,7 134.3 0,8 = 6 - 5 5 41 105,2 139,0 0.8 4 4 - 5 5 40 84,6 145,8 0.7 5 3 - 5 5 40 69,8 151,0 0,6 - 6 5 - - 5 42 81,6 158,0 0,8 7 5 - - 6 4,1 86,0 163,6 0,8 8 5 - - 7 4,1 91,5 168,2 0,9 9 5 5 5 - 4,5 §6,6 88,8 +0.2 | 10 5 5 - 4,9 71,1 74,4 +0,1 11 5 7,5 - - 4,7 81,8 84,6 +0,2 - 12 5 10 - - 4,5 89,0 94,8 +0,2 *) Cấp phối TP hạt cố định: 5-3mm: 26%, 3-Imm: 18%, < 1mm: 26%, < 0,08mm: 30% XMA: Secar-71 (của Lafarge), MAS-1: B,M 07D; MAS-2: CL 370 C, MAS-3: A970 (Bảng 7-8)
- Kết luận: Thành phần của hệ kết dính (bao gồm XM cao alumin, bột MAS và cốt
liệu mịn) có thể được điều chỉnh tăng giảm và chọn lựa các cấu tử tuỳ theo yêu cầu về chỉ
tiêu chất lượng và điều kiện làm việc cụ thể của BTCL ít XM, theo các khoảng giá trị như
nêu trên
2.2- Hoàn thiện tỷ lệ và điều chỉnh các phụ gia:
Trong giai đoạn RD đã xác định được các phụ gia sử dụng trong thành phần BTCL ít XM như sau:
- Phụ gia D3: có tác dụng phân tán (Dispersant), đây là muối phức của AI và Na,
dạng Polime, có khối lượng phân tử lớn, có tính năng vừa là chất hoạt động bề mặt vừa là chất điện giải
- Phu gia RI - c6 tac dung lam chậm (Retarder), 14 H,BO,;
- Phụ gia sợi F1: có tác dụng giảm ứng suất gây nứt nổ BTCL khi gia nhiệt Loại sợi được sử dụng là tơ đay đã được chuốt, với đường kính sợi 0,1-0,2mm, được cắt đoạn thành 5-6mm;
Trong giai đoạn dự án P này đã ứng dụng thêm 3 loại sau:
Trang 33+ Phụ gia phân tán D4: Chuyên cho thành phần BTCL sử dụng MAS-1 va MAS-2
(Không sử dụng MAS-3) Loại D4 này cũng đang được các hãng sản xuất BTCL nước ngoài sử dụng, đặc biệt cho BTCL không chứa XM hoặc trong hệ MgO - Al;O;;
+ Phụ gia AI - có tác dụng đóng rắn nhanh (Accelerator), là vôi bột Ca(OH);; Trong các loại phụ gia trên, loại phụ gia quan trọng hàng đầu, quyết định đến việc tạo ra hỗn hợp BTCL có tính chất xúc biến cao, lượng nước trộn thấp, mật độ cấu trúc cao là phụ gia phân tán
+ Phụ gia F2: Là sợi thép INOX chịu nhiệt (SSF), thành phần tương ứng mác thép SUS 310, có điểm chảy 1400-1450°C, nhiệt độ làm việc tới 1150°C, có kích thước sợi:
25mm (dài) x 1,0mm (rộng) x 0.2mm (dày), sợi có dạng hình lòng máng Loại sợi này được chế tạo chuyên để sử dụng cho BTCL làm việc ở một số vị trí đặc biệt trong các lò công nghiệp, nơi chịu chế độ sốc nhiệt liên tục (như nắp lò điện luyện thép), chế độ bào mòn khốc liệt của khí lò (lớp bọc vòi đốt, khuỷu của ống gió ba, ) trong 16 quay XM), các tấm bản mỏng liên khối, Phụ gia F2 làm giảm ứng suất nhiệt, chống nứt, chống rão, tăng cường độ liền khối cho BTCL
Cơ chế hoạt động của phụ gia phân tán như sau: Trong môi trường nước, các phụ gia phân tán hấp phụ lên bể mặt các hạt mịn và siêu mịn của chất KD và tác dụng:
- Tạo ra lớp điện thế kép, làm tăng thế É của các hạt ( Vmax > 0 ), tang luc xung
tnh điện giữa các hạt;
- Tạo ra bề mặt trơn trượt giữa các hạt, tăng độ linh động của hệ; - C6 lap cdc cation gay dong tu nhu Ca”*, Al** ;
- Lam giải phóng lượng nước bao bọc trên bể mặt hạt và liên kết giữa các hạt huyền phù, làm cho các hạt sắp xếp sít vào nhau hơn, nhờ đó làm giảm lượng nước trộn trong BTCL ít XM;
Để có được hỗn hợp BTCL ít XM có tính lưu biến tốt với lượng nước trộn thấp
nhất, có thời gian đóng rắn phù hợp với chế độ thi công, cần phải thử nghiệm điều chỉnh tỷ lệ và cơ cấu sử dụng các phụ gia cho những điều kiện thi công cụ thể Tuy nhiên, như kết quả nghiên cứu giai đoạn đề tài R-D và các tài liệu công bố của các nhà nghiên cứu
nước ngoài, cũng như thực tế sử dụng BTCL ít XM (sản phẩm nhập khẩu và sản phẩm
của DA) cho thấy cơ chế tác dụng của các phụ gia và hỗn hợp các phụ gia đưa vào thành phần BTCL ít XM là khá phức tạp, trong nhiều trường hợp khó tiên đoán do có quá nhiều
yếu tố tác động Tuy vậy mỗi một phụ gia hay yếu tố môi trường đều có quy luật tác
động của nó Trên cơ sở đó để tiến hành thực nghiệm điều chỉnh các tỷ lệ và cơ cấu thành
phần các phụ gia trong BTCL ít XM
2.2.1 Các cơ sở để lựa chọn, điều chỉnh tỷ lệ phụ gia:
Hàm lượng các phụ gia trên hoàn toàn có thể được điều chỉnh thay đổi tuỳ theo các yếu tố sau:
- Độ mịn (bề mặt riêng) của hỗn hợp BTCL, nhất là của hệ kết dính;
- Độ xốp của cốt liệu;
- Lượng nước trộn;
- Thời gian đóng rắn cần thiết của BTCL;
- Nhiệt độ môi trường nơi thi công BTCL; - Tốc độ gia nhiệt cần thiết;
Một số phụ gia nhự D3 và RI có tác dụng kép: D3 có tác dụng đồng thời làm chậm đóng rắn (ở mức độ thấp hơn R1) và R1 có tác dụng phân tán hệ kết dính đối với
Trang 34trường hợp sử dụng MAS-1 và MAS-2 Vì vậy cơ cấu tổ hợp phụ gia cho hốn hợp BTCL
ít XM trong từng trường hợp cụ thể được xác định bằng thực nghiệm, trên cơ sở đánh giá
nhanh các chỉ tiêu sau:
- Lượng nước trộn dé dam bao d6 linh dong BHC (Ball-in-Hand Consistency),
- Thời gian trộn từ khi cho nước vào hỗn hợp khô đến khi đạt BHC; - Thời gian đóng rắn: kể từ khi đạt BHC đến khi mất hết độ linh động
2.2.2 Kết quả: Trong thực tế sản xuất cần thiết phải tạo ra sản phẩm có các tính chất ổn định trong một khoảng nhất định Trong các điều kiện thi công và sử dụng bình thường, qua nhiều lần thử nghiệm, hàm lượng các phụ gia được áp dụng như sau:
a- Phụ gia D3: 0,075 - 0,1% đối với sản phẩm CR-15;
0,05 - 0,075% đối với sản phẩm CR-18,
b- Phụ gia D4: 0,285 mg/m? theo tổng bê mặt riêng của hỗn hợp BTCL;
c- Phu gia RI: 0,01 - 0,02 %; Phụ gia AT: 0.01 - 0,015 %;
Hai phụ gia này cùng được sử dụng, tỷ lệ của mỗi loại được áp dụng tuỳ vào thời gian đóng rắn mong muốn, phụ thuộc vào nhiệt độ nơi thi công, yêu cầu tiến độ thi công sửa chữa Trong từng trường hợp cụ thể được áp dụng theo các tỷ lệ đã thực nghiệm, theo
nguyên tác R1 làm chậm đóng rắn, A1 làm đóng rắn nhanh
e- Phụ gia F1: 0,05 - 0,1% : Khi ding soi to day;
0,02 - 0,03 %: Khi dùng sợi PP hoặc PVA;
Ƒ Phụ gia F2: TỶ lệ phụ gia sợi SSF được áp dụng là 2-4% (theo khối lượng, trên
100% phối liệu) tuỳ theo điều kiện sử dụng: 2% áp dụng trong điều kiện bình thường, 4%
áp dụng trong điều kiện sử dụng có nguy cơ nứt, rão cao (như biốc delta cho nắp lò điện
luyện thép) [30]
Việc nghiên cứu để lựa chọn một tỷ lệ SSF tối ưu là một vấn đề khá lớn và phức tạp, thường phải dựa trên các kết quả ứng dụng thực tế trong lò Vì vậy trong khuôn khổ dự án này chưa đặt vấn để nghiên cứu này, mà áp dụng trên cơ sở tham khảo tài liệu và tỷ lệ đã áp dụng của các nhà sản xuất nước ngoài
Các phụ gia D3/D4, F1, F2 được trộn sắn vào hỗn hợp khô cùng với các thành
phần khác của BTCL Riêng các phụ gia R1 và A1 được để thành các gói riêng để chủ động pha chế điều chỉnh khi thi công tuỳ thuộc vào các điều kiện cụ thể
3- PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG VÀ PHÂN LOẠI NGUYÊN LIỆU:
Đối tượng nguyên liệu cần nghiên cứu hoàn thiện là cốt liệu chịu lửa cao alumin và corindon, với dải cỡ hạt thô 6 - 0,08 mm và thành phần hạt mịn < 0,08 mm
3.1- Phương pháp gia công:
Cốt liệu chịu lửa của các nhà máy Trung Quốc được gia công thành cỡ hạt trên
bằng các thiết bị khác nhau như: máy nghiền côn hoặc máy cán hai trục, máy nghiền búa, Các cơ sở lớn chuyên sản xuất nguyên liệu cao cấp và xuất khẩu thường sử dụng
máy nghiền "Barmac"- theo nguyên lí rô-to Các máy nghiền côn hoặc cán hai trục
thường cho ra hạt cốt liệu có dạng đẹt nhiều hơn Cốt liệu dạng đẹt làm giảm độ chảy của
BTCL nên thường ít được ưa dụng Tuy nhiên trong một số trường hợp cốt liệu đẹt lại có lợi khi cần phải cải thiện một số tính chất cơ học như độ bền uốn Cỡ liệu nạp vào là 0- 30mm, qua gia công được sàng phân loại theo các cấp hạt trong một chu trình kín, có
thiết bị hút bụi Đặc thù trong gia công cốt liệu chịu lửa cao cấp là:
- Vật liệu có độ cứng cao;
Trang 35- Yêu cầu hạt có hình dạng cân đối, hạn chế lượng tối đa lượng hạt dẹt;
- Hạn chế tối đa lượng tạp chất sắt (Fe, Fe;Oa, ) lẫn vào vật liệu từ bào mòn thiết bị gia công;
Để đáp ứng các yêu cầu đó cần áp dụng các biện pháp sau:
- Các bộ phận gia công của thiết bị được chế tạo từ thép hợp kim có độ cứng cao - Tuyển từ khô cho các cấp hạt thô và hạt mịn dưới 0,08mm;
Các cấp hạt sau gia công được đóng gói riêng biệt theo cỡ hạt và cung cấp theo
yêu cầu sử dụng cụ thể
Tất cả các nội dung trên được cơ sở sản xuất thực hiện Dự án chỉ khảo sát tìm hiểu phương pháp và quá trình gia công, trên cơ sở đó lựa chọn mua nguyên liệu theo các chỉ tiêu chất lượng đã định
3.2- Phan loại nguyên liệu:
Trong gia đoạn đề tài RD cốt liệu sử dụng được phân loại theo 3 cấp hạt:
5-1 mm; 1 - 0,08 mm va <0,08 mm
Với cấp phối 3 cỡ hạt này, việc định lượng và phối trộn trong sản xuất được thực hiện thuận lợi, giảm công đoạn thao tác và chi phí, thời gian sản xuất
Tuy nhiên đến giai đoạn thực hiện DA P, qua khảo sát đánh giá các nguồn nguyên
liệu sạn cao alumin và corindon cho thấy: cần phải thay đổi các cấp cỡ hạt của cốt liệu sử đụng, bởi các nguyên nhân sau:
1/ Với các thiết bị và chế độ gia công khác nhau của các nhà sản xuất cốt liệu thì cỡ hạt trong dải 5 - 1mm sẽ thay đổi rất lớn, dẫn đến đường cong phân bố cỡ hạt trong
đải này sai khác đáng kể so với đường cong dự kiến (dựa theo đường cong của Furnass);
2/ Hiện nay các cơ sở sản xuất cốt liệu chịu lửa nước ngoài đều có hệ thống phân
cấp các cỡ hạt sản phẩm thống nhất và ổn định, việc 4p dung một cỡ hạt khác biệt sẽ trở
nên bất tiện và thêm tốn kém
Các cơ sở sản xuất cốt liệu chịu lửa nước ngoài hiện nay cơ bản áp dụng theo 2
kiểu kích thước để phân loại cốt liệu như sau [23, 25, 26]:
1/ Theo đơn vị hệ SĨ:
8-5mm; 5-3mm; 3-lmm; l- 0mm; và < 0,08 mm (hoặc 0,072mm, 0,063mm, 0,045mm - tuỳ theo yêu cầu)
2! Theo đơn vị của Anh-Mỹ:
a- Cỡ hạt khép: 1/2- 1/4 inch; 3/8-1/4 inch; 1/4-1/8 mch;
3-6 Mesh (6,3 - 3mm); 6-10 Mesh (3-1mm), 8-14 Mesh (2-1mm); 14-2§ Mesh (I1-
0,5mm); 28-48 Mesh (0,5-0,2mm); 48-200 Mesh (0,25-0,063 mm);
b- Cỡ hạt mở: - 1/4 inch (-6,3 mm); -6 Mesh (-3 mm); -8 Mesh (-2 mm); -14 Mesh
(-I mm); - 28 Mesh (-0,5 mm); -48Mesh (-0,25 mm); -60 Mesh; -100 Mesh (0,125 mm);
-325 Mesh (-0,045 mm), -20pm (d50 = 3,0um);
Để đâm bảo quản lý được chỉ tiêu cỡ hạt của cốt liệu chịu lửa, đồng thời thuận lợi
trong việc chọn mua nguyên liệu nhập khẩu, dự án chọn cách phân loại cỡ hạt trong phối liệu BTCL ít XM thành 4 cỡ hạt chính như sau:
3-3mm; 3-Imưm; 1- 0mm; <0,08 mưn;
Ngoài ra tuỳ theo mục tiêu sử dụng của BTCL cần chế tạo hoặc tiêu chuẩn của hãng sản xuất cốt liệu chịu lửa, trong một số trường hợp có thể sử dụng thêm các cỡ hạt
sau: 8-5mm; 6-3mm; 1-0,5mm, 0,5-0mm; <0,045mm
Trang 36Trong mỗi cỡ hạt đều có chứa một lượng nhất định (5 - 15%) cỡ hạt lớn hơn và cỡ hạt nhỏ hơn của cấp đó Ví dụ cỡ hạt 3-1mm thường chứa khoảng 5-10% hạt >3mm và 5-
10% hạt < lImm
Khi thiết kế cấp phối hạt cho phối liệu sẽ thực hiện việc phân tích chính xác thành phân hạt và tính toán lại để có cấp phối sản xuất thực tế phù hợp Công việc này được tiến hành riêng biệt cho từng lô nguyên liệu nhập về, theo từng đợt sản xuất cụ thể
4- HOÀN THIỆN THÀNH PHẦN CẤP PHỐI CỔ HẠT:
Việc lựa chọn thành phần cấp phối hạt hợp lý phải xuất phát từ các yêu cầu công nghệ chế tạo và yêu cầu công nghệ thi công vào công trình, nhằm mục tiêu đảm bảo các yêu cầu sau:
1- Tạo được mật độ cấu trúc cao nhất để đẳm bảo lượng nước trộn thấp nhất cho
phối liệu BTCL
2- Đảm bảo độ linh động, độ chảy tốt của phối liệu bê tông chịu lửa để thi công Cấp phối cỡ hạt cho BTCL ít XM được lựa chọn sao cho tạo được mật độ cấu trúc cao tối đa, được tạo ra bởi các yếu tố sau [19]:
1/ Cấp phốt hạt liên tục, dựa trên mô hình lý thuyết của Furnas (theo thể tích) và thiết kế vùng cấp hạt mịn của Kawamura (theo khối lượng){1]
2/ Hàm lượng hạt siêu mịn đủ để điển đầy các lỗ trống giữa các hạt mịn trong pha
kết dính ( XMA và bột cốt liệu < 0,08 mm )
3/ Tác động phân tán các cấp hạt siêu mịn (< 5um) và mịn (5-80um) một cách
đồng đều trong tổng thể cấu trúc với cốt liệu thô
Cấp phối cỡ hạt hợp lý của phối liệu BTCL ít XM quyết định đến mật độ cấu trúc, các tính năng cơ lý của nó
Trong gia đoạn để tài RD đã xác định được cấp phối cỡ hạt hợp lý cho bai loại BTCL ít XM như sau [1]: Bảng 13 TT Cỡ hạt, mm Hàm lượng, %o, đối với loại BTCL: CR-18 CR-15 1 5-1 42 41 2 1 - 0,08 30 29 3 KD < 0,08, 28 30 Trong đó MAS 10 10
Kết qủa của giai đoạn đề tài RD cho thấy phối liệu BTCL ít XM có độ chảy tốt, có lượng nước trộn thấp, mật độ thể tích cao thông qua các chỉ tiêu cường độ cơ học và khối
lượng thể tích mẫu trước và sau khi nung 1000°C Tất cả các yếu tố đó khẳng định các
cấp phối lựa chọn là hợp lý và kết qủa phân tích cỡ hạt các mẫu sản phẩm nhập ngoại
đang sử dụng ở các nhà máy ximăng đã khẳng định điều này
Tuy nhiên, trong giai đoạn để tài RD, cốt liệu được gia công và phân loại bằng
phương tiện hiện có của Viện Khi chế độ hoạt động của thiết bị thay đổi thì một số cấp
hạt "rộng" như 5-lmm sẽ bị thay đổi cơ cấu hạt nội cấp nên dẫn đến lệch đường cong
Trang 37hợp lý Khi chuyển sang giai đoạn dự án P hồn thiện cơng nghệ, như đã trình bày ở trên, các cấp hạt cốt liệu và độ mịn của pha KD được lựa chọn sẵn theo tiêu chuẩn sản xuất
của các hãng cung cấp nguyên liệu Trên cơ sở đó, cấp phối cỡ hạt cho BTCL it XM sử
dụng các loại cốt liệu khác nhau, tuỳ theo mục đích và vị trí sử dụng, được lựa chọn lại như sau: Bảng 14 Thành phần cấp phối cỡ hạt của BTCL ít XM T | Cố hạt, nưn Hàm lượng, %o, đối với BTCL: T CR-18 CR-15 Cáp phối 1 | Cấp phối 2 | Cap phoi3 | Cap phoil | Cap phoi2 1 8-5 - 24 - - 22 2 | 6-3 ¬ - 25 - - 3 5-3 26 14 - 25 12 4 3-1 18 12 18 15 12 5 <1 26 22 - 30 26 6 |1-0,5 - - 13 - - 7 | <0,5 - - 17 - : 8 < 0,08 - - - 30 28 9 10,045 30 28 27 - - Trong đó: MAS 8-10 8-10 8-10 8-10 8-10 XMA 5 5 5 5 3
Ghi chi: 1-|- Cốt liệu Cét liệu | -Cốt liệu | - Cốt liệu Cao nhóm RKB BFA Trung | BFA Trung | WTA Alcoa; | Trung quốc;
quoc; quoc;
2- | Trong thực tế sẵn xuất tỷ lệ các cấp hạt cho phép dao động + 1%
Với các cấp phối cỡ hạt được lựa chọn lại như trên, mật độ và các tính chất cơ lý khác của BFCL đều đạt cao hơn so với sản phẩm của giai đoạn đề tài RD Số liệu thí nghiệm
về lượng nước trộn và độ bên cơ của BTCL ít XM CR-15 và CR-18 với các cấp phối hạt trên được trình bày ở Bảng 15 Bảng 15 Tuy Sản phẩm dé Sản phẩm SP tương tự của
Trang 38cao Chỉ tiêu này đối với các sản phẩm CR-15 và CR-18 của Dự án được cải thiện một
bậc đáng kể so với sản phẩm giai đoạn RD, và đạt mức tương đương, nằm trong giới hạn
tốt nhất so với sản phẩm tương tự của các hãng nước ngoài
- Kết luận: Kết quả trên chứng tỏ thành phần cấp phối hạt của BTCL ít XM đã
được hoàn thiện một bước theo hướng tiến tới tối ưu
5- HOÀN THIỆN PHƯƠNG PHÁP TRỘN:
Trong quá trình từ sản xuất hỗn hợp BTCL khô đến khi sử dụng vào lò, BTCL trải qua hai khâu trộn:
- Trộn khô: Trộn đồng nhất các thành phần phối liệu gồm các cấp hạt cốt liệu thô, cốt liệu mịn, XM cao alumin, bột MAS, phụ gia sợi, các phụ gia phân tán và điều chính
đóng rắn, để tạo ra hỗn hợp BTCL khô - là sản phẩm cuối cùng của quy trình sản xuất
BTCL trong nha may;
- Trộn ướt: Trộn hỗn hợp BTCL khô với nước để tạo ra hỗn hợp BTCL tươi với
một độ linh động nhất định để thi công vào lò
Khác với BTCL truyền thống, đối với BTCL ít XM ở cả hai khâu trộn này đều có những yêu cầu đặc biệt lên quan đến chế độ phân tán các thành phần siêu mịn, yêu cầu lượng nước trộn rất thấp với độ linh động (độ chảy) rất cao
Trong phần này nội dung tập trung vào phương pháp trộn khô, còn phương pháp trộn ướt sẽ được trình bày ở Chương 7
Nhiều kết quả nghiên cứu [4,20] cho thấy độ linh động và độ nhớt biểu kiến của BTCL tuoi bi anh hưởng rất lớn bởi mức độ chà xiết mà hỗn hợp nguyên liệu trải qua
trong quá trình trộn khô Mức độ chà xiết càng cao, lực xiết càng mạnh thì độ chảy của
BTCL ít XM càng lớn, đồng thời lượng nước trộn và thời gian trộn ướt cho cùng một độ chảy càng thấp Trong quá trình trộn dưới tác động chà xiết của các bộ phận máy trộn và của các hạt cốt liệu thô với nhau, các hạt bột MAS siêu mịn vốn trước đó thường cố kết với nhau bởi các lực hút tĩnh điện, nay bị tách rời nhau và bám vào các hạt lớn lớn hơn - (gồm cốt liệu thô, cốt liệu mịn và XM cao alumin) Quá trình này còn được gọi là phân tán cơ học Trong thực tế sự phân tán cơ học này chỉ có hiệu quả ở một mức đệ nhất định, vì các hạt siêu mịn vẫn chưa bị tách rời hết và vẫn có xu thế cố kết lại Sự phân tán phần bột siêu mịn trong thành phần BTCL ít XM được thực hiện trọn vẹn ở bước tiếp theo là bước trộn ướt với sự tham gia của chất phân tán (như các phụ gia D3, D4 nêu trên)
Ảnh hưởng của chế độ trộn khô (phân tán cơ học) đến độ chảy của mẫu BTCL ít XM CR-18 khi trộn ướt (với cùng một lượng nước trộn cố định là 4,2%) được tiến hành nghiên cứu, thử nghiệm độ chảy côn trên bàn dằn và cho một số kết quả như sau (Bảng 16): Bang 16
TT | Thời gian trộn D6 chay, mm
khô, phú: Thiết bị trộn khô sử dụng
Trang 39+
Nhận xét: - Tốc độ trộ càng cao, lực xiết của cánh trộn càng lớn thì BTCL có độ chảy càng lớn Tuy nhiên tốc độ trộn quá cao (125 v/ph) làm cho bột liệu bị bắn ra khỏi thùng máy trộn Trộn ở tốc độ này cho hiệu quả cao, nhưng đòi hỏi máy trộn phải có nắp đậy Trên thực tế các máy trộn kiểu "Vortex" (như của hãng EIRICH - Đức chế tạo) đều
có nắp đậy kín;
- Với cùng một tốc độ trộn, thời gian trộn kéo dài cũng làm tăng độ chảy Tuy nhiên đến một mức độ nhất định thì cho thấy độ chảy không tăng thêm Có thể nhận định rằng hiệu quả phân tán cơ học đã đến ngưỡng, việc trộn tiếp làm cho các hạt siêu mịn cố kết trở lại
Kết luận: Tuỳ theo loại máy trộn để chọn thời gian trộn cần thiết Khoảng thời gian trộn phối liệu khô có thể được coi là hợp lý như sau:
6-8 phút đối với máy trộn cánh gạt 42 v/ph;
4-6 phút đối với máy trộn hành tỉnh 62 víph;
2-4 phút đối với máy trộn hành tinh 125 v/ph
6- THIẾT LẬP QUY TRÌNH KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG
BTCL ít XM là một sản phẩm có các tính chất thay đổi rất nhạy cảm khi các yếu
tố đầu vào như chất lượng nguyên liệu, chế độ công nghệ sản xuất, chế độ trộn ướt và
điều kiện thi công thay đổi Để đảm bảo sản phẩm có chất lượng tốt và ổn định, trong quá
trình sản xuất cần phải áp dụng đồng bộ một quy trình kiểm tra chất lượng chặt chẽ Quy trình kiểm tra chất lượng bao gồm các bước thực hiện theo các bước chính
sau:
1/ Kiểm tra chất lượng các loại nguyên liệu đem sản xuất:
1.1! Cốt liệu chịu lửa:
- Phân tích thành phần hoá, khối lượng thể tích, độ hút nước, độ ẩm và thành phần
cỡ hạt khi nguyên liệu nhập về kho, đối chiếu với các chỉ tiêu quy định tại Mục 3.1
Chương 3;
- Kiểm tra độ ẩm trước mỗi lần đem sản xuất; Kết quả đạt yêu cầu thì cho đem sản xuất
1.2! Xi măng cao alumin;
- Phân tích thành phần hoá và thử nghiệm các chỉ tiêu cơ-lý , độ mịn khi nguyên
liệu nhập về kho, đối chiếu với các chỉ tiêu quy định tại Mục 3.2 Chương 3;
- Kiểm tra lại các chỉ tiêu cơ-lý của XMA đem sản xuất nếu thời điểm thử nghiệm cơ-lý lần trước đã quá 3 tháng;
- Kiểm tra tình trạng bao bì, phát hiện hiện tượng vón (nếu có) do bảo quản lâu; Kết quả đạt yêu cầu thì cho đem sản xuất
1.3! Bộ chịu lửa hoạt tính siêu mịn:
- Phân tích thành phần hoá, độ mịn khi nguyên liệu nhập về kho, đối chiếu với các
chỉ tiêu quy định tại Mục 3.3 Chương 3;
- Kiểm tra độ ẩm trước mỗi lần đem sản xuất;
Trang 402/ Thử mẫu BTCL trước mỗi đợt sản xuất:
Tuỳ theo loại sản phẩm định sản xuất và yêu cầu về các chỉ tiêu chất lượng của sản phẩm để lựa chọn bài phối liệu thích hợp, tạo mẫu thử theo bài phối liệu đó và đánh
giá các chỉ tiêu sau:
2.1! Hỗn hop BICL tuoi:
- Lượng nước trộn chuẩn dé dat độ linh động cẩn thiét (thir theo BHC); - Thời gian trộn; - Độ chảy; - Tính chất lưu biến (định tính): Chảy xúc biến hay chảy đẻo; - Thời gian đóng rắn; 2.2! Mẫu BTCL đúc:
- Độ bền nén (sau I ngày): sau sấy 110 °C và sau nung 1000 °C;
2.3/ Kết quả thu được đem đối chiếu với yêu cầu chất lượng theo hợp đồng cung
cấp và điều kiện thi công cụ thể của khách hàng sử dụng Nếu thấy đáp ứng yêu cầu thì cho sản xuất
3/ Thử mẫu sản xuất:
Trong quá trình sản xuất, mẫu sản phẩm được lấy mẫu gộp từ 3-5 mẫu nhỏ tại các thời điểm khác nhau, tại vị trí sau máy trộn (trước khâu đóng bao) và đem tạo mẫu thử để
kiểm tra các chỉ tiêu như nêu tại mục 2./ và 2.2 nêu trên Kết quả thu được đem đối chiếu với yêu cầu chất lượng theo hợp đồng cung cấp và điều kiện thi công cụ thể của khách hàng sử dụng
Thử nghiệm thêm đầy đủ các chỉ tiêu cơ lý - hoá - nhiệt của BTCL: - Thành phân hoá: Al;O;, Fe;O;, CaO;
- Độ bền nền (sau 1 ngày): sau sấy 110 °C, sau nung 1000 °C,1500 °C; - Độ co sấy, nung, nhiệt độ sử đụng tối đa;
- Các chỉ tiêu khác (nếu có) theo yêu câu của hợp đồng cung cấp; Nếu thấy đáp ứng yêu cầu thì cho xuất xưởng
Việc thử nghiệm nguyên liệu và sản phẩm BTCL ít XM trong quy trình kiểm tra chất lượng nêu trên thực hiện theo các phương pháp thử đã trình bày ở Mục 1 Chương 5
7.1-
1.2-
7 KẾT LUẬN:
Do có những quy định tiêu chuẩn chặt chẽ đối với các nguyên liệu đầu vào và tính "nhạy cảm" của sản phẩm (vẻ khía cạnh chất lượng nguyên liệu, lượng nước trộn, tỷ lệ các phụ gia, nhiệt độ nơi thi công, .) nên trong sản xuất phải áp dụng một quy trình kiểm tra chất lượng chặt chẽ, có đầy đủ các phương pháp và phương tiện
để thực hiện kiểm tra chất lượng từ các nguyên liệu đầu vào, hỗn hợp khô trộn sẵn, hỗn hợp BTCL tươi đến mẫu sản phẩm sau tạo hình, sau sấy và sau nung ở
các nhiệt độ cần thiết
Trọng tâm trong công nghệ BTCL ft XM là tạo ra được hệ kết đính huyền phù có
tính xúc biến cao cùng với việc điều chỉnh cơ chế Phân tán - Đông tụ" của nó bằng
việc sử dụng các phụ gia phân tán và phụ gia điều chỉnh Hệ kết dính đã được