Cùng với sự phát triển không ngừng của đất nước, nền công nghiệp nước ta đang ngày càng lớn mạnh, đặc biệt là từ sau khi nước ta gia nhập tổ chức Thương Mại Thế Giới WTO. Các công trình xây dựng công nghiệp, dân dụng, công trình công cộng,... ngày càng nhiều. Kéo theo đó là nhu cầu vật liệu xây dựng nói chung và xi măng nói riêng ngày càng cao cả về số lượng lẫn chất lượng. Nhà nước đã có chính sách ưu tiênphát triển nghành xi măng bằng nguồn vốn trong nước kết hợp liên doanh nước ngoài, tiếp thu công nghệ tiến thế giới. Trong công nghệ sản xuất xi măng, việc sử dụng nguyên liệu hay hoá chất để pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với clinker là rất cần thiết, nhằm mục đích cải thiện công nhgệ nghiền, nung hay tính chất của sản phẩm. Ngoải ra còn góp phần hạ giá thành sản phẩmvà tăng sản lượng.
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HĨA KỸ THUẬT NGÀNH CƠNG NGHỆ VẬT LIỆU SILICAT ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Chun đề: phụ gia cơng nghệ sản xuất xi măng portland GVHD : Th.S.GVC.Nguyễn Dân SVTH : Nguyễn Thị Thảo Phan Công Tuấn Lớp : 05H1 LỜI MỞ ĐẦU • Cùng với phát triển không ngừng đất nước, công nghiệp nước ta ngày lớn mạnh, đặc biệt từ sau nước ta gia nhập tổ chức Thương Mại Thế Giới WTO Các cơng trình xây dựng cơng nghiệp, dân dụng, cơng trình cơng cộng, ngày nhiều Kéo theo nhu cầu vật liệu xây dựng nói chung xi măng nói riêng ngày cao số lượng lẫn chất lượng Nhà nước có sách ưu tiênphát triển nghành xi măng nguồn vốn nước kết hợp liên doanh nước ngoài, tiếp thu cơng nghệ tiến giới • Trong cơng nghệ sản xuất xi măng, việc sử dụng nguyên liệu hay hoá chất để pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với clinker cần thiết, nhằm mục đích cải thiện cơng nhgệ nghiền, nung hay tính chất sản phẩm Ngoải cịn góp phần hạ giá thành sản phẩmvà tăng sản lượng Nắm bắt cần thiết, quan trọng viêc sử dụng phụ gia công nghệ sản xuất xi măng portland từ giúp khái quát loại phụ gia, lựa chọn cách phù hợp loại phụ gia ứng với việc sản xuất loại xi măng đáp ứng nhu cầu xây dựng nuớc nước Chuyên đề giúp ta nắm vững kiến thức học ứng dụng vào thực tế cách có hiêu quỉa NỘI DUNG • phần 1: Khái niệm phân loại phụ gia công nghệ sản xuất xi măng portland • Phần 2: Nguyên liệu phụ gia • Phần 3: Các phương pháp đánh giá chất lượng phụ gia thuỷ hoạt tính phần 1: Khái niệm phân loại phụ gia công nghệ sản xuất xi măng portland Chương 1: Tổng Quan Về Sử Dụng Phụ Gia Việt Nam 1.1 Nhu cầu sử dụng phụ gia •Ngày q trình cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước nhu cầu chỉnh trang xây dựng sỏ hạ tầng tạo diên mạo cho đất nước, thu hút vốn đầu tư nước dang diễn mạnh mẽ khu công nghiêp, khu vui chơi giải trí, trung tâm thương mại, cao ốc…đang xây dưng khắp nơi Trước tình hình nhu cầu vật liệu xây dựng tăng theo xi măng khơng thể thiếu Xi măng sản xuất phải đảm bảo sản lượng chất lượng giá thành sản phẩm,do việc sử dụng phụ gia quan cần thiết 1.2.Lịch sử dùng phụ gia • Trước biết sử dụng vữa vôi Ngày xưa người ta sử dụng số chất cho thêm vào vôi cho vữa dẻo như: nhớt dâm bụt…là chất dẻo hóa Cho thêm vào vữa vơi cho đóng rắn nhanh hơn: mật rỉ đường Cho thêm vào vũa vôi cho bền hơn, bền nước biển hơn: tro trấu Cho thêm vào vữa vôi cho không bị nứt, rạn: giấy sợi celluloze’ • Ở Việt Nam người ta sử dụng xi măng pooclăng từ năm đầu kỷ XX cơng trình như: Cầu Long Biên (1909) Cung An Định (Huế): (1919) Những năm 60 kỷ XX: dùng SSB (Liên Xô - USSR) cho thủy điện Thác Bà Những năm 70: Dùng phụ gia nước thải nhà máy giấy (theo công nghệ kiềm): phụ gia dẻo hóa, giảm nước ~ 10%: thủy điện Hịa Bình Những năm 80: Dùng phụ gia Lignhin kiềm: giảm nước 15% Phụ gia khoáng sét bentonite: tăng khả chống thấm Những năm 2000: Phụ gia siêu dẻo hệ mới: Polycacboxylat Natri, giảm nước 25 - 35% Phụ gia khống hoạt tính mạnh SF, RHA, MK • • • • 1.3 Hệ thống pháp lý Việt Nam cho việc quản lý sử dụng phụ gia • • • • • • Hệ thống tiêu chuẩn TCVN: - Phụ gia khoáng cho xi măng : TCVN 6882: 2001 - Phụ gia hoạt tính Puzolan : TCVN 3736 - 1982 - Xỉ hạt lò cao dùng để sản xuất XM : TCVN 4315 - 1986 -Phụ gia khống hoạt tính cao silicafum tro trấu nghiền mịn: TCXD 231 - 2003 • - Chỉ dẫn kỹ thuật thiết kế thành phần thi công bê tơng tự chảy (SCC) • - Hướng dẫn sử dụng xi măng phụ gia xây dựng thủy lợi: 14 TCN 114 – 2001 Chương 2: Khái Niệm Và Phân Loại Phụ Gia Trong Công Nghệ Sản Xuất Xi Măng Portland • 2.1 Khái niệm phân loại phụ gia • 2.1.1 Khái niệm • Hố chất hay nguyên liệu dùng để pha vào phối liệu hay cho vào nghiền chung với clinker xi măng nhằm mục đích cải thiện cơng nghệ nghiền, nung hay tính chất sản phẩm gọi chung phụ gia Ngoài cịn góp phần hạ giá thành sản phẩm tăng sản lượng • 2.1.2 Phân loại phụ gia • Phụ gia cơng nhgệ sản xuất xi măng chia làm hai loại: Phụ gia cải thiện công nghệ gia công chuẩn bị phối liệu hay nung luyện, phụ gia cải thiện tính chất xi măng • 2.1.2.1 Phụ gia cải thiện công nghệ 2.1.2.1.1 Phụ gia trợ nghiền • Đó hố chất hay ngun liệu cho vào thiết bị nghiền nghiền chung với hỗn hợp nguyên liệu ( nghiền phối liệu ) hay clinhker nhằm mục đích tăng suất máy nghiền giảm tiêu hao lượng điện • Từ tháng năm 2008 đến nay, Công ty cổ phần xi măng Bắc Giang thử nghiệm sử dụng phụ gia trợ nghiền BiFi công đoạn nghiền xi măng cho thấy kết tốt như: Năng suất nghiền (tấn/h) tăng khoảng 10%, nhờ tăng đáng kể sản lượng xi măng mà đảm bảo đạt tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm; đó, điện sử dụng giảm 11% tiết kiệm chi phí sản xuất khoảng 12.000 đồng/tấn sản phẩm • Ngồi ra, sử dụng phụ gia trợ nghiền BiFi làm tăng độ linh động xi măng, dễ dàng đóng bao gói sản phẩm làm tăng thời gian bảo quản, sử dụng xi măng • 2.1.2.1.2 Phụ gia khống hố Đó hố chất hay ngun liệu cho vào thiết bị nghiền nghiền chung với hỗn hợp nguyên liệu Do có mặt nên nung phối liệu giảm nhiệt độ nung, tăng tốc phản ứng hố học q trình tạo khống.Ngồi cịn có tác dụng giảm độ nhớt, tăng tính linh động pha lỏng Do tăng khả thấm ướt pha lỏng cao ( nhiệt độ cao chất khoáng hoá phá vỡ hay làm yếu cầu nối cấu trúc pha lỏng) Từ pha lỏng tăng tính hồ tan C 2S CaO dễ dàng khuyếch tán vào pha lỏng tiếp xúc tạo thành khống C3S 2.1.2.1.3 Phụ gia giảm ẩm • • • • Phối liệu (bùn) sản xuất xi măng theo phương pháp ướt thường có độ ẩm cao (W>32%) Do nung luyện tốn nhiều nhiệt cho trình bốc làm giảm suất lị Biện pháp để làm giảm độ ẩm bảo đảm độ nhớt bùn thường sử dụng cá loại phụ gia sau: + (0.2 – 0.5)% SSB độ ẩm cuả bùn giảm (2 – 4)% tương đương giảm lượng nước bùn 7% + Hỗn hợp (SSB Na2CO3) hàm lượng từ (0.2 – 0.5)% giảm nước bùn 8% + Hỗn hợp thuỷ tinh lỏng NaOH sođa bùn giảm (3 – 6)% • 2.1.2.2 Phụ gia cải thiện tính chất xi măng • 2.1.2.2.1 Phụ gia thủy hoạt tính(khống hoạt tính) • a Khái niệm Một số hình ảnh khác NGHIÊN CỨU DÙNG XỈ TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND XỈ Ngày nay, xi măng Portland chất kết dính phổ biến cơng trình xây dựng Xi măng Portland thể vai trị khơng thể thiếu cơng xây dựng sở hạ tầng Tuy nhiên xi măng Portland tồn khơng nhược điểm, đặc biệt cơng trình thuỷ cơng, mơi trường ăn mịn cao Vì người địi hỏi loại xi măng đặc biệt để khắc phục nhược điểm xi măng Portland QUY TRÌNH SẢN XUẤT XỈ Xỉ dùng làm cốt liệu Xỉ phế thải công nghiệp luyện kim, phế phẩm trình sản xuất kim loại từ quặng sắt hay q trình tinh chế kim loại khơng ngun chất Trong quặng sắt thường có lẫn tạp chất sét cát nên sản xuất người ta thường cho vào với quặng sắt hàm lượng đá vơi thích hợp định vào lị nung.Trong q trình nung, quặng sắt đá vơi có phản ứng tạo thành hợp chất silicat canxi, silicat alumin silicat aluminate canxi magie Xỉ lò cao nấu chảy nhiệt độ1400 – 15000C Ở nhiệt độ hợp chất nóng chảy hồn tồn Khối lượng riêng hợp chất nóng chảy nhỏ so với gang nên lên Người ta tháo gọi xỉ Sản phẩm xỉ lị cao có dạng khác nhau, phụ thuộc vào trình nung luyện chế độ làm lạnh sau nấu chảy • Xỉ dùng làm cốt liệu • Xỉ dạng sợi • Xỉ dùng xi măng Xỉ làm lạnh nhanh kết tinh dạng thuỷ tinh Dạng xỉ có khả hoạthố cao, có khả hydrat hố, đóng rắn cho cường độ khơng cao Người ta làmlạnh cách : (1) xỉ nấu chảy đổ trựctiếp xuống bể có dịng chảy liên tục, (2) tháo xỉ vào bể chứa, dùng bơm cao áp 0.6MPa phun xỉ lên thành tia bắn tia nước vào xỉ Khiđó lượng nước có xỉ làm lạnh cách(1) khoảng ≤ 30%, phải đưa qua máy sấy THÀNH PHẦN HỐ HỌC CỦA XỈ LỊ CAO Thành phần hố xỉ lị cao gồm oxit CaO, MgO, SiO2 Al2O3 với tổng hàm lượng 90 – 95% Hàm lượng oxit dao động phạm vi rộng phụ thuộc vào thành phần hoá quặng sắt tro nhiêni(liệu CaO = 30 – 50%, SiO2 = 28 – 38%, Al2O3 = – 24%, MgO = – 18% S = – 2.5% Thành phần thuận lợi chất nóng chảy lị cao nằm hàm lượng giới hạn oxit kiềm (CaO + MgO + MnO) = 42 – 52%, oxit axit thể thuỷ tinh (SiO2 + Al2O3) = 46 – 55%, hàm lượng oxit kiềm 50 – 52%, có 3– 6% MgO, modul kiềm (CaO + MgO)% > 1, hợp chất sắt xỉ (SiO2+ Al2O3)% không vượt 1%, TiO2 < 4% (Na2O + K2O) < 2% THÀNH PHẦN KHỐNG CỦA XỈ LỊ CAO Tuỳ thuộc vào chế độ tốc độ làm lạnh mà xỉ lị cao có thành phần khống khác Nếu xỉ làm lạnh chậm thành phần khoáng chủ yếu : Ghilenit (2CaO.Al2O3.SiO2 , CaO.SiO2 , 2CaO.SiO2) Ngồi cịn có Monticelit (CaO.MgO.SiO2),Akemanit (2CaO.MgO.2SiO2), (3CaO.MgO.2SiO2),MerwinitAnorthit(CaO.Al2O3.2SiO2), Spinel(MgO.Al2O3), Fortenit (2MgO.SiO2) Aluminate canxi(CaO.Al2O3, 12CaO.7Al2O3).Nếu xỉ làm lạnh nhanh hợpchất phụ từ pha nóng chảy chuyển sang pha thuỷ tinh Có khống CaO.SiO2, 2CaO.SiO2,CaO.Al2O3 12CaO.7Al2O3 có khả hydrat hố cho cường độ không cao ĐỘ BỀN CỦA XI MĂNG PORTLAND XỈ Độ bền sunfat xi măng nghiên cứu mẫu vữa 4x4x16cm Mẫu tuổi 28 ngày đặt dung dịch sunfat natri có nồng độ 10g/l SO42- Một mẫu thử đánh giá có độ bền sunfat thích hợp phải có hệ số bền≥ 0.8 Nhận thấy độ bền sunfat xi măng có giảm tăng độ nghiền mịn xi măng xỉ Ứng dụng xỉ lò cao vào sản xuất xi măng Việt Nam Xỉ gang (xỉ lò cao) tạo trình sản xuất gang lò cao, xỉ thép tạo trình sản xuất thép lị điện, lị máctanh, lò thổi, gọi chung xỉ lò cao Xỉ lò cao sử dụng làm nguyên liệu ngành công nghiệp sản xuất xi măng nhiều nước giới Đây giải pháp thân thiện với môi trường sử dụng phế thải lò luyện gang, thép Sau năm hợp tác với Hiệp hội xỉ lị cao Nhật Bản, Tập đồn xi măng Taiheiyo Nhật Bản Công ty xi măng HOLCIM Việt Nam, Viện Vật liệu xây dựng tiến hành thí nghiệm sử dụng xỉ lị cao sản xuất thử xi măng số nhà máy Việt Nam Kết cho thấy tính khả thi việc sử dụng xỉ lò cao làm phụ gia nguyên liệu sản xuất xi măng Việt Nam, cho đời loại xi măng với đặc tính ưu việt như: cường độ cao, toả nhiệt thấp, có khả chống ăn mịn muối, chống lại phản ứng Alkali thích hợp với cơng trình bê tơng khối lớn đập thuỷ điện, thuỷ lợi, cơng trình hạ tầng ven biển cơng trình có tuổi thọ cao Do xỉ lị cao nung trình luyện gang,thép nên cần qua cơng đoạn nghiền trộn với clinker có sản phẩm xi măng Vì vậy, sử dụng xỉ lò cao phụ gia giúp tiết kiệm điện, giảm khí thải CO2 Dự báo khoảng 10 năm tới, nhu cầu sử dụng xi măng Việt Nam tăng mạnh, sử dụng xỉ lò cao giải pháp tốt giúp tăng sản lượng xi măng mà không cần xây dựng thêm nhà máy đầu tư thêm thiết bị Phần 3: Các phương pháp đánh giá chất lượng phụ gia thuỷ hoạt tính Để đánh giá chất lượng phụ gia thủy hoạt tính người ta dựa vào độ hoạt tính hay số hoạt tính • Độ hoạt tính phụ gia thuỷ xác định theo phương pháp chậm, số miligam vôi gam phụ gia nghiền mịn đến 0% sàng 0.08mm hấp phụ thời gian 30 ngày đêm với 15 lần chuẩn Lượng vôi bị gam phụ gia hấp phụ nhiều độ hoạt tính phụ gia thuỷ cao Xác định số hoạt tính cường độ (TCVN 6882 : 2001) • Chỉ số hoạt tính cường (IR): tỷ số độ bền nén mẫu xi măng Portland pha 20% phụ gia khống hoạt tính sau 28 ngày (RB) độ bền nén mẫu xi măng Portland (không pha phụ gia) sau 28 ngày (RA), tính phần trăm, xác định theo cơng thức sau: • • IR= x 100 (%) • IR: số hoạt tính cường độ, % • RB: độ bền nén mẫu xi măng Portland pha 20% phụ gia khống hoạt tính sau 28 ngày, N/mm2 RA: độ bền nén mẫu xi măng Portland (không pha phụ gia) sau 28 ngày, N/mm2 • Bảng 2.3: Phân loại độ hoạt tính phụ gia thủy TT mgCaO/1 gam ghụ gia Độ hoạt tính Phân loại 120 Hoạt tính cao Loại Phân loại hoạt tính phụ gia theo độ hoạt tính có bốn loại chi tiết so với phân loại hoạt tính phụ gia theo số hoạt tính mức độ xác không phân loại chúng theo số hoạt tính Lý tồn khả hút vơi phụ gia có hai phần: phần hấp thụ vật lý túy vào mao quản lỗ rỗng hạt phụ gia phần phản ứng hóa học Do cấu trúc độ xốp, vi mao lực hấp thụ vật lý túy Ca(OH)2 phụ gia không giống nên phân loại hoạt tính phụ gia theo độ hoạt tính chúng khơng xác Vì người ta thiên xác định hoạt tính phụ gia theo số hoạt tính Độ bền nén mẫu xi măng Portland mẫu xi măng Portland pha thêm 20% phụ gia khống hoạt tính xác định theo TCVN 6016 : 1995 Bảng 2.4: Các tiêu chất lượng phụ gia khoáng Tên tiêu Mức Phụ gia hoạt tính Phu gia đầy Chỉ số hoạt tính cường độ (IR),%, khơng nhỏ 75 - Thời gian kết thúc đông kết vữa vôi - phụ gia,giờ, không muộn 96 - Độ bền nước vữa vôi – phụ gia Đạt yêu cầu - Hàm lượng bụi tạp chất sét, % không lớn - 3.0 Hàm lượng SO3, %, không lớn 4.0 Hàm lượng kiềm có hại phụ gia sau 28 ngày, %, không lớn 1.5 kết Luận Qua thời gian tiến hành tìm hiểu nghiên cứu phụ gia công nghệ sản xuất xi măng đến chúng em hồn thành chuun đề: ”Phụ gia cơng nghệ sản xuất xi măng Portland”, có kết ngồi nỗ lực hai thành viên: Nguy ễn Thị Thảo Phan Công Tuấn hướng dẫn tận tình ThS.GVC.Nguyễn Dân để chúng em hoàn thành chuyên đề Do thời gian ngắn, vốn kiến thức cịn hạn chế, đặc biệt chưa có điều kiện thực tế nên không tránh khỏi sai sót cách trình bày thuyết trình, cịn mang nặng tính lý thuyết, kính mong thầy thông cảm Tài Liệu Tham Khảo Công Nghệ Sản Xuất Chất Kết Dính Vơ Cơ - ThS.GVC.Nguyễn Dân ĐHBKĐN ... nghệ sản xuất xi măng portland • Phần 2: Ngun liệu phụ gia • Phần 3: Các phương pháp đánh giá chất lượng phụ gia thuỷ hoạt tính phần 1: Khái niệm phân loại phụ gia công nghệ sản xuất xi măng portland. .. cơng nhgệ sản xuất xi măng chia làm hai loại: Phụ gia cải thiện công nghệ gia công chuẩn bị phối liệu hay nung luyện, phụ gia cải thiện tính chất xi măng • 2.1.2.1 Phụ gia cải thiện cơng nghệ 2.1.2.1.1... dẫn sử dụng xi măng phụ gia xây dựng thủy lợi: 14 TCN 114 – 2001 Chương 2: Khái Niệm Và Phân Loại Phụ Gia Trong Cơng Nghệ Sản Xuất Xi Măng Portland • 2.1 Khái niệm phân loại phụ gia • 2.1.1