Tái chế xỉ thép làm nguyên liệu sản xuất xi măng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NGUYỄN VĨNH PHƯỚC TÁI CHẾ XỈ THÉP LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI-MĂNG Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU VÔ CƠ Mã số: 12430807 LUẬN VĂN THẠC SĨ TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2014 i ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên: Nguyễn Vĩnh Phƣớc MSHV: 12430807 Ngày, tháng, năm sinh: 25/3/1988 Nơi sinh: Tp.HCM Chuyên ngành: Công nghệ Vật liệu Vô Mã số: 605290 I Tên đề tài: TÁI CHẾ XỈ TH P M NGU N I U S N U T I-MĂNG Nhiệm vụ nội dung: - Nghiên cứu tổng qu n phƣơng án tái ch ỉ th p àm phụ gi hoáng cho i măng Port nd - Thực nghiệm đánh giá v i tr phụ gi ỉ th p s n u t hệ i măng h n h p - Thực nghiệm đề u t phƣơng án n ng c o ho t t nh ỉ th p ch t o nh m đ m o tƣơng th ch s dụng hiệu qu àm phụ gi hoáng s n u t i măng II Ngày giao nhiệm vụ: 25/6/2013 III Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 23/5/2014 IV Cán hƣớng dẫn: Ti n s Nguyễn hánh Sơn hƣớng dẫn toàn ộ Tp HCM, ngày 20 tháng năm 2014 CÁN BỘ HƢỚNG DẪN TS N S CHỦ NHI M BỘ MÔN SILICAT PGS TS Đỗ Quang Minh TRƢỞNG KHOA CÔNG NGH VẬT LI U ii iii Cơng trình đƣ c hồn thành t i: Trƣờng Đ i học Bách Khoa –ĐHQG-HCM Cán hƣớng dẫn khoa học : TS Nguyễn hánh Sơn Cán ch m nhận xét : PGS.TS Đ Quang Minh Cán ch m nhận xét : TS Nguyễn Trung Kiên Luận văn th c sĩ đƣ c b o vệ t i Trƣờng Đ i học Bách ho , ĐHQG Tp.HCM ngày 15 tháng năm 2014 Thành phần Hội đồng đánh giá uận văn th c sĩ gồm: TS Ph m Trung Kiên – Chủ tịch TS Lê Minh Viễn – Thƣ kí PGS.TS Đ Quang Minh- Ủy viên TS Nguyễn Trung Kiên – Ủy viên TS Nguyễn Khánh Sơn - Ủy viên Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá V Trƣởng Khoa qu n lý chuyên ngành sau luận văn đƣ c s a chữa (n u có) CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƢỞNG KHOA CÔNG NGH VẬT LI U iv LỜI CẢM ƠN Tác gi xin trân trọng c m ơn Ti n sĩ Nguyễn hánh Sơn, ngƣời trực ti p hƣớng dẫn khoa học cho đề tài nghiên cứu Đặc biệt c m ơn tận tình, lời khuyên, khích lệ kiên nhẫn Thầy suốt trình làm việc Tác gi in ch n thành c m ơn Quý Thầy, Cô Bộ môn Silicat – Khoa Công nghệ Vật liệu h t lòng dẫn tr giúp Đồng c m ơn t t c nhóm sinh viên hó cộng tác tích cực đề tài 08, 09, 10 v LỜI CAM ĐOAN CỦA TÁC GIẢ Tác gi in c m đo n tính trung thực củ đề tài nghiên cứu này: - Tham kh o khoa học dựa k t qu nghiên cứu đƣ c cơng bố nhiều tác gi đƣ c trích dẫn rõ ràng - Hình nh, số liệu đƣ c ghi chép suốt trình thực nghiệm - K t qu ph n t ch đƣ c chứng nhận đơn vị cung c p dịch vụ K t qu nghiên cứu k t luận đề tài dựa sở trình thực nghiệm, thí nghiệm thực t vi ABSTRACT In Vietnam, approximately over million tons of steel slag is produced annually However, at the present time, there is no economic outlet for the large scale recycling of this by-product The overall objective of this work was to determine if steel slag might be processed into a sufficiently cementitous material to allow it to be recycled as an additive to ordinary Portland cement As the material component of steel slag is highly variable, EAF slag material are gathered from plant sites Dong Tien, Ba Ria-Vung Tau Chemical compositions of slag consist almost the high content of free CaO (>31%), MgO (>7%), FeO (>35-50%) and iron Lower content of cementitious mineral C3S, C2S endorses relative low hydraulic reactivity in comparing with Portland cement Pozzolanic reactivity of steel slag is moder te ccording to st nd rd r nge After reducing p rtic e size to 90μm B ine 3400 cm2/g), we formulated mixed cement–steel slag including 10 to 40% by mass of slag Two blending systems: steel slag-cement Portland; steel slag-granulated blast furnace slag (GBFS)-cement Portland were introduced Both early age and later age property of mortar sample were analyzed Preliminary results of resistance remark appropriate value 20% of slag in blended cement On the other hand, mixed sample 20% steel slag and 20% GBFS could be considered in practical application The durability property of cement/concrete passed in severe condition high sulfate, acid To enhance cementitious properties of steel slag, we modified its composition to be more i e y to Port nd cement’s Steel slag content 65 to 70% is mixed with limestone and aluminium hydroxide Feed materials in the high temperature of oxygen-acetylene welding over 1300oC constitute major part of the slag The following step after reaction in molten state is rapid cooling in water, considering method of GBFS generating Obtained the new slag product show some trace of cementitious mineral C3S, C2S, C4AF We tested both mechanical resistance and hydration process of new slag to conclude about the method of slag treatment Rapid cooling had increased compressive strength in the early days to 200% than normal cooling Therefore, this treatment process enhanced the cementitous nature of slag allowing it to be blended more than 20% with Portland cement and GBFS, which maintain the same strength as Portland cement vii TÓM TẮT Hiện t i Việt Nam, ƣ ng xỉ thép th i h ng năm ƣớc kho ng triệu t n Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6705:2009, xỉ th p đƣ c phân lo i ch t th i rắn không nguy h i Tuy nhiện t i chƣ có hƣớng x lý có l i ích kinh t đƣ c ứng dụng quy mô đáng ể Theo hƣớng ứng dụng xỉ th p ĩnh vực vật iệu i măng, ê tông, nghiên cứu tập trung vào phƣơng pháp ti p cận s dụng tái ch ỉ th p àm phụ gi hoáng ho t t nh cho i măng Port nd Xỉ thép EAF đƣ c l y từ nhà máy th p Đồng Ti n, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Thành phần hóa xỉ th p th y đổi kho ng r t rộng, thƣờng bao gồm ƣ ng lớn CaO tự (hơn 31%), MgO (hơn 7%), FeO – Fe2O3 (35-50 %) sắt Xỉ thép hàm ƣ ng khống C3S, C2S th p có tính thủy lực so với i măng Port nd Ho t t nh cƣờng độ xỉ thép mức vừa ph i theo tiêu chuẩn TCVN 6882 – 2001 Sau nghiền xỉ đ n ch thƣớc 90μm đ t độ mịn Blaine 3400 cm2/g, phối trộn i măng với xỉ gồm 10 đ n 40% khối ƣ ng xỉ theo hai hệ: xỉ thép - i măng Port nd, ỉ thép xỉ lò cao - i măng Port nd Các t nh ch t gi i đo n đầu trình thủy hóa tuổi dài ngày mẫu vữ đƣ c phân tích Sự có mặt xỉ th p àm tăng độ ổn định thể tích cho vữa h n h p so với vữ i măng Port nd Cƣờng độ chịu ực mẫu vữ đƣ c đánh giá môi trƣờng sunfat cao, axit so sánh bi n đổi với môi trƣờng nƣớc trung tính K t qu cho th y giá trị hàm ƣ ng 20% xỉ h n h p với i măng th ch h p với điều kiện ăn m n Mặt khác, mẫu h n h p 20% xỉ thép 20% xỉ lò cao biểu trung hòa tiêu ý t t c mơi trƣờng dƣỡng hộ, đƣ c xem xét ứng dụng thực t Theo nhận th y hi tăng độ ho t tính cho xỉ thép tƣơng tự nhƣ ỉ h t c o giúp tăng phối trộn s dụng i măng nhƣ phụ gi hoáng ho t t nh Chúng tơi điều chỉnh thành phần hóa phù h p với vùng t o hoáng i măng qu ƣớc nung ch y phối liệu xỉ áp dụng ch độ làm nguội mô theo công nghệ t o xỉ lị cao ho t tính làm phụ gi i măng Tổng h p k t qu phân tích IR XRD cho th y xu t thêm khoáng thủy lực xỉ ý Qua so sánh phát triển cƣờng độ, phƣơng pháp nguội nhanh tăng ho t tính xỉ lên 200% với mẫu làm nguội chậm thông thƣờng Ch độ làm nguội nhanh thích h p cho việc trì hàm ƣ ng ho t tính khoáng thủy lực củ ỉ th p viii MỤC LỤC Danh mục hình nh ix Danh mục b ng biểu xii CHƢƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 ỉ v n đề mơi trƣờng 1.2 Tình hình tái ch ỉ th giới 1.2.1 Đối với xỉ c o ỉ sắt 1.2.2 Đối với xỉ lò luyện th p ỉ th p 1.3 Tình hình ý ỉ Việt N m 1.4 Mục đ ch nghiên cứu 1.5 Ý nghĩ thực tiễn ý nghĩ ho học củ đề tài CHƢƠNG II TỔNG QUAN Ỉ V ỨNG D NG I MĂNG Ỉ 2.1 Nguồn gốc xỉ 2.1.1 Xỉ c o ỉ sắt 2.1.2 Xỉ lò luyện th p ỉ th p 2.2 Thành phần hó khống củ ỉ 2.2.1 Thành phần hóa 2.2.2 Thành phần hống củ ỉ 2.2.3 So sánh với thành phần hống hó củ imăng Port nd 2.3 Một số t nh ch t ý hác xỉ thép 2.4 i măng ỉ th p, ỉ c o trình ph n ứng thủy hó 2.4.1 i măng ỉ thép 2.4.2 i măng ỉ lị cao 2.4.3 Q trình thủy hóa xỉ i măng ỉ 2.5 Ƣu điểm củ i măng ỉ CHƢƠNG III PHƢƠNG PH P THỰC NGHI M V NGU N I U 3.1 Phƣơng pháp thực nghiệm 3.1.1 Sơ đồ thực nghiệm 3.1.2 Thực nghiệm hệ i măng phối trộn ỉ th p ỉ c o 3.1.3 Thực nghiệm hệ i măng phối trộn ỉ th p qu ý n ng c o ho t t nh 3.2 Nguyên liệu ch t o i măng h n h p ỉ 11 12 14 16 17 19 22 22 25 25 26 28 31 32 33 ix 3.2.1 Xỉ thép EAF 3.2.2 Xỉ lò cao (GBFS) 3.2.3 i măng PC40 3.2.4 Cát tiêu chuẩn 3.3 Nguyên iệu phối iệu ch t o i măng h n h p ỉ ho t t nh 3.3.1 Đá vôi 3.3.2 Bột nhôm hydroxit Al(OH)3 3.4 Phối iệu th nghiệm ý tăng ho t t nh cho ỉ th p 3.4.1 T nh toán phối liệu 3.4.2 Nhiệt độ nung phối liệu 3.4.3 Chọn ch độ nung, đƣờng cong nung 3.4.4 Quá trình nung ch y phối liệu, àm nguội s n phẩm Chƣơng IV ẾT QU VÀ BÀN LUẬN 4.1 t qu hệ i măng h n h p ỉ 4.1.1 Ở tr ng thái vữ – gi i đo n sớm ngày 4.1.2 Ở tr ng thái đóng rắn – gi i đo n dài ngày 4.1.3 Nhận t chung tính ch t hệ i măng h n h p ỉ 4.2 t qu ý tăng ho t t nh ỉ th p 4.2.1 Phổ chụp IR s n phẩm 4.2.2 Phổ chụp RD s n phẩm 4.2.3 nh chụp vi c u trúc SEM 4.2.4 Phân tích theo tiêu i măng 4.2.5 Nhận t chung hệ ỉ qu ý ho t t nh CHƢƠNG V ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 K t luận 5.1.1 Hệ i măng h n h p ỉ 5.1.2 X ý tăng cƣờng ho t tính cho xỉ thép 5.2 i n nghị Tham kh o Lý lịch trích ngang Báo cáo khoa học Phụ lục 36 40 42 43 43 44 45 48 51 52 55 58 70 71 74 77 83 88 89 89 90 93 102 102 112 102 3.1 Sơ đồ th c nghiệm Hình ưới đ t h ướ tiế h h thực nghiệm trình tái chế xỉ Xỉ thép sau qua giai đ gi ô g họ ph i thể tiế h h theo hai hướ g ụ g tái chế Mụ đ h ủ phư g ph p thứ hất bao gồm việc phối t v hệ th h phầ i-mă g t - xỉ thép EAF ỉ GBFS Mục đ h ủ phư g ph p thứ hai h m định ả h hưởng thành phần phối iệ u kiện hiệt vi cấu trúc thành phần khoáng ả phẩm clinker xỉ thép ết ả th nghiệm thể gợi m t q trình clinker hóa thực tế g xỉ thép nóng chảy từ lị điệ hồ g tư ng tự hư th t hế t ỉ GBF từ Giai đo n chuẩn bị Xỉ thép EAF ước OPC Gia g ghi g Phân tích/th đ h Cát ho t tính cao Phối tr n GBFS t tính ho t tính Clinker hóa/làm ngu i Th Phân tích th ghiệm t h n ường đ ường đ Phương pháp Phương pháp Xi măng xỉ Xi măng h n hợp ỉ thép Hình Nghiên cứu thực nghiệm tái chế xỉ thép the phư g ph p 3.2 Nguyên liệ (phương pháp 1) Xỉ EAF Đồ g Tiế s dụng cho việc phối tr n sau g qua sàng μm The ết ả phân tích đ , xỉ EAF Đồ g Tiế có ho t tính th ự v h t ti h p zz i đ h gi mứ đ t g h v ph hợp phối t v i-mă g để hế t ả phẩm i mă g h hợp Xi-mă g t C ỉ GBFS g nghiên cung cấp công ty xi-mă g Hà Tiên h Hữ , đ p ứ g đầ đủ tiêu chuẩ để s dụng cho xi-mă g h n hợp p t ỉ theo yêu cầu TCVN 4315:2006 Cát tiêu chuẩ s dụng tr n mẫu vữa xi-mă g phù hợp với TCVN 7: 996 m e đ lớ t g h ướ ũ g s dụng đ p 103 ứ g theo yêu cầu TCVN 4506-1987 ướ m h Bảng t h th h phầ h n hợp phối t xỉ thép EAF, xi-mă g t ỉ GBFS lo t mẫu hế t th ghiệm Bảng Công thức thành phần mẫu vữa cho th nghiệm ước Cát iều kiện dưỡng Tên % Xỉ % % /Hỗn /Hỗn hộ ng i mẫu GBFS OPC hợp hợp ng S0 100 0,4 Thườ g + Ă m n S10 10 90 0,4 Thường S20 20 80 0,4 Thườ g + Ă m S30 30 70 0,4 Thường S40 40 60 0,4 Thườ g + Ă m SG20 20 20 60 0,4 Thườ g + Ă m G40 40 60 0,4 Thườ g + Ă m Thự ghiệm t h hất đ c trư g v ự ả h hưở g ủ ỉ thép t ổi ớm dài ngày thực th h mẫu vữ h h trụ 40x40x160mm Đi u kiệ ưỡng h cho mẫu môi t ườ g h thườ g v ă m tư g ứng với hỉ ti th nghiệm ườ g đ t h b n 3.3 Vật liệ (phương pháp 2) Thành phần ngun liệu cho q trình clinker hóa xỉ thép bao gồm xỉ thép Đồ g Tiế đ vôi v hôm h it Đ vôi lấy từ mỏ Th h g B h hướ , nghi n mịn tiế h h phân tích thành phần hóa phư g ph p XRF-SPECTRO XEPOS) Trong nghiên này, để trá h t p hất thể húng chọn sản phẩm nhôm hydroxit công nghiệp để cung cấp thành phần Al2O3 t g i t phối iệ Thự tế ả ất hờ iểm t tốt thô g ố ô g ghệ thể ự họ g ên liệu tự nhiên, phụ phẩm hay th m chí chất thải gi hơm hư ite Thành phần hóa nhơm hydroxit phân tích b ng phư ng pháp XRF Bảng Thành phần hóa cơng thức phối liệu hế t i e i-mă g xỉ thép % khối ượng oxit % khối ượng nguyên liệu nguyên liệu CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO phối liệu Đ vôi 91,24 1,97 3,77 26,63 Nhôm hydroxide 63,03 0.23 10,52 Xỉ EAF ĐT 37,48 14,85 6,58 12,09 5,19 62,85 Mục tiêu việc clinker hóa xỉ thép t g phư g ph p ải thiện tính thủy lực i-mă g h ă g th h t ườ g đ Phối liệ tính b ng cách s dụng lý thuyết thành phần xi-mă g Portland [4], [7] 104 Kết đánh giá nh h xi- ăng hỗn hợp xỉ h p Xỉ thép phối tr n vào xi-mă g với t lệ khác từ -40% th đổi hồn tồn tính chất vữa xi-mă g t 4.1 i ngà ( ạng hái vữa ươi) ượ g ước h t i-mă g đ g v i t đảm ả đủ cho phản ứng hydrat hóa đồ g thời giúp trì khả ă g thi g vữa xi-mă g ết ả t h thấ ượ g ước tiêu chuẩn vữa xi-mă g giảm theo t lệ xỉ thép thay khoả g đến 40% Ở t lệ th 40% xỉ thép, kết giảm ước cao đ t khoả g gược l i, khơng có khác biệt v đ giảm ước mẫu G40 th ỉ GBF mẫ h ẩ i-mă g S0 hư v g ỉ GBFS m t thành phần có ho t tính thủ ự cao xi-mă g h n hợp Xỉ thép EAF có ho t tính thấp thấy rõ so với ỉ GBFS ximă g t Thời gian đ g rắn hồ xi-mă g ghi h b ng dụng cụ Vicat theo tiêu chuẩn TCVN 3735-82 / ASTM C618 -9 Đối với h m mẫu có phối tr n xỉ thép, thời gian bắt đầu kết th đ g ắn đ é ih với mẫ h ẩ hỉ i-mă g t H m ượng xỉ thép th lớn, h ả g thời gian i h ết é dài (hình 4-a) Đối với mẫu chứa ỉ GBFS ũ g đượ ghi h thời gian bắt đầu kết thúc ni h ết tă g với mẫ h ẩ hư g ét v tư g h thấ mứ tă g vừa phải so với mẫu chứa xỉ thép Hình (a) ết ả đ thời gian ninh kết v ườ g đ hị nén mẫ vữ 3, 7, 28, 60 ngày t ổi 4.2 tu i dài ngày ( ạng hái vữa đóng ắn) Hình 4-b cho thấy t h phát triể ườ g đ the thời gi m t h bình thường mẫu chuẩn 100% xi-mă g Đối với tất mẫu xi-mă g xỉ h n hợp đ u h thấ ă g cải thiện tính hị é tuổi i g đ c biệt 28 60 ngày Ở thời điểm g t ổi hỉ ó h ả g h h ệ h nhỏ ườ g đ hị é mẫ G v hư g g t ổi mẫ G đ t đượ ườ g đ cao so với S40 Các mẫu S10, S20, S30, S40 iể hiệ 105 g t h phát triể ườ g đ dài ngày Xét v gi t ị ườ g đ hị ự mẫu S20 (th 20% xỉ thép) thích hợp cho xi-mă g xỉ thép h n hợp đ c biệt thêm vào 20% ỉ GBFS t đ t g vi ấ t ả phẩm phả ứ g thủ h ủ ỉ h iệt với i-mă g t Sau 28 ngày t ổi, vi cấ t đ t g xi-mă g kết hợp sản phẩm hydrat hóa C-S-H h t xỉ thép đầy l xốp m ả [10] g i the W gv g ự [ ] có m t ỉ GBFS gi p hình thành thêm sản phẩm C-S-H hi h việc kết hợp với sản phẩm thủ hóa C-H xỉ Th m v đ h g tiế h h thí nghiệm mẫ t g mơi t ườ g t h ă m h họ để đ h gi đ b n vữa xi-mă g h n hợp Ba lo i môi t ườ g ă m HC 5M đ chuẩn bị 2SO4 5%, MgSO4 cho th nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM C1012 Các dung dị h khuấy thường xuyên kiểm t đ pH để trì t g th i ổ đị h t g suốt thời gian kiểm nghiệm 60 ngày Tất mẫu vữa tiếp xúc với môi t ườ g ă m đ ị giảm ườ g đ hị é Thời gian ngâm dung dị h ă m lâu, suy giảm hi Biể đồ t hình cho thấy khác biệt nhỏ (khoảng ±5%) v ườ g đ nén xi-mă g xỉ bả ưỡng môi t ườ g ă m với mẫu đối g i-mă g t Có hi khả ă g ự ết hợp giữ ả phẩm thủ hóa với ion sunfat (SO42- đ g g p v t h tă g ườ g đ xi-mă g xỉ thép [ ] T hi ườ g đ nén vữa xi-mă g giảm m h t g t ường hợp tiếp xúc lâu với axit HCl Kết hợp lý nguyên từ phản ứng acid-base với việc hòa tan ả phẩm portlandite oxit sắt dung dịch axit [13] Thời gian bả ưỡng môi t ường axit lâu, kết ườ g đ nén giảm m h Tuy nhiên t ường hợp mẫu G40 (th 40% ỉ GBFS), kết ườ g đ tốt h tất môi t ườ g ă m ết hợp s dụng xỉ lò cao xỉ thép mẫu vữ G + ũ g h đ b n cao h t g môi t ườ g ă m 106 g g g g Hình Cườ g đ nén mẫu vữ t g môi t ườ g ước môi t ườ g ă m 2SO4 5%, MgSO4 5%, HCl 0,5M tuổi 3-7-28-60 ngày Kết đánh giá nh h xi- ăng xỉ h p hối iệ th h phầ g iệ đ vôi hôm h i e v ỉ thép EAF đượ đồ g hất v gi hiệt đế g h m hế t ả phẩm i e 5.1 ia nhiệ làm nguội xi- ăng xỉ Xỉ GBF đ g v i t mụ ti ầ hướ g tới cho quy trình tái chế xỉ thép g phư g ph p hiệt Đ t g th h phầ v cơng nghệ ệ lị cao m g i ết h t m g l i cho ỉ GBFS ho t t h thủ ự tự nhiên H h 6t h h h ả h i t h th ghiệm clinker hóa ỉ thép h m ải thiệ t h thủ ự The đ th h phần khoáng clinker i-mă g ỉ ầ thiết phải h m ượng lớn khoáng h h silicate calcium C3S, C2S g i vơi MgO tự cố định chủ yếu sản phẩm kết tinh xỉ rắn Tố đ làm ngu i h h t g phư g ph p hế t thực b ng ph g m ước l nh Pha thủy tinh t o th h nhi u từ gi i đ n làm ngu i nhanh, h phép h trợ cho trình nghi n clinker xỉ thép ho t tính 107 nh Phối liệu nung chảy ưới mỏ hàn oxyacet e v g hi m i 5.2 Thành phần khoáng T h h 7- phổ ph t h X D t ê mẫ ghi i e xi-mă g xỉ cho thấy tinh thể oxit sắt ổi t t hầu hết đỉnh chính, cịn l i pha thủy tinh thể phần n vơ định hình phổ Ch g ũ g h n dấu vết kh rõ ràng h g C3S t i θ=3 9; 33 81; 29,06, ũ g hư C2S t i θ=3 9; 8; 35 v CA t i θ= 6; 47,23; 32,02 phổ hồ g Sự tồn t i khống có tính thủy lực góp phần v đ t g phản ứng đ g ắn xi-mă g xỉ [4] 108 Hình Phổ (a) XRD, CuKα (b) FTIR b t xi-mă g xỉ M t khác, b ng cách so sánh phổ hồng ngo i FTIR phối liệ hư gv sản phẩm clinker i-mă g ỉ th (hình 7-b), phân biệt nh n thấy t đ ng ba yếu tố thành phần, nhiệt đ chế đ làm ngu i việc tă g ường tính chất xỉ Trong khoảng số sóng 500-1000cm-1, tồn t i m t số liên kết Si-O t i 1247,04; 1114,55; 997,89; 434,45; liên kết Al-O t i 844,29; liên kết Si-O-Si t i 614,04 liên kết Al-O, Si-O, Fe-O t i 518,8 Xem xét kết phân tích XRD, chúng ết v ự tồn t i sản phẩm silicate calcium kết ti h Thơ g thường, C2S có ngun liệu xỉ thép sản phẩm clinker xi-mă g xỉ thép th h phẩm hiệt đ g h h mứ đ kết khối tốt h i h g [ ] 5.3 Th i gian ninh ế , ượng nước tiêu chuẩn ng độ hị nén 109 Hình Ảnh SEM (x2000 x10,000) xi-mă g xỉ thủy hóa tuổi ngày Xi-mă g xỉ thép đượ ghi đ t đ mị ầ v kiểm t đ tư g theo yêu cầu cụ thể TCVN 2682-1999 T lệ ượ g ướ ti h ẩ h i-mă g ỉ thép đ t 25% Thời gian bắt đầu đ g rắn phút kết thúc phút Mẫu i-mă g ỉ đ g ắn nhanh so với t ườ g hợp i-mă g Portland theo TCVN 62609 tư g ứng 45 420 phút Kết ường đ nén t mẫ vữ hế t mm ngày t ổi lầ ượt 0,95MPa 1,31MPa Các giá trị ă g hị ự nhỏ cách xa yêu cầu tiêu chuẩn TCVN h cho i-mă g h hợp Ít nhất, mẫu vữa cho thấy đ g ắn sau thời gian bả ưỡ g g hư g h h g pha C-S t th h thấp v ượng chất sau x lý nhiệt ết ả hụp vi ấ t ả phẩm thủ h i-mă g ỉ thép h h h phép t hững C-H khác t o th h cấu trúc C h g g th h đư t m thấ ải hô g t p t g th h h m hư t ườ g hợp mẫ i-mă g t Kết luận Nhờ có m t t hi khống silicate calcium (C2S, C3S), xỉ thép EAF Đồ g Tiế cho thấy mứ đ t g h v hai số ườ g đ (TCVN 6882:2001) ho t tính pozzolanic (TCVN 3735-1982) Sau thời gian cần thiết h m ổ định thể tích, xỉ thép ghi mị qua sàng phối t tự tiếp với xi-mă g t Xét v ườ g đ hị é , th khoảng 20% xỉ thép EAF Đồ g Tiế xi-mă g Portland m vẫ t ường đ hị nén với mẫ h ẩ đối g xi-mă g t Sản phẩm thủ hóa vi cấu trúc xi-mă g hệ mp ite gồm xỉ thép phân tán lấp đầy l xốp thành phần tinh thể khác Ở tuổi dài ngày, vữa xi-mă g 2tiếp xúc trực tiếp với môi t ườ g ă m m h g ị h v HCl) bị suy giảm tính chất đ g ể Mẫ i-mă g h hợp ỉ thép 20% (S20) ho c ết hợp G th 20% xỉ thép + 20 % ỉ GBFS) cho phép ải thiệ tính b n t g môi t ường sulfate Tuy nhiên, mẫ i-mă g h hợp xỉ thép bị ă m m nh t g môi t ường HCl 0,5M t h hòa tan oxit sắt v im i Xi-mă g h hợp xỉ GBFS chố g ă m ất tốt t g môi t ường axit, 110 đ phư g ụ g h n hợp 20% xỉ thép + 20 % GBFS m t giải ph p thích hợp sản phẩm xi-mă g chố g ă m B ng cách tiế h h thự ghiệm phư g ph p clinker hóa ỉ thép mơ phỏ g the th t hiệt ủ ỉ h t , kết th v ă g ải thiệ t h thủ ự ủ i e i-mă g ỉ thép EAF hư thể so sánh với ỉ GBFS Phân tích thành phần khống FTIR xi-mă g xỉ thép ướ đầ h thấ có m t h g C2S C3 tư g tự hư t g ximă g t C đ t g thủ h khác ủ i-mă g ỉ đ hô g thể đ p ứng tiêu chuẩ ản xi-mă g thô g thường t hi ướ đầ mẫ imă g ỉ đ iể hiệ t h đ g ắ v ườ g đ hị ự ế hữ g nghiên h v chế đ g ũ g hư u kiện làm ngu i cho mục tiêu hế t i xi-mă g xỉ thép thể đượ ự iế tiếp the đ Lời ả n Nhóm tác giả xin chân thành hỗ trợ i h nh h nghi n u u Đ BK-POSCO-06, n 2 ng Th hỗ rợ ngu n iệu h n ng n uố i hợ h họ ng nghệ Đ ng Ti n B - ng T u ài iệ hảo [1] J.M.Delbecq, Steel Slags as Cementitious Materials, Arcelor Mital Report, 2010 [2] Xỉ thép t n dụ g để thay v t liệu tự nhiên, chuyên mục Kinh Tế, Báo Bà Rị Vũ g T th g [3] Xỉ thép – V t liệ h h tư g i B Cô g t V t Liệu Xanh, KCN Phú M I- Tân Thành, Bà Rịa – Vũ g T [4] Jeffrey N.Murphy Recycling Steel Slag as a Cement Additive Thesis (Master), University of British Columbia, Canada, 1995 [5] I.Z Yi i im M ezzi “Chemi mi e gi m ph gi p pe tie f tee g” Advances in Civil Engineering, 2010 [6] Y Y “ t f tee g eme t” Silicates Industrielles, Vol 2, pp 31-34, 1983 [7] A M hi M A g i “ i g t eme t f m i tee g ime t e” Cement and Concrete Research, Vol.29, No 9, pp 1373–1377, 1999 [8] D.G M tg me G W g “ e imi t f tee g f blended eme t m f t e” Materials Forum, Vol.15, pp 374-382, 1991 [9] Y W g D i “The tee g e e eme t” Silicates Industrielles, Vol 6, pp.121-126, 1983 111 [10] T I emet T m A W t e “Uti iz ti f ve te slag tit e t f g eme t” Trans Japan Concr Inst., Vol 3, pp.33-38, 1981 [11] W g Y G Mi “Effe t f e e tee g–GBFS mineral mi t e h ti t e gth f eme t” Construction and Building Materials, Vol 35, pp 8–14, 2012 [12] M.C Big zzi F i i “ e i g EAF g ve ti mp e t f i i g m te i ” Second International Conference on Sustainable Construction Materials and Technology, Ancona, Italy 2010 112 PH L C Bảng Kết trung bình thời gian ninh kết m u hỗn hợp xi mă g – xỉ thép – xỉ lò cao Mẫu S0 S10 S20 S30 S40 SG20 G40 Th i gian ±1 (phút) B u Kết thúc 175 235 180 250 190 265 195 275 200 290 190 265 195 280 Δ ± (phút) 60 70 75 80 90 75 85 Bảng Kết trung bình giá trị cườ g độ nén m u hỗn hợp môi trườ g ă m Môi trƣ ng Na2SO4 5% MgSO4 5% HCl 0,5M Mẫu S0 S20 S40 SG20 G40 S0 S20 S40 SG20 G40 S0 S20 S40 SG20 G40 Cƣ nén ± 0,1 (MPa) 28 ngày 60 ngày 31,1 34,3 46,5 50,9 29 36,2 44,3 48,1 17,3 25,8 34,1 37,8 20,1 29,7 44,4 50,1 20,9 30,6 45,1 49 28,1 33,1 45,1 50,4 27,2 34,8 40,4 45,2 16,4 22,8 33,5 36,5 19 29,5 41,1 45,2 20,5 28,7 41,9 46,6 29,6 31 41,7 47,1 28,3 27,7 40,8 43 15,7 16,4 32,2 37,5 18,2 26,8 40,6 43 19,9 23,3 44,7 43,9 113 Bảng Kết trung bình giá trị cườ g độ chịu é tro g môi trường theo thời gian Th i gian 28 ngày 60 ngày Mẫu S0 S20 S40 SG20 G40 S0 S20 S40 SG20 G40 S0 S20 S40 SG20 G40 S0 S20 S40 SG20 G40 H2O 29,6 28,3 15,7 17,5 19,2 38,5 30,2 24,5 23,5 26,8 52,3 43,4 33,9 40,9 44,3 58,5 47,6 41,6 48,7 53,3 Cƣ nén ± 0,1 (MPa) Na2SO4 5% MgSO4 5% HCl 0,5M 31,1 28,1 29,6 29 27,2 28,3 17,3 16,4 15,7 20,1 19 18,2 20,9 20,5 19,9 34,3 33,1 31 36,2 34,8 27,7 25,8 22,8 16,4 29,7 29,5 26,8 30,6 28,7 23,3 46,5 45,1 41,7 44,3 40,4 40,8 34,1 33,5 32,2 44,4 41,1 40,6 45,1 41,9 44,7 50,9 50,4 47,1 48,1 45,2 43 37,8 36,5 37,5 50,1 45,2 43 49 46,6 43,9 114 Bảng Kết chồng phổ XRD m u sản phẩm Mẫu Làm ngu i nhanh Mẫu Làm ngu i tự nhiên Mẫu Làm ngu i nhanh Mẫu Làm ngu i tự nhiên 2θ 28,99 31,3 31,96 36,22 37,45 42,19 52,46 60,82 61,12 30,82 32,14 34,42 36,22 41,23 42,07 44,41 61,09 12,16 18,16 32,02 32,74 33,91 36,1 41,2 42,1 57,13 60,64 18,1 26,71 32,11 33,85 36,16 41,23 41,98 50,77 60,97 Cƣ 8 10 14 8 15 13 10 6 14 5 8 5 10 vạch d 3,075 2,860 2,788 2,475 2,401 2,144 1,755 1,522 1,516 2,895 2,785 2,604 2,479 2,188 2,145 2,039 1,515 7,297 4,896 2,792 2,747 2,641 2,485 2,191 2,149 1,611 1,512 4,909 3,339 2,788 2,644 2,481 2,186 2,149 1,797 1,517 Khoáng C3S C2S C2S C2S C3S C2S C2S C2S C4AF C4AF C2S C2S C3A C3A C2S C2S C2S C3S - 115 116 Bảng Cườ g độ nén m u sản phẩm Cƣ nén (MPa) Trung bình M u làm nguội nhanh 0,92 0,96 0,98 0,95 ±0,01 0,85 0,87 ±0,01 M u làm nguội chậm 0,84 ngày 0,91 M u làm nguội nhanh (không cát) 6,11 6,11 ±0,01 M u làm nguội chậm (không cát) 2,43 2,43 ±0,01 1,23 1,31 ±0,01 1,01 1,06 ±0,01 M u làm nguội nhanh 1,24 ngày 1,45 M u làm nguội chậm 1,14 1,02 ... oại xỉ thép BOF (trình bày v ghi theo [2]) 19 Quá trình sả xuất thép tro g EAF có ả chất trình tái chế thép phế i u Vì vậy, th h phầ hóa học xỉ EAF phụ thuộc đá g ể vào th h phầ thép tái chế. .. theo hai h xi mă g – xỉ thép v xi mă g – xỉ thép xỉ lò cao Bảng 3.1 thể hi n công th c thành phần phối trộn m u xi mă g, xi mă g – xỉ thép, xi mă g – xỉ cao v xi mă g – (xỉ thép xỉ lò cao) Thực ghi... lực cho xỉ thép, mơ theo q trình tạo xỉ cao đa g sử dụ g cho xi mă g xỉ Với ti u chí cho phép tă g ượ g phối trộ xỉ thép tro g sả phẩm xi mă g hỗn hợp đị h hướ g chu g xử N c tái chế xỉ thép gay