III Nguồn nguyên liêu
230 01 □ Lượng đất sét — 67,69 = 83.46 T/h
LẢM NGUỘI NGHIỀN CLINKER
♦ Sau khi qua giai đoạn nung luyện(1450 - 14550C) cần giảm nhiệt độ clinker về nhiệt độ cần thiết cho những công đoạn tiếp theo.
♦ Đây là quá trình vật lý tương ứng với quá trình chuyển đổi lỏng - rắn có ảnh hưởng rất mạnh đến các yếu tô" câu trúc( thành phần khoáng, độ xốp, khôi lượng riêng, tính dễ nghiền...) và công nghệ tiếp sau như khả năng bảo quản, khả năng nghiền clinker và do đó ảnh hưởng tới chât lượng cement portland. ♦ Tốc độ làm lạnh từ khoảng nhiệt độ 1200 - 1250 oC xuống 100oC cần rất
nhanh. Khi làm lạnh nhanh, pha lỏng chuyển mạnh thành pha thủy tinh, tạo vết nứt tế vi ngăn cản quá trình phát triển pha tinh thể trong clinker.
♦ Tác nhân làm lạnh là không khí nén được thổi qua khôi clinker, sau khi qua khôi clinker, không khí có nhiệt độ rất cao( khoảng 1000 ° ) được hồi lưu cho lò nung hoặc buồng canxi hóa.
Như vậy, hai thành phần khoáng mong đợi nhât trong clinker XMP là C3S và ị3- C2S đều là những dạng khoáng không bền ở nhiệt độ thường. Để những khoáng này tồn tại trong clinker XMP( pha giả bền), cần phải có những biện pháp kỹ thuật để làm chậm tốc độ biến đổi các khoáng cần thiết. Để ngăn cản quá trình biến đổi không mong muôn này có thể áp dụng các phương pháp:
-Làm bền vật lý(làm lạnh nhanh).
-Làm bền hóa tinh thể(dùng phụ gia khoáng hóa). ♦ Làm bển bằng phương pháp vât lv:
Bằng cách làm lạnh nhanh, đột ngột qua khoảng nhiệt độ biến dổi thù hình. Pha thủy tinh bao quanh hạt nguội nhanh, đóng cứng nhanh hạt clinker, ngăn cản
sự giãn nở thể tích phần phía trong hạt clinker, nhờ vậy ngăn cản biến đổi thù hình.
về nguyên lý, có thể tăng áp suất ngăn cản biến đổi thù hình, ở áp suất p > 280 kG/cm2, P- C2S không biến thành Ỵ- C2S. Điều này giải thích tại sao trong tự nhiên không gặp Ỵ- C2S( khôi đất đá tạo áp suất cao ngăn cản sự biến đổi thù hình)
*Làm bển khoáng bằng phương pháp hóa tinh thế:
Với phương pháp này, ta thêm các phụ gia khoáng hóa có tác dụng thay thế đồng hình, làm bền khoáng |3- C2S.
Chất làm bền P- C2S cổ điển là B2O3(0.25 - 1%), P205(1%). Ngoài ra còn V2Ơ5, Mn02,Cr203, SiO2-...
Vai trò khoáng hóa có thể như sau: các nhóm BO*-, POf thay thế nhóm S1O4" trong cấu trúc không làm biến đổi ô mạng, nhưng sự chênh lệch điện tích dẫn tới sự bô" trí lại các cation, kết quả là làm khoáng |3- C2S khó biến đổi thù hình. Tuy nhiên,vẫn tồn tại quan điểm giải thích tác dụng khoáng hóa không phải do các
oxit riêng biệt mà do tác dụng đồng thời của nhiều nhóm oxit.
B.Ânh hưởng tốc độ làm nguội tới thành phần khoáng clinker:
Làm nguội nhanh nhằm mục đích là làm bền một số khoáng cần thiết trong clinker(làm bền vật lý). Tốc độ làm nguội đủ lớn ngăn cản quá trình phân hủy:
Đồng thời ngăn cản quá trình biến đổi thù hình: 525oc
P- C2S y- C2S ( khoáng y- C2S không có tính kết dính) Trong clinker XMP, C3S và ị3- C2S là những pha giả bền có năng lượng dư lớn, hoạt tính rấy cao khi phản ứng.
Tốc độ làm nguội đủ lớn có tác dụng làm ổn định thể tích XMP nhờ ngăn cản tinh thể periclaz(MgO) phát triển.
- Nêu làm nguội đủ nhanh, tinh thể periclaz khoảng 5-8 pm không ảnh hưởng tới quá trình thủy hóa.
- Nếu làm nguội chậm, tinh thể periclaz có kích thước lớn(160pm), phản ứng với nước chậm ảnh hưởng tới độ ổn định thể tích XMP).
Làm nguội nhanh trong khoảng nhiệt độ này còn có những lợi ích:
♦ Ngăn cản sự kết tinh và phát triển kích thước của những tinh thể không cần thiết khác.
♦ Tinh thể C3S có kích thước càng nhỏ, pha thủy tinh càng nhiều (pha lỏng trong clinker khoảng 20-25% khôi lượng), clinker dòn, dễ nghiền hơn.
♦ Kích thước tinh thể C3S không chỉ ảnh hưởng tới quá trình nghiền, mà còn ảnh hưởng tới tốc độ hydrat hóa và tới độ bền của XMP. Các XMP có kích thước tinh thể C3S nhỏ có độ bền nén cao hơn.
♦ Làm nguội clinker còn làm tăng độ bền sunfat của XMP. Đièu này được giải thích do khoáng C3A(khoáng kém bền sunfat nhất của XMP) chuyển thành pha thủy tinh nhiều hơn.
Tôc độ làm nguội nhanh có vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất clinker XMP, ngày nay, đây chính là yếu tô quan trọng nhất khi lựa chọn thết bị làm lạnh.
c. Thiết bị làm nguội Clinker XMP:
Quá trình làm nguội clinker được thực hiện nhờ thiết bị làm nguội. Để đánh giá chất lượng thiết bị làm lạnh, có nhiều quan điểm xem xét. Tùy trường hợp, hoàn cảnh cụ thể mà ta ưu tiên yếu tô" nào làm chỉ sô" lựa chọn thiết bị. Các yếu tô" thông thường nhu sau:
l.Hệ số tác dụng nhiệt hữu ích:
A - B
e = ---
A
A - lượng nhiệt lây từ clinker hồi lưu lại để nung (kcal/kg clinker). B - Lượng nhiệt tổn thâ"t trong thiết bị làm nguội(kcal/kg clinker). Với các lò quay, thường e = 40 - 80%
2. Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ vào của clinker và nhiệt độ gió ba{ gió lây nhiệt clinker vào lò)
3. Mức độ làm nguội clinker, tức là nhiệt độ ra khỏi thiết bị của clinker(50-300°C)
4. Tổn thất năng lượng riêng: năng lượng tiêu tôn giảm nhiệt độ của clinker (kcal/kg clinker). Với thiết bị kiểu hành tinh hoặc kiểu thùng quay, tổn thất năng
lượng riêng nhỏ hơn 5.Lượng không khí tiêu tốn làm nguội clinker{ thiết bị làm nguội kiểu thùng quay, buồng nhiệt có lượng khôn khí tiêu tôn rất lớn).
6.Nhiệt độ ra của clinker.( Với thiết bị kiểu ghi, cần lượng không khí rất lớn để kết hợp làm nguội, sây nguyên liệu, làm sạch khí thải....)
Có bôn loại thiết bị làm lạnh clinker cơ bản sau: