. Silụ xếp sỏnh đụ
1- Lọc bụi tỳi 2 Ống cấp liệu.
2.11.2 Quỏ trỡnh húa học
Vớ dụ: Sản xuất clinker ximăng phương phỏp ướt lũ quay phối liệu W = 29 - 32%.
Dụn sấy : Phối liệu vào dụn sấy ở dạng bựn lỏng, nhờ cú xớch trao đổi nhiệt mà cường độ sấy tăng lờ, độ ẩm phối liệu giảm dần, độ nhớt tăng lờn, vật liệu vún thành cục. Do tỏc dụng va đập của xớch và sự quay của lũ mà vật liệu được tạo viờn cú kớch thước khỏc nhau. Độ ẩm vật liệu ra khỏi dụn xớch khụng được thấp hơn 8 - 10%. Vỡ dễ xảy ra hiện tượng chỏy màn xớch và bụi mang ra ngoài nhiều. Cuối dụn xớch nhiệt độ vật liệu đạt khỏang 2000C khi đú đất sột mất một phần tớnh dẻo, hạt vật liệu cú kớch thước tương đối nhỏ.
Dụn đốt núng : Nhiệt độ vật liệu đạt 200 - 6500C .
Ở 450 - 5000C chủ yếu là mất nước húa học của đất sột, khi đú đất sột mất hũan tũan tớnh dẻo, cường độ hạt phối liệu bị giảm.
Dụn phõn giải: Nhiệt độ vật liệu đạt 650 - 11000C.
Ở dụn này CaCO3 và MgCO3 được phõn hủy hũan tũan, đồng thời cỏc khúang của đất sột cũng bị phõn hủy thành cỏc ụxit riờng biệt và họat tớnh như SiO2, Al2O3, Fe2O3, khi đú CaO kết hợp với cỏc oxit này tạo thành cỏc khúang như C2F, CA, C2S. Quỏ trỡnh tạo cỏc khúang trờn phụ thuộc nhiệt độ và độ mịn phối liệu.
Dụn phản ứng tỏa nhiệt : Nhiệt độ vật liệu 1200 - 13500C.
Cỏc khúang được tạo thành ở dụn này là : C3A, C4AF, C5A3, sản phẩm ra khỏi dụn tỏa nhiệt là cỏc khúang : C2S, C2F, C3A , C4AF, C5A3 và 1 lượng CaO tự do, MgO, hạt vật liệu cú kớch thước 2 - 10mm.
Thạc si- GVC NGUYỄN DÂN
124
Ở 13500C một phần vật liệu bị núng chảy tạo chất lỏng, sản phẩm đi vào khu vực kết khối gồm: C3A, C4AF, C5A3, C2S, C2F, MgO và 1 lượng CaO tự do. Khúang chủ yếu được tạo thành ở dụn kết khối là alit do sự tỏc dụng của C2S và CaO tự do khi cú mặt pha lỏng trong clinker.
Quỏ trỡnh tạo alit được hũan tũan trong khỏang 15 - 25phỳt. Đối với phối liệu cú thành phần húa học khỏc nhau thỡ nhiệt độ kết khối khỏc nhau thường khỏang 1400 - 15000C và hàm lượng pha lỏng khỏang 15 - 30%. Nếu nhiệt độ nung quỏ cao, hàm lượng pha lỏng quỏ lớn thỡ clinker cú thể tạo thành những cục lớn hoặc rất lớn, đồng thời cú thể tạo anụ trong lũ, ảnh hưởng đến sự chuyển vận của vật liệu trong lũ và năng suất lũ. Chất lượng clinker được đỏnh giỏ sơ bộ dựa vào kớch thước hạt clinker, màu sắc và dung trọng của nú.
Trong thực tế phối liệu nung clinker dễ kết khối khi hệ số KH thấp và hàm lượng pha lỏng trong phối liệu cao, nhưng chất lượng clinker kộm. Ngược lại khi hệ sốù KH cao, hàm lượng pha lỏng trong clinker thấp thỡ phối liệu khú kết khối, nhiệt độ nung phải cao, thu được clinker chất lượng tốt.
Dụn làm lạnh : Nhiệt độ clinker từ 1350 - 10000C.
Một phần pha lỏng được kết tinh, cũn C2S, C3A, C4AF, MgO, CaO tự do và 1 lượng nhỏ C3S tỏch ra khỏi pha lỏng ở dạng tinh thể, một phần pha lỏng đúng cứng lại thành thủy tinh clnker.
Quỏ trỡnh hoa lý khi nung clinker trong lũ đứng
Trong thời gian hiện nay, việc sử dụng lũ đứng để nung clinker ximăng hạn chế hơn lũ quay vỡ:
Năng suất lũ thấp.
Chất lượng sản phẩm khú đảm bảo và ớt ổn định.
Phối liệu nung trong lũ đứng cũng tương tự như trong lũ quay chỉ khỏc là hàm lượng chất chảy trong phối liệu cần khống chế thấp hơn lũ quay, nếu hàm lượng chất chảy cao gõy dớnh lũ, ảnh hưởng đến năng suất và thiết bị, đõy cũng là 1 trong những nguyờn nhõn hạn chế việc sử dụng lũ đứng nung clinker ximăng.
Thuận lợi hơn là dựng phối liệu trong lũ đứng cú n cao và KH thấp hơn lũ quay, cũn p = 1,3 - 1,5. Kớch thước viờn phối liệu vào lũ từ 5 - 12mm, để tăng hệ số đổ đầy lũ thỡ viờn phối liệu phải cú kớch thước khỏc nhau.
Vớ dụ: Khi viờn phối liệu cú kớch thước đều nhau, hệ số đổ đầy thể tớch lũ ở dụn canxi húa đạt 55%, nếu viờn phối liệu cú kớch thước 5 - 12mm thỡ hệ số đổ đầy tăng lờn đến 65 - 70%, khi đú khả năng chuyển động xúay của dũng khớ lại càng tăng, và sự truyền nhiệt từ dũng khớ cho vật liệu là tốt nhất, nếu giảm kớch thước viờn phối liệu xuống từ 2 - 4mm thỡ quỏ trỡnh thụng giú khụng tốt. Hiện nay đối với lũ đứng người ta sử dụng viờn phối liệu cú kớch thước thớch hợp là 5 - 12mm. Nhiệt độ tối
Thạc si- GVC NGUYỄN DÂN
125
đa của dũng khớ trong dụn nung là 15000C, tốc độ tạo clinker trong lũ đứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố:
Tốc độ dũng khớ trong lũ. Kớch thước cục vật liệu. Nhiệt độ nung trong lũ ...
Tũan bộ thời gian lưu vật liệu trong lũ đứng khỏang 10 - 12giờ, thời gian lưu vật liệu trong dụn kết khối khỏang 10 - 25 phỳt. Nếu tăng tốc độ dũng khớ, giảm kớch thước viờn phối liệu và hạt nhiờn liệu thỡ sự chỏy xảy ra ở dụn nung mónh liệt và nhiệt độ nung đạt được tối đa.
Dựa vào chiều cao lũ, nhiệt độ nung và quỏ trỡnh húa lý xảy ra trong lũ đứng ta chia thành 3 dụn :
Dụn sấy: Nhiệt độ vật liệu đạt 6000C - 10000C, hỗn hợp phối liệu mất nước cơ học, húa học, chất bốc trong nhiờn liệu bắt đầu chỏy ở khu vực thiếu ụxy, nhiệt độ chỏy càng tăng, vật liệu chuyển dần xuống dụn nung thỡ sự chỏy xảy ra càng đầy đủ ụxy hơn, sự phõn giải đỏ vụi, phõn hủy đất sột được tiến hành và cỏc phản ứng ở trạng thỏi rắn xảy ra với tốc độ tăng dần.
Dụn nung: Nhiệt độ vật liệu đạt 1350 - 14500C - 1350, cỏc phản ứng ở trạng thỏi rắn tiếp tục hũan thành, pha lỏng trong phối liệu xuất hiện CaO và C2S khuếch tỏn vaũ pha lỏng và phản ứng tao C3S.
Dụn làm lạnh : nhiệt độ clinker từ 13500C - 12000C - 1000C.
Clinker từ dụn kết khối đi xuống tiếp xỳc với khụng khớ lạnh từ dưới đi lờn và clinker nguội dần. Tốc độ làm lạnh clinker trong lũ đứng chậm hơn lũ quay. Vỡ vậy dễ cú hiện tượng chuyển húa một số khúang làm giảm chất lượng clinker.
Những yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh nung luyện và chất lượng clinker.
Cú nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quỏ trỡnh nung và chất lượng clinker, ở đõy chỉ xột đến một số yếu tố cơ bản.
Thành phần húa học của phối liệu
Trong phối liệu nung clinker ximăng nếu tăng hàm lượng CaO lờn nghĩa là tăng hệ số bóo hũa KH, clinker sẽ chứa nhiều khúang C3S, chất lượng clinker tăng lờn. Tuy nhiờn nhiệt độ nung phải cao, thời gian lưu vật liệu trong lũ phải lõu hơn, tiờu tốn nhiệt lớn, ảnh hưởng đến độ bền gạch chịu lửa lút lũ và năng suất lũ.
Nếu tăng hàm lượng SiO2 trong phối liệu nung clinker tức là tăng hệ số silicat, do đú trong clinker hàm lượng khúang silicat (C3S + C2S ) tăng lờn và hàm lượng khúang núng chảy (C3A + C4AF ) giảm xuống, phối liệu khú kết khối trong khi nung luyện, người ta thường khống chế n = 1,5 - 2,5; và p = 1,4 - 1,8.
Nếu tăng hệ số p lờn trong clinker xuất hiện nhiều CaO tự do, độ nhớt pha lỏng tăng, gõy khú khăn cho việc tạo khúang alit.
Thạc si- GVC NGUYỄN DÂN
126
Độ mịn của phụớ liệu:
Phối liệu cú độ mịn càng cao, cỏc phản ứng xảy ra khi nung luyện clinker càng nhanh, càng triệt để, chất lượng clinker càng tốt. Nếu phối liệu cú độ mịn > 100 - 120 àK và độ đồng nhất kộm thỡ quỏ trỡnh phản ứng húa học xảy ra khụng hũan tũan, trong clinker sẽ cú nhiều CaO tự do, khúang C3S ớt, C2S nhiều.
Chế độ nung luyện clinker
Khi nung clinker trong lũ quay, thời gian lưu vật liệu trong dụn kết khối khỏang 20 - 25 phỳt với nhiệt độ nung 13000C - 14500C - 13000C thỡ quỏ trỡnh tạo khúang xảy ra hũan tũan. Nếu lưu vật liệu trong dụn kết khối với thời gian quỏ ngắn, quỏ trỡnh tạo khúang sẽ xảy ra khụng hũan tũan, trong clinker sẽ xuất hiện nhiều CaO tự do, chất lượng clinker giảm. Nếu kộo dài thời gian lưu vật liệu trong dụn kết khối quỏ nhiều thỡ một số khúang sẽ bị phõn hủy trong khi nung, năng suất lũ giảm, thu được clinker khú nghiền, tốn nhiệt năng.
Để tăng quỏ trỡnh tạo alit trong dụn kết khối người ta thực hiện phương phỏp nung nhanh bằng cỏch pha vào phối liệu một lượng phụ gia khúang húa hoặc dựng biện phỏp tăng nhiệt độ nung.Vớ dụ: phối liệu nung clinker gồm đỏ vụi và đất sột cú hệ số KH = 0,95 khi nung ở cỏc nhiệt độ sau:
t0 = 16000C kết thỳc việc tạo khúang sau 5 - 10 phỳt. t0 = 1700 - 18000C kết thỳc việc tạo khúang sau 1 phỳt.
Tuy nhiờn trong thực tế người ta khụng nung ở nhiệt độ quỏ cao như trờn, vỡ một số khúang dễ bị phõn hủy giảm chất lượng clinker, thu được clinker khú nghiền, tốn nhiều nhiệt năng , ảnh hưởng đến độ bền của lũ và cỏc thiết bị khỏc .
Aớnh hưởng của nhiệt độ và thời gian lưu lờn mức độ liờn kết vụi %
Thời gian lưu (phỳt) 1350oC 1415 oC 1450 oC 1520 oC
1 25 66 72,5 75,5 2 57,5 77 80,5 82,5 3 70 80,5 83 84,5 4 72,7 82 84 85,5 5 74 83 85 86,3 8 76,5 84,5 86,2 87,5 20 79 86,5 88,3 88,8
Làm lạnh clinker xi măng pooclăng
Quỏ trỡnh làm lạnh clinker: Làm lạnh clinker là một giai đọan quan trọng trong quỏ trỡnh sản xuất clinker, nú ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
Khi làm lạnh clinker từ 14500C - 13000C trong clinker vẫn cũn 1 lượng pha lỏng và vẫn tiếp tục cú phản ứng tạo khúang C3S.
Thạc si- GVC NGUYỄN DÂN
127
2CaO . SiO2 + CaO 3CaO .SiO2
Đồng thời tinh thể C3S tỏch ra khỏi pha lỏng.
Khi làm lạnh clinker đến nhiệt độ < 13000C pha lỏng trong clinker một phần được kết tinh lại thành những tinh thể C3A, C4AF, C3S và MgO, cũn một phần pha lỏng đúng cứng lại thành pha thủy tinh clinker. Tốc độ làm lạnh clinker cú ảnh hưởng đến sự kết tinh cỏc khúang và hàm lượng pha thủy tinh trong clinker .
Nếu làm lạnh chậm: trong clinker sẽ chứa cỏc tinh thể MgO cú kớch thước lớn ( 30 - 40 àK) hydrat húa rất chậm khi ximăng đúng rắn, sản phẩm đúng rắn sẽ khụng ổn định thể tớch. Mặt khỏc làm lạnh clinker chậm sẽ cú hiện tượng chuyển húa khúang βC2S →γ C2S và C3S phõn hủy thành C2S và CaO tự do, hai hiện tượng trờn đều làm giảm chất lượng clnker.
Nếu làm lạnh nhanh: clinker sẽ chứa tinh thể MgO cú kớch thước nhỏ ( 8 - 10àK) cũn 1 lượng MgO nằm trong pha thủy tinh clinker. MgO ở dạng tinh thể nhỏ dễ dàng hydrat húa khi ximăng đúng rắn, sản phẩm đúng rắn ổn định thể tớch hơn, đồng thời khi làm lạnh nhanh clinker trỏnh được hiện tượng chuyển húa khúangβC2S →γ C2S và C3S ớt bị phõn hủy thành C2S và CaO tự do, vỡ vậy chất lượng clinker tốt kơn.
Thành phần khúang clinker phụ thuộc tốc độ làm lạnh.
Thành phần (%) cỏc khúang clinker khi làm lạnh với tốc độ Tờn khúang
Chậm Trung bỡnh Nhanh Rất nhanh
C3S 59,8 65,2 65,2 70,0 C2S 18,5 14,5 9,2 3 - 4 C3A 12,8 8,0 0 0 C4AF 6,1 6,1 0 0 Thủy tinh clinker 0 0 22,4 20,6
Ủ, nghiền clinker và thỏo sản phẩm.
Ủ clinker: Clinker ra khỏi thiết bị làm lạnh được đưa ra kho ủ từ 7 - 10 ngày nhằm mục đớch:
+ Tiếp tục làm lạnh clinker đến nhiệt độ thường.
+ Tạo điều kiện cho CaO tự do trong clinker tỏc dụng với hơi nước trong khụng khớ, làm cho sản phẩm sau này ổn định thể tớch khi đúng rắn.
+ Clinker dũn, dễ nghiền.
Để đạt được những mục đớch trờn người ta cũn phun nước ở dạng sương mự vào clinker mới ra lũ, như vậy hiệu quả làm lạnh clinker nhanh hơn, rỳt ngắn thời gian ủ, giảm diện tớch kho.
Thạc si- GVC NGUYỄN DÂN
128
Ngoài những lý do trờn khụng cho phộp nghiền clinker núng vỡ thu được sản phẩm cú nhiệt độ quỏ cao, ảnh hưởng việc đúng bao giao hàng, mặt khỏc nghiờỡn clinker quỏ núng, năng suất mỏy nghiền sẽ giảm, ảnh hưởng đến thiết bị trong mỏy nghiền và thạch cao hai nước cú thể bị đề hydrat húa ngay trong mỏy nghiền, làm giảm tỏc dụng điều chỉnh tốc độ đúng rắn ximăng.
Đập clinker và phụ gia
Trước khi nghiền clinker và phụ gia trong mỏy nghiền cần tiến hành gia cụng sơ bộ bằng cỏch đập thụ clinker và phụ gia trong mỏy đập hàm đến kớch thước đạt yờu cầu, người ta cú thể đập clinker ngay sau khi ra khỏi lũ nung rồi đưa vào kho ủ. Đập clinker và phụ gia trước khi nghiền rất cú lợi:
+ Tăng năng suất mỏy nghiền.
+ Trỏnh được những ỏch tắc sự cố khi nghiền.
Thực tế cho thấy kớch thước cục clinker vào mỏy từ 8 - 10 mm, năng suất mỏy nghiền tăng lờn 10 - 15%, nếu kớch thước cục clinker 2 - 3mm năng suất mỏy nghiền tăng 25 - 30 %.