Vật liệu vô cơ Hóa học

Vật liệu vô cơ. Các câu hỏi tổng ôn Vật Liệu Vô cơ (Xi măng, gốm sứ). Có câu trả lời đầy đủ của các câu hỏi. Phần nội dung được soạn theo sự hướng dẫn của giảng viên, đáp đã được giảng viên sửa chữa. Thông số kĩ thuật, phương pháp sản xuất, tính cơ, lí hóa của vật liệu

THÀNH PHẦN HÓA, THÀNH PHẦN KHOÁNG, CÁC

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XI MĂNG

Thông số kỹ thuật của xi măng Portland:

+ Đóng rắn: giai đoạn từ sau khi tạo hình đến khi khối xi măng đã rắn chắc

Mác xi măng: ghi trên bao bì XM

Là cường độ chịu nén của khối xi măng chịu được sau khi

đã đóng rắn

VD khối bê tông động rắn rồi chịu đc áp lực là 40 pa 

cường độ chịu nén sau khi động rắn

Khối lượng riêng:

Là mật độ hạt, tính khối lượng của hạt trên một đơn vị thể tích (nhưng không tính phần khe rỗng)

Độ mịn bột xi măng:

Là kích thước hạt, tỉ lệ % giữa các hạt có kích thước khác nhau ( độ mịn cao => kích thước hạt bé cao, độ mịn thấp => kích thước hạt bé thấp)

Lượng chất mất khi nung:

Là lượng chất mất mác khi nung ở nhiệt độ cao khoảng

1000oC( có thể là CO2, H2O, SO2)

Độ ổn định thể tích: Khi động rắn, khối XM nở ra  tăng V Nếu tăng V nhiều  nứt XM, sai lệch kích thước so với dự toán ban đầu

Là mức độ mà thể tích thay đổi trong quá trình đóng rắn (tỉ

lệ thay đổi thấp  độ ổn định cao, tỉ lệ thay đổi cao  độ ổn địnhkém)

Lượng nước tiêu chuẩn:

Là lượng nước cần cho quá trình đóng rắn tiêu chuẩn theo TCVN (Cát, XM, nước phối trộn theo tỉ lệ) Đóng rắn chuẩn 28 ngày, trong suôt qt động rắn phải bổ sung lượng nước để cc đủ nước cho quá trình Hydrat hóa của XM P

Lượng vôi CaO tự do và lượng MgO tự do: tự do là ko tham gia tạo khoang Khi trộn plieu nghiền, trộn, đồng nhất để nung QT tạo khoáng diễn ra khoảng 1450C để tạo khoáng C3S, C2S, C3A, C4AF

Hàm lượng CaO và MgO có trong clinker không tham gia

chất lượng của xi măng kém đi

Nhiệt tỏa ra khi đóng rắn: quá trình kết tinh Nghiền

 cc năng lượng Sấy  cấp nhiệt để bột nóng, bay hơi nước Nung  cấp nhiệt Skhi nung làm nguội Clinker  tỏa nhiệt

Là lượng nhiệt độ tỏa ra trong quá trình đóng rắn Tùy thuộcvào các loại xi măng có thành phần khoáng, phụ gia, độ mịn khác nhau  nhiệt tỏa ra khác nhau.

Độ bền hóa:

Khả năng chống lại các nguy cơ ăn mòn, (môi trường, độ

ẩm, nước, aicd, là sunfit, sunfat) phá hủy xi măng trong quá trình sử dụng

Thời gian sử dụng:

Thời gian được ghi trên bao xi măng (hạn sử dụng của xi măng)

Thành phần hóa của clinker xi măng P

Clinker: dạng viên cỡ 10-80mm gồm có thành phần hóa:+ Chính: CaO (62-67%), SiO2 (20-24%), Al2O3 (4-7%), Fe2O3

-Dư lượng không tan (căn không tan-I.R.): là phần có trong

xi măng mà không hòa tan trong HCl (SiO2 tự do) Nó chủ yếu xuất phát từ phần silica không phản ứng trong quá trình đốt ở

lò nung Tất cả các hợp chất của P.C hòa tan trong HCl từ silica

-Hàm lượng I.R được xác định bằng phương pháp phân tích hóa học, đánh giá mức độ hoàn toàn của phản ứng trong lò nung Hàm lượng I.R ≤ 0,75%.

-Mất khi nung (L.O.I): là độ giảm khối lượng của xi măng sau khi nung nhiệt đến 1000oC Giá trị này phản ánh sự

carbonate hoặc tiền hydrate hóa do tích trữ kéo dài hoặc khôngđúng cách của xi măng và clinker Chỉ số L.O.I ≤ 3% (Sự bảo quản sp sau khi trộn với TC)

-Xi măng khi tiếp xúc với không khí sẽ hấp thụ nước và CO2,nếu nung xi măng lên đến 1000oC sẽ loại được

III Thành phần khoáng của clinker xi măng P

Các oxit tương tác với nhau trong các lò nung để tạo thành các sản phẩm phức tạp hơn (hợp chất) Về cơ bản, các hợp chấtchính của P.C:

-Alite (3CaO·SiO2 hoặc C3S): đóng rắn rất nhanh và dễ bị hydrat hóa, dễ hấp thụ nước, tạo cường sớm và là khoáng cho

cường độ lớn nhất, tỏa nhiều nhiệt cao khi alite tiếp xúc với nước

-Belite (2CaO·SiO2 hoặc C2S): đóng rắn chậm hơn alite, tỏa nhiệt ít hơn, cường độ cũng chậm hơn (sau 7 ngày mới đóng rắn), có độ hoạt tính hydrat thấp nên nó phản ứng với nước chậm và cho cường độ về sau

-Aluminate (3CaO·Al2O3 hoặc C3A): đóng rắn nhanh, tỏa nhiệt nhiều, dễ chảy và có độ nhớt lớn, cần dùng phụ gia thạch

tính hydrat với nước Nếu hàm lượng C3A thấp có khả năng

kháng được sulfate (có thể sử dụng ở môi trường biển nước mặn)

-Ferrite (4CaO·Al2O3·Fe2O3 hoặc C4AF): đóng rắn nhanh, ít tỏa nhiệt, dễ hòa tan trong nước, độ nhớt thấp

Giả định Bogue:

-Các phản ứng hóa học trong lò tiến hành đến trạng thái cân bằng Để đạt đến cân bằng phụ thuộc vào: độ mịn của nguyên liệu ban đầu và sự phối trộn giữa chúng, nhiệt độ và thời gian mà hỗn hợp được giữ trong khu vực quan trọng của lò,quá trình làm mát clinker cũng có ảnh hưởng đến cấu trúc bên trong của các hợp chất

Khi diễn ra các pư trong lò lung thì pư là hoàn toàn

-Các hợp chất ở dạng tinh khiết như C3S và C2S

-Sự hiện diện của các hợp chất nhỏ được bỏ qua

-Giai đoạn Ferrite có thể được tính như là C4AF

-Tất cả các oxit trong lò đã tham gia vào việc hình thành các hợp chất

Nguyên liệu XMP (liệt kê, tp, nguồn gốc, vai trò)

Đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh phối liệu và phụ gia khoáng hóa

Đá vôi:

là loại đá canxit, tức là khoáng CaCO3 Có 3 dạng thù hình: Canxit,

Aragonhit, Vaterit Trong đó dạng thù hình Aragonhit cứng nhất  ảnh hưởng đến giai đoạn nghiền

Để sản xuất XM PC thành phần hóa học của đá vôi phải đảm bảo đạt các

MKN (mất khi nung), khi nung ở nhiệt độ từ 1000C trở lên thì đá vôi bị phân hủy ra khí CO2 bay vào không khí, còn lại là CaO và một tỷ lệ nhỏ các oxide khác có trong bảng

Nguồn gốc: tại các địa điểm có trữ lượng đạt chỉ tiêu trữ lượng CN đảm

bảo đủ đá vôi để cung cấp cho các nhà máy vận hành ít nhất 30 năm Một số

mỏ đá vôi được đảm bảo khai thác hiện nay:

Miền Bắc: mỏ đá vôi xi măng Hồng Sơn, mỏ đá vôi xi măng Bút Phong ở huyện Kim Bảng; mỏ đá vôi xi măng Đồng Ao, mỏ đá vôi xi măng Thanh Tân ởhuyện Thanh Liêm tỉnh Hà Nam; mỏ đá vôi xi măng Trảng Kênh vùng núi Quảng Ninh – Hạ Long; mỏ đá vôi xi măng vùng Hải Dương – Hải Phòng;…

Ở miền Trung: mỏ đá vôi Tân Lâm Quảng Trị, mỏ đá vôi Kim Lũ Quảng Bình, mỏ đá vôi Lèn Chu Nghệ An,…

Miền Nam: Những mỏ đá vôi xi măng như mỏ đá vôi Chà Và Tây Ninh,

mỏ đá vôi xi măng Lộc Ninh Bình Phước, mỏ đá vôi Bà Tài Kiên Giang,…Vai trò: Đá vôi là nguyên liệu chiếm tỷ lệ tới 80% trong hỗn hợp các

nguyên liệu để sản xuất XM Đá vôi có tính chịu lực cao, đóng góp khả năng chịu lực chính của vật liệu xi măng vì cc C3S C2S, C3A, C4AF, khoáng nào cũng có C  tức CAO  qđ tính chất của XM sau động rắn

Montmonrilonhit: Al2O34SiO2H2O

Để sản xuất XM PC thành phần hóa học của đất sét phải đảm bảo đạt các

tỷ lệ % theo bảng sau, tính theo trung bình của mỏ được chọn

Chỉ tiêu quan trọng nhất của đất sét là hàm lượng SiO2 và Al2O3

Nếu hàm lượng MgO quá cao thì bê tông sẽ bị trương nở

Hàm lượng Na2O và K2O = R2O nếu vượt quá 2% thì XM và cốt thép của

bê tông sẽ bị ăn mòn

Có nhiều Cl gây ăn mòn thiết bị trong quá trình sản xuất XM

Độ cứng của đất sét phải theo thang độ cứng Morth (để có thể cắt – đập được bằng máy)

Ngoài sét đồi, ở một số nơi có thể dùng sét ruộng hoặc sét phù sa Những loại sét này thường có hàm lượng SiO2 thấp hơn; Al2O3 và kiềm cao hơn; nên phải có nguồn phụ gia silic để bổ sung SiO2

Vai trò: Đất sét có tính chất mềm và dẻo khi tiếp xúc với nước, tạo nên tínhlinh hoạt về hình dáng của xi măng khi sử dụng vào các công trình xây dựng

Phụ gia điều chỉnh phối liệu và phụ gia khoáng hóa: cho vào PL Trước khi chưa nung hình thành clinker

Phụ gia điều chỉnh phối liệu

Phụ gia giàu silic

Để điều chỉnh mô đun silicat trong trường hợp nguồn sét của nhà máy có hàm lượng SiO2 thấp, có thể sử dụng các loại phụ các loại phụ giacao silic Các phụ gia thường sử dụng là loại đất hoặc đá cao silic có hàm lượng SiO2 >80%

Phụ gia giàu silic đóng vai trò quan trọng trong sản xuất xi măngNgoài ra, ở những nơi có nguồn đất cao silic có thể sử dụng cát mịn (do cát ở dạng tinh thể) nhưng khả năng nghiền mịn sẽ khó hơn và SiO2 trong cát nằm ở dạng quaczit khó phản ứng hơn nên cần phải sử dụng kèm theo phụ gia khoáng hóa để giảm nhiệt độ nung clinker Lấy xỉ,tro đốt từ vỏ chấu để cc silic

Phụ gia giàu nhóm nhôm

Cũng dùng để điều chỉnh mô đun aluminat nhằm bổ sung hàm lượng

Al2O3 cho phối liệu trong trường hợp nguồn sét của nhà máy quá ít nhôm.Nguồn phụ gia cao nhôm thường là quặng boxit (ở Lạng Sơn; Cao Bằng, Lâm Đồng) có chứa Al2O3: 44-58% Cũng có thể sử dụng cao lanh hoặc tro xi nhiệt điện làm phụ gia bổ sung nhôm; nguyên liệu sản xuất xi măng; nhưng tỷ lệ dùng khá cao và hiệu quả kinh tế thấp hơn do phải vận chuyển khối lượng lớn đi xa

Phụ gia giàu sắt: Trong đất/ đá sét thường thiếu oxite sắt (Fe2O3) nên cần cho thêm quặng sắt vào phối liệu để sản xuất Clinker Portland

Thành phần: quặng chứa sắt cung cấp Fe2O3 phổ biến Xi pirit Lâm Thao (phế thải của công nghiệp sản xuất H2SO4 từ quặng pyrit sắt), quặngsắt (ở Thái Nguyên; Thanh Hóa, Quảng Ninh; Lạng Sơn), quặng laterit (ởcác tỉnh miền Trung; miền Nam)

Quặng pyrit sắt: FeS2

liệu quan trọng để sản xuất Clinker XM trong đó phổ biến hay dùng là các

quặng sắt

Tạo pha lỏng trong quá trình nung clinker, tạo khoảng C4AF

Phụ gia khoáng hóa: có thể sử dụng thêm một số loại phụ gia khoáng hoá

như quặng fluorit, còn gọi là huỳnh thạch (chứa CaF2), quặng phốtphorit (chứa

P2O5), quặng barit (chứa BaSO4), thạch cao (chứa CaSO4)

Mục tiêu 1 : Giảm giá thanh  tăng lợi nhuận.

+ Sử dụng phụ gia đầy (phụ gia trơ) là đá vôi đen (chủ yếu), đá vôi silic có màu đen, đá sét đen, bụi (của quá trình lọc tĩnh điện) để tăng sản lượng xi măng, giảm giá thành sản phẩm.

Phụ gia trợ nghiền:

+ Đá vôi đen gồm CaCO3 và SiO2 (thạch anh ẩn tinh và vi tinh).

+ Nguồn gốc: nhân tạo (bụi lọc tĩnh điện) và tự nhiên (các chất còn lại).

Đối với đá sét đen tỷ lệ sử dụng cũng bị hạn chế vì chúng chứa các khoáng vật sét thuộc nhóm mica (muscovit, xerixit) làm tăng

độ co ngót của bê tông, thông thường trong xi măng chỉ sử dụng tối đa 5%.

Mục tiêu 2 : Kéo dài thời gian đóng rắn để kịp tạo hình

+ Sử dụng phụ gia chủ yếu là thạch cao hạn chế tốc độ đóng rắn C3A, tăng độ bền cơ, chống thấm và dãn nở cho xi măng

+ Tỉ lệ trộn: hàm lượng clinker là 95-96% và hàm lượng thạch cao và các phụ gia khác chiếm 4-5%

Mục tiêu 3: Hiệu chỉnh thành phần.

+ Sử dụng phụ gia khoáng là khi thành phần phối liệu thiếu thì ta

bổ sung phụ gia

Cát: SiO2 > 85%, MKN <1,5% và ẩm < 5%

Boxit: SiO2 16-22,5%, Al2O3 + Fe2O3 44-58%, CaO 10-16%, MKN 15-20%

Quặng sắt (FeS2) chỉ dùng khi nguyên liệu thiếu Fe2O3

Mục tiêu 4 : Giảm ứng suất nhiệt trong bê tông khối lớn

+ Sử dụng phụ gia hoạt tính nhân tạo và tự nhiên.

+Tự nhiên: puzolan, diatomit, đất đá ong, tro núi lửa.

+Nhân tạo: xỉ lò cao, tro bay,cao lanh

Hoạt tính thuỷ lực của xỷ lò cao: xỷ luyện kim ở nhiệt độ thường cho dù dưới dạng bột nghiền mịn, chúng phản ứng rất chậm với nước, nhưng khi có mặt chất hoạt hoá (vôi, xi măng pooclăng,

sulfate, kiềm) tốc độ phản ứng tăng lên rõ rệt và hỗn hợp có tính chất kết dính.

Bên cạnh hai nguồn phụ gia hoạt tính chủ đạo là bazan và đá silic, các nhà máy xi măng hiện đang sử dụng các nguồn phụ gia khác như xỉ nhiệt điện Phả Lại và xỉ lò cao Thái Nguyên Tuy nhiên, việc sử dụng xỷ nhiệt điện Phả Lại gặp khó khăn chính là lẫn nhiều than quá lửa (tới 30%), khi sử dụng phải tuyển bằng phương pháp tuyển nổi

để tách than Sản phẩm có độ ẩm cao (15 - 20%) lại dính bết nên tỷ lệ

sử dụng bị hạn chế (tối đa 5%)

Xỷ lò cao Thái Nguyên đã được đưa vào sử dụng tại Công ty xi măng Hải Phòng, Bút Sơn đạt kết quả tốt.

Mục tiêu 5 : tăng tính linh động

Phụ gia siêu dẻo là loại phụ gia có thể làm giảm lượng nước

trong khi trộn hỗn hợp bê tông tươi rất nhiều, nhưng nó khác với

loại phụ gia giảm nước bình thường là nó không ảnh hưởng tới thời gian ninh kết của bê tông Bởi vậy nó có thể tạo ra các loại bê tông có độ linh động cao Thành phần hoá học của phụ gia này thường là các loại Melamine formaldehyde,Naphthalene

formaldehyde hoặc các loại khác.

Phụ gia siêu dẻo thường dùng với mục đích:

+Tăng tính linh động của hỗn hợp bê tông mà vẫn giữ tỷ lệ N/X

cố định.

+Tăng cường độ của bê tông bằng cách giảm lượng nước Thế

hệ phụ gia siêu dẻo đầu tiên có thể giảm nước được 25%, ngày nay

có loại giảm được 30% nước và có loại giảm được 40% nước.

Mục tiêu 6: chống ẩm

Sử dụng phụ gia kỵ nước là các phụ gia cải thiện tính chống thấm nước dưới áp lực của bê tông và chống ẩm bằng cách ngăn sự hấp phụ mao quản trong bê tông.Các chất kỵ nước, bao gồm các hỗn hợp của các nguyên liệu sau:

Gồm:

Các chất bột mịn (kieselguliv, bentonit, vôi béo, nhũ tương của chất dẻo).

Các muối axit béo (sterat – oleat…)

Các chất làm dẻo (polime, lignosulfonat)

Các sản phẩm khác (sulfat nhôm, chất keo nở phồng có gốc tảo biển)

Các chất tăng nhanh đông cứng: clorua, xút, trong trường hợp một trong các sản phẩm là một chất cuốn khí hoặc một chất làm chậm đông cứng.

Các chất kỵ nước tác động trước hết về mặt vật lý là bịt các lỗ rỗng và các ống dẫn nhỏ hơn vào các hạt rất nhỏ mà chúng chứa, hoặc là vào các sản phẩm kết tủa hoặc nở phồng Nhưng các chất kỵ nước chỉ có thể bịt được các lỗ rỗng, nếu chúng tương đối nhỏ

Chúng không thể làm kín được cho một loại bê tông xấu, phối hợp không tốt, có những lỗ rỗng lớn hoặc những chỗ không đồng nhất Các ứng dụng chính của phụ gia kỵ nước như sau:

– Sản xuất bê tông của các công trình thuỷ lợi: bể chứa, bể nước, kênh dẫn, bể bơi, tường móng, chỗ chữ nước, silô;

– Sản xuất vữa chống thấm: lớp phủ (ban công, hầm, gara, cầu, sàn nhà công nghiệp,…);

– Sản xuất vũa trát mặt ngoài, mối nối của khối xây, lớp phủ của ống dẫn cống, tuy nen.

Mục tiêu 7: chống thấm

Là loại phụ gia để giảm mức độ truyền dẫn hơi nước ẩm tiết ra trong dạng lỏng hay hơi nước từ trong bê tông hay đi qua bê tông Phụ gia chống thấm có thể tạo dưới dạng bột, hồ hay dạng lỏng

và có thể chứa vật liệu lấp kín lỗ rỗng hay vật liệu kỵ nước Các loại vật liệu chính trong cấp hạng vật liệu lấp kín các lỗ rỗng là: silicát của sôđa, nhôm sunfat hay kẽm sunfat, nhôm clorua và kẽm clorua Đây

là những chất lấp kín lỗ rỗng rất linh hoạt về mặt hoá học Hơn nữa, chúng cũng làm tăng tốc độ linh kết của bê tông và vì vậy tạo cho bê tông tính chống thấm tốt hơn ngay ở giai đoạn đầu

MODUL THÀNH PHẦN OXIDE

Gồm có 7 loại modul: Hệ số bão hòa vôi KH; Modul silicat MSi; Modul alumin MA; Modul thủy lực Ms; Modul bền hóa MB; Modul đóng rắn ME; Modulnhiệt lượng MK

Modul động rắn: khả năng động rắn của XM

Modul nhiệt lượng: lượng nhiệt tỏa ra

Hệ số bão hòa vôi K H

Hệ số bão hòa vôi KH biểu thị phần CaO tạo clinker từ phối liệu

Tính toán hệ số bão hòa vôi KH theo Kind:

Hệ số bão hòa vôi được tính theo giả thuyết ban đầu tạo khoáng C3A,

C4AF, CaSO4, C2S Sau cùng C2S tác dụng tiếp tục với phần CaO dư chuyển thành C3S Như vậy:

+ Hệ số bão hòa vôi KH = 1 là khí lí tưởng, có nghĩa là toàn bộ CaO trong phối liệu đã tạo thành khoáng trong chinker, không có CaO tự do, KH càng lớn, lượng C3S trong clinker càng lớn

+ KH = 0,82 – 0,95: CaO không chuyển hết thành C3S, mà luôn tồn tại CaO

tự do và một phần CaO tạo khoáng C2S

Al O Fe O



+ Tốt nhất là MSi trong khoảng 2,2 – 2,6

+ MSi càng cao (có thể 3 – 5) lượng SiO2 nhiều, xi măng có cường độ cao, chịu ăn mòn tốt, nhưng nhiệt độ nung cần tăng do lượng pha lỏng giảm

+ Giá trị MSi cũng có thể thấp hơn chỉ 1,5 – 2, lượng pha lỏng nhiều, thuận lợi cho quá trình kết khối clinker, nhưng dẫn tới tạo vòng trong lò nung

Modul alumin M A (modul nhôm)

Modul alumin MA có giá trị xác định lượng pha lỏng trong clinker, bên cạnh đo cũng cho ta biết được lượng khoáng alumoferit trong khoáng C4AF

Fe O



+ MA = 1,5 – 2,5 :Xi măng thông thường

+ Nếu MA = 0,637 thì Al2O3 và Fe2O3 chỉ vừa đủ tạo C4AF nghĩa là không thể có C3A về mặt lí thuyết và đây là loại xi măng mang tên xi măng Ferari, có nhiệt thủy hóa thấp, chậm đóng rắn và ít co ngót.

+ Nếu MA tăng, MS thấp xi măng giàu C3A đóng rắn nhanh, tỏa nhiệt nhiều, cần nhiều phụ gia để điều chỉnh tốc độ đóng rắn CaSO4.2H2O

+ Nếu MA > 0,637, lượng Al2O3 tạo C4AF còn dư lại trong clinker

+ Nếu MA < 0,637 trong clinker là dãy khoáng thành phần biến đổi, từ

SiO Al O Fe O



+ = 1,7 – 2,3: Xi măng thông thường

+ < 1,7: Xi măng không đủ cường độ





+ = 0,42 – 0.48: Xi măng thông thường

+ Modul bền càng cao, xi măng càng bền

Modul đóng rắn

3 2

%

%

E

C S M

+ < 0,5: Hàm lượng C2S quá nhiều, xi măng dễ bị rã

Modul nhiệt lượng

C S C AF





+ = 0,3 – 1,8: Xi măng thông thường

+ tăng, nhiệt thủy hóa của xi măng tăng

DIỄN BIẾN SẤY – NUNG – LÀM NGUỘI

-Phân biệt sấy cùng chiều và sấy ngược chiều :

+ Sấy cùng chiều là dòng khí nóng đi qua cùng chiều với dòng liệu nhập vào  dòng khí thổi qua liên tục mang hơi nước đi theo  người ta cho rằng hiệuquả sấy lúc này sẽ tốt hơn do nó đẩy hơi nước ra cùng lúc

+ Sấy ngược chiều là ngược lại với sấy cùng chiều  gặp vấn đề về trở lực cũng như hơi nước bay lên sẽ ngược trở lực với dòng liệu sấy  giảm hệ số tác dụng nhiệt

Nung và làm nguội

-Nung sẽ áp dụng vào giai đoạn : nung phối liệu để tạo thành clinker

-Phân biệt lò nung đứng và lò nung quay :

-Lò nung đứng bị gián đoạn

-Nhược điểm :

+ Chất lượng của xi măng không

tốt vì nhiệt cấp cho phối liệu không

đồng đều

+ Năng suất thấp do đổ từng mẻ

-Lò nung quay (khô) được gắn với bộ phận tiền nung

-Lò nung quay được nạp liên tục

và đẩy ra trên bang truyền -Có 2 loại : quay ướt, quay khô

+ Quay ướt :

+ Khả năng thu hồi vốn nhanh

+ Địa điểm đất đầu tư , nhà máy

linh hoạt do máy móc chiếm diện tích

tạo ra các khoáng C2S, CF, C4AF là

chủ yếu ngoài ra còn C5A, C5A3

t=1350-14500C tạo pha lỏng và

C3S xuất hiện

- Vùng làm nguội 1450-200°C

Không cần gắn bộ phận tiền nung

Phối liệu có độ ẩm cao  thoát nhiều hơi nước

Phối liệu đi vào trong lò nung luôn và trong quá trình vào lò với những vô tune nhiệt khác nhau

Lò dài, tốn diện tích, tốn nhiều năng lượng

 Sản sinh ra lượng hơi nước rất lớn  Gây ra trở lực trong quá trình truyền khối và truyền nhiệt  giảm năng suất của lò

+ Quay khô :

Gắn hệ thống tiền nung Kết khối, làm nguội ở qui mô công nghiệp

Clinker có thành phần khoáng đạt tiêu chuẩn

Tốn ít năng lượng, lò ngắn, đỡ tốn diện tích

Nhưng tốn nhiều năng lượng để nghiền

 Chất lượng sản phẩm sau quaykhô tốt hơn

-Hoạt động :+Vùng sấy : t > 100°C quá trình mất nước lý học

+Vùng đất to gần bằng 500°C Đất sét mất nước hóa học nên mất tính dẻo, các tạp chất hữu cơ trong đấtsét cháy hoàn toàn Nguyên liệu tơi ra

Chủ yếu là quá trình hạ nhiệt độ

ngay trong lò đứng vượt qua nhiệt độ

675°C là nhiệt độ tại đó  C2S → 

C2S Mà C2S không có tính kết dính

nên người ta cố gắng hạn chế sự có

mặt của nó

Nếu thành phần klinker chứa

nhiều  C2S thì chất lượng xi măng sẽ

giảm xuống

Vì vậy quá trình làm lạnh ở

675°C phải hạ nhiệt độ nhanh để

đảm bảo chất lượng xi măng Một

trong những nguyên nhân làm chất

lượng xi măng lò đứng kém xi măng

lò quay là vì công đoạn này

thành bột

+T=700°C : các nguyên liệu sống tách rời nhau  không có phản ứng xảy ra giữa các hạt

+T > 1200°C : pha lỏng hình thành

+ Vùng kết khối : t= 1450°C

1300-Tất cả các pha rắn chuyển thành lỏng trong đó xảy ra phản ứng:

C2S + CaO → C3S là khoáng chủ yếu của xi măng nhưng chỉ tạo ra trong pha lỏng

Vì vậy quá trình nung ở nhiệt độ

> 1350°C

Tại nhiệt độ 1450°C sự tạo thành

C3S xảy ra mãnh liệt

Quá trình nung kết thúc và chiếm từ 10-15% chiều dài lò

+Vùng làm nguội : t từ 1000 -800°C

Làm nguội có sự kết tinh C3A ,

C4AF trong pha lỏng Không xảy ra quá trình hóa lý

Đơn giản là quá trình làm nguội

để clinker ra khỏi lò có nhiệt độ giảm xuống nhiệt độ bình thường

Vùng này chiếm 10% chiều dài lò

BA LOẠI NHIÊN LIỆU RẮN – LỎNG- KHÍ

Trong quy trình sản xuất xi măng, nhiên liệu đóng một vai trò quan trọng, thậm chí có tính quyết định tới chất lượng sản phẩm cũng như quá trình tối ưu hóa sản xuất.

Tùy thuộc vào điều kiện cung cấp, các công ty xi măng sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau: dầu nặng (FO, MFO, DO, Mazut), khí đốt tự nhiên, các loại than hoặc hỗn hợp của chúng (than nâu, than mỡ, than antraxit ) và cả chất thải công nghiệp (săm lốp ô tô hỏng, bã thải cao su vụn)

VN đang sử dụng Có nguyên liệu lỏng thô, nhưng công nghệ của VN chưa có thiết bị sử dụng

Nhiệt trị là nhiệt tỏa ra trên 1 kí nhiên liệu, càng cao càng tốt

*Vậy nhiên liệu trong sản xuất xi măng có 3 dạng chính:

a/ Nhiên liệu rắn:

-Than đá, than nâu, than mỡ, than cốc (cho xi măng lò đứng), vỏ xe phế thải.

-Trong điều kiện Việt Nam hiện nay, than là nhiên liệu quan trọng nhất trong công nghiệp sản xuất xi măng

portland.

+Than là nhiên liệu chủ yếu dùng trong công nghệ sản xuất xi măng portland, do nó có ưu thế về giá

thành, lưu trữ và vận chuyển đơn giản hơn so với những loại nhiên liệu khác.

+Tro và ẩm trong nhiên liệu hoàn toàn không tham gia vào quá trình cháy Tuy nhiên ta cần chú ý rằng

lượng ẩm bay hơi chỉ có tác dụng vật lý nhưng lượng tro sẽ còn lưu lại trong thành phần clinker.

+Tro làm thành phần clinker không ổn định, giảm chất lượng.

+Thành phần hóa của than gồm các chất hữu cơ và vô cơ, ngoài ra lượng ẩm 2-15%.

+C, H, S là những thành phần cháy được trong than , thành phần các chất cháy được trong nhiên liệu càng nhiều thì lượng nhiệt tỏa ra khi cháy càng cao Tuy nhiên khi đánh giá chất lượng nhiên liệu người ta thường dựa vào thành phần C và H còn S là thành phần không mong muốn trong nhiên liệu.

+Thành phần hóa của nhiên liệu rắn thường không ổn định so với nhiên liệu dạng lỏng và khí.

-Trong những điều kiện cụ thể nhằm đảm bảo về vấn đề môi trường và tiết kiệm năng lượng, ta dùng nhiên liệu rắn khác là vỏ lốp xe thải Khi đó khoang đốt nhiên liệu sẽ có thiết kế riêng

-Nhiệt trị nhiên liệu than (có chất bốc 3 – 6%) khoảng 5500 – 6500 kcal/kg

b/ Nhiên liệu lỏng:

-Các loại dầu nặng, chủ yếu là dầu mazut,…

-Dầu mazut được trữ trong những bể chứa lớn Để phun vào lò cần được đốt nóng sơ bộ từ 50 o C đến 110 o C bằng

các thiết bị nồi hơi đặc biệt, hoặc được đốt nóng bằng lò điện trở nhằm giảm bớt độ nhớt của dầu, loại bỏ những tạp chất thô trước kh được bơm với áp lực cao vào lò nung clinker.

-Có thể dùng nhiên liệu lỏng chung với nhiên liệu rắn với lượng hạn chế hoặc dạng tận dụng nhiên liệu thải từ sản phẩm sản xuất khác.

-Nhiệt trị nhiên liệu dầu mazut khoảng 8000-11000 kcal/kg

c/ Nhiên liệu khí: (theo tìm hiểu thì dường như chưa được sử dụng ở Việt Nam).

-Phổ biến nhất là khí tự nhiên: Thành phần chính là CH 4 và C 2 H 6 (các khí propane, butane, pentane,… không đáng kể) Thành phần có thể có H2S và khí trơ như N2, He và khí CO2, tổng thành phần có thể lên tới 10%.

-Nhiệt trị tự nhiên cao, 8000 – 10000kcal/kg.

*Việc sử dụng loại nhiên liệu nào còn phụ thuộc vào các yếu tố cụ thể, quan trọng nhất vẫn là yếu tố kinh tế (giá ngành).

*Các chỉ tiêu kỹ thuật thông thường dùng để đánh giá nhiên liệu: nhiệt trị, hàm lượng chất bốc, tro, độ chịu lửa.

Ngoài ra, nhiều loại chất thải không nguy hại như trấu, vỏ hạt điều, dầu cọ, lốp xe cũ, cao su thải, giấy, gỗ thải, nhựa thải, bùn cặn sau xử lý nước thải chất thải vô cơ, xỉ, cát đúc khuôn, cát từ xưởng đúc thải bỏ cũng có thể là nguyên liệu và nhiên liệu góp phần bổ sung trong sản xuất xi măng.

-Than đá, dầu mỏ, khí tự nhiên là những nhiên liệu hóa thạch

Là một nguồn nhiên liệu quan trọng trong quá trình phát triển của thế giới hiện nay, nhiên liệu hóa thạch cũng có nhiều ưu, nhược điểm Một số ưu, nhược điểm quan trọng của nguồn nhiên liệu hóa thạch:

*Ưu điểm:

-Là nguồn năng lượng rẻ tiền và sẵn có.

-Thời gian khai thác nhanh, dễ sử dụng.

-Năng lượng phát ra từ nhiên liệu hóa thạch là khá lớn.

*Nhược điểm:

-Không có sự tái tạo.

-Nguồn tài nguyên đang ngày một cạn kiệt dần.

-Thải ra môi trường một lượng khói bụi và khí thải lớn (CO 2 ,SO 2 ,…) gây hiệu ứng nhà kính, mưa acid làm ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người.

khoáng giúp XM tăng cường độ

- Phân tích quá trình đóng rắn:

+ Về mặt hóa học: Các khoáng của xi măng Portland (XMP) phản ứng với nước

tạo các hydro-silicat canxi (CSH) hoặc các hydro-aluminat canxi (CAH), đây là những khoáng cho vữa và đá XMP cường độ Có thể phân phản ứng khoáng XM với nước

thành hai loại:

 Thủy hóa là phản ứng với nước không dẫn tới sự phân rã chất ban đầu.

 Thủy phân là quá trình phản ứng với nước dẫn tới sự phân hủy chất ban đầu.

Thường gọi là quá trình hydrat của XMP Quan điểm về cơ chế và sản phẩm các quá trình còn nhiều vấn đề không thống nhất.

+ Về mặt lý học: Cấu trúc tinh thể các khoáng biến đổi trong một loạt quá trình

hòa tan – kết tinh, tái kết tinh tạo cấu trúc keo, gel… khối bột XM chuyển từ dạng hồ vữa dẻo có thể tạo hình (đổ khuôn), cường độ tăng dần thành khối đá XM bền vững.

Thể tích của khối XM sau khi hydrat hóa tăng hơn nhiều so với thể tích XM ban đầu (khoảng gấp đôi, trong đó khoảng 28% cấu trúc gel, phần còn lại là pha rắn thực).

 Quá trình hydrat hóa từng khoáng XMP riêng biệt

Quá trình thủy phân khoáng C 3 S

Khoáng C 3 S bị thủy phân theo sơ đồ phản ứng:

- Nếu nhiều nước:

3CaOSiO 2 + mH 2 O = xCaOSiO 2 nH 2 O + (3-x)Ca(OH) 2

- Nếu thiếu nước (tỷ lệ nước: khoáng C 3 S = 0,4:0,7, thời gian 1:1,5 năm, lượng nhiệt tỏa ra khoảng 330:335 kJ/kg C 3 S, thể tích riêng tăng khoảng 90%): 2(3CaOSiO 2 ) + 6H 2 O = 3CaO2SiO 2 3H 2 O + 3Ca(OH) 2

Tùy điều kiện phản ứng, mà sản phẩm hydrat rất khác nhau (x và n khác nhau):

- Ở nhiệt độ thường, trong môi trường bão hòa hoặc quá bão hòa Ca(OH) 2 , sản phẩm hydrat sẽ là:

C 2 SH 2 – (1,7-2)CaOSiO 2 (2-4)H 2 O

- Khi lượng Ca(OH) 2 vừa đủ, sản phẩm sẽ là:

CSH(B) – (0,8-1,5)CaO.SiO 2 (0,5-2,5)H 2 O + Ca(OH) 2

- Ở nhiệt độ 80:120 o C, xuất hiện C 2 SH(B)

- Ở nhiệt độ 120:175 o C, xuất hiện C 2 SH(A) + C 2 SH(C) + C 3 SH 2

- Ở nhiệt độ >200 o C , sản phẩm phản ứng chỉ là C 2 SH 2

Tốc độ thủy phân chậm trong môi trường Ca(OH) 2 , C 3 A Tốc độ tăng nhanh khi có CaCl 2 , các clorit khác, bromit, nitrit, sunfat và carbonat kiềm, thạch cao Các ion Al 3+ , Mg 2+ , Ba 2+ , Ti 4+ … trong thành phần tạo dung dịch rắn với C 3 S (alit) làm biến dạng ô mạng tinh thể C 3 S, tăng tốc độ thủy hóa Cơ chế ảnh hưởng tới tốc

độ phản ứng được giải thích do ảnh hưởng tới thời gian cảm ứng tạo mầm tinh thể các pha hydrat.

Các CSH chiếm khoảng 50:60% thể tích pha rắn trong đá XM Ảnh tinh thể CSH chụp trên kinh kiển vi điện tử quét rất dễ lẫn với pha vô định hình.

Quá trình thủy phân khoáng C 2 S

Tốc độ phản ứng của C 2 S với nước chậm hơn C 3 S nhiều, sản phẩm là các hydro silicat canxi, nhưng không tạo ra Ca(OH) 2

2CaOSiO 2 + mH 2 O = 2CaOSiO 2 mH 2 O (thông thường m = 4)

Nhiều tác giả khác cho rằng sản phẩm phản ứng luôn chứa lượng Ca(OH) 2

nhất định Theo S,Brauner và D.Cantro, khi tỷ lệ khối lượng nước: C 2 S = 0,7, sau 2 năm chỉ 85% C 2 S thủy hóa, sản phẩm phản ứng là:

2(2CaOSiO 2 ) + 3H 2 O = 3,3CaO2SiO 2 2,3H 2 O + 0,7Ca(OH) 2

Lượng nhiệt tỏa ra 250:290 kJ/kg C 2 S, thể tích riêng tăng khoảng 96%.

Thành phần hóa các sản phẩm hydro silicat canxi (CSH) trong phản ứng C 2 S với nước phụ thuộc vào điều kiện phản ứng Khi lượng nước nhiều ( tỷ lệ nước:

C 2 S = 50:1), sản phẩm ban đầu ghi nhận được là CSH tới C 1,65 SH x sau 1,5h mức thủy hóa 20:30%, hệ số tỷ lượng của C là 1,65:1,7 Nhiệt độ càng tăng, hệ số tỉ lượng tăng, có thể tới 2 Các tinh thể CSH dạng hình kim tạo lớp vỏ bao quanh các tinh thể C 2 S Mức thủy hóa sau 28 ngày đêm cũng chỉ khoảng 30:50%.

Các oxit tạo dung dịch rắn với C 2 S như BaO, P 2 O 5 , Cr 2 O 3 , Fe 2 O 3 , Na 2 O… làm tốc độ phản ứng tăng lên nhiều so với -C 2 S nguyên chất Tốc độ thủy hóa

C 2 S cũng tăng trong dung dịch có CaSO 4 hoặc CaCl 2 , do tạo 3CaOAl 2 O 3 3CaCl 2

(10-12)H 2 O (hydro clo aluminat canxi).

Quá trình thủy hóa khoáng C 3 A

Sản phẩm thủy hóa khoáng C 3 A là các hydro-aluminat canxi với thành phần khác nhau, tùy điều kiện phản ứng.

Phương trinh chung có thể viết:

3CaOAl 2 O 3 + nH 2 O = 3CaOAl 2 O 3 nH 2 O

Phản ứng tỏa nhiệt mạnh, khoảng 865:1100 kJ/kg C 3 A.

Ở nhiệt độ thường, ban đầu tạo sản phẩm trung gian 2CaOAl 2 O 3 8H 2 O và 4CaOAl 2 O 3 13H 2 O không bền, chuyển dần thành 3CaOAl 2 O 3 6H 2 O Thể tích riêng tăng khoảng 66,63%.

Dãy phản ứng tóm tắt như sau:

2C 3 A + 21H  C 4 AH 13 + C 2 AH 8  2C 3 AH 6 + 9H  C 3 A + CH + 12H 

C 4 AH 13

Các sản phẩm thủy hóa tiếp theo của C 3 A như C 4 AH 13 và CAH 18 hòa tan rất nhanh (mức thủy hóa 70:80% chỉ sau một ngày đêm), làm XM đóng rắn nhanh và thời gian ninh kết ngắn (chỉ vài phút) Vì vậy phải dùng thạch cao CaSO 4 2H 2 O làm chậm quá trinh hòa tan C 3 A Hàm lượng phụ gia thạch cao trong XMP phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng khoáng C 3 A.

Thạch cao tác dụng với C 3 A tạo khoáng ettringhit (dạng kim hoặc thoi) bao quanh bề mặt làm C 3 A khó hòa tan hơn, thể tích riêng tăng khoảng 120%:

3CaOAl 2 O 3 + 3CaSO 4 2H 2 O + 26H 2 O = 3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O (ettringhit)

Nếu lượng SO4 2- không đủ, các khoáng ettringhit mới tạo thanh sẽ tác dụng với hydro-aluminat canxi tạo hydro-sunfo-aluminat canxi kiềm thấp:

2(3CaO6Al 2 O 3 ) + 3CaOAl 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O + 10H 2 O =

- Ở nhiệt độ thấp (<25 o C), các khoáng C 12 A 7 và C 11 A 7 CaF 2 hydrat hóa tương

tự như C 3 A: sản phẩm ban đầu là và C 3 AH 6 , sau đó tái kết tinh tạo C 3 AH 6 Nhiều nghiên cứu chỉ ra sự tồn tại Al(OH) 3 trong cả hai trường hợp trên Hợp chất

3(CaOAl 2 O 3 )CaSO 4 thủy hóa rất nhanh.

Khoáng C4AF thủy phân theo phương trình:

4CaO Al O Fe Og g  m  3CaO Al O 6H O CaO Fe O mg g  g

Do trong XM luôn có thạch cao,tiếp tục xảy ra phản ứng:

3CaO Al O 6H O 3CaSO 2H O 23H O 3CaO Al O 3CaSO 31H Og g  g   g g g

Nếu lượng thạch cao ít, sản phẩm phản ứng sẽ là:

Sự thủy hóa các thành phần khác trong clinker XMP:

Các thành phần khác trong clinker XMP cũng tham gia phản ứng hydrat hóa, ở những mức độ khác nhau đều ảnh hưởng tới tính chất của XM.

Trước hết các khoáng CaO tự do và MgO tự do chưa phản ứng hết trong clinker phản ứng:

Các pha chứa kiềm như K 2 SO 4 , Na 2 SO 4 , NC 8 A 3 , KC 8 A 3 và kiềm trong pha thủy tinh hòa tan rất nhanh tạo dung dịch giàu ion K + , Na + , (OH) - làm giảm lượng Ca 2+ , và

do đó, khó kết tinh những hydro silicat canxi CSH với hàm lượng canxi cao Sự hình thành CSH với hàm lượng CaO thấp làm cường độ đá XM giai đoạn đầu tương.

Pha thủy tinh nhiều thành phần trong clinker cũng tham gia phản ứng thủy hóa rất mạnh Do hoạt tính cao, pha thủy tinh dễ hòa tan, sau đó kết tinh Sản phẩm hydrat hóa chính của pha thủy tinh trong thành phần clinker XMP thường là các sản phẩm của các alumo ferit canxi:

2 3 2 3 2

3CaO Al O Fe O 6H Og g g

Và hydro granat với công thức:

3CaO (Al,Fe) O xSiO (2 6)H Og g 

Các tinh thể này tạo thành ở nhiệt độ thường, còn ở nhiệt độ cao (100200 o C) lại

bị hòa tan.

Các oxit khác như P 2 O 5 (0,20,5%), Cr 2 O 3 , BaO (0,52%), TiO 2 , Mn 2 O 3 tạo dung dịch rắn trong clinker XMP cũng có tác dụng tăng mức hoạt hóa, làm tốc độ hòa tan clinker vào nước tăng, nhờ đó, cường độ ban đầu của đá XM tăng.

Ảnh hưởng của nhiệt độ tới quá trình hydrat hóa:

Quá trình hydrat hóa clinker XMP tỏa nhiệt làm nhiệt độ của khối vữa XM Nhiệt độ tăng không chỉ ảnh hưởng tới sự tạo ứng suất trong khối vữa XM, mà còn ảnh hưởng nhiều tới tốc độ và sản phẩm hydrat hóa.

Trong khoảng 25100 o C, nhiệt độ tăng sẽ làm tăng sẽ làm tăng tốc độ thủy hóa

và tăng tốc độ đóng rắn XM Điều này được áp dụng vào kỹ thuật thủy nhiệt (hấp nóng trong hơi nước và áp suất) với các sản phẩm XM hoặc bê tông đúc sẵn Khi nhiệt

độ tăng trong khoảng nhiệt độ này, thành phần hóa của sản phẩm hầu như không biến đổi Khi nhiệt độ tăng, quá trình tái kết tinh tăng, kích thước tinh thể biến đổi rất mạnh Các gel tobemorit chuyển vào pha tái kết tinh, một phần tạo tinh thể Ca(OH) 2

có kích thước rất lớn làm giảm độ bền cơ của đá XM, so với khi kết tinh ở nhiệt độ thấp.

Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG KHÍ, NƯỚC, ĐẤT TRONG SX XM

Ô nhiễm môi trường khí trong sản xuất xi măng

Nguyên nhân phát sinh

Quá trình tạo ra

Do phản ứng oxi hoá CO thành

CO 2 trong điều kiện dư.

Phân hủy CaCO 3

CaCO 3 → CaO +CO 2

Đốt cháy hợp chất hữu cơ:

Sức khỏe: gây độc đối với

cơ thể người.

Kinh tế và môi trường: ảnh hưởng tới khí hậu trái đất do hiệu ứng nhà kính, làm trái đất nóng lên.

hoàn toàn của

Xảy ra trong quá trình nung

CO vào máu cản trở tuần hoàn

nguyên liệu.

Phát sinh từ thiết bị nung clinker (than cháy không hết), nguyên liệu chứa carbon, điều kiện cháy thiếu

oxygen, ở nhiệt

độ nhỏ hơn

680 0 C

trong thiết bị nung clinker do nhiên liệu và than cháy chưa hết:

2C + O 2 → 2CO

máu, gây đau đầu, chóng mặt

do CO có ái lực mạnh với hồng cầu (hemoglobin) làm giảm khả năng vận chuyển

O 2 của máu.

hỗn hợp khí cháy clinker, lượng

NO x tăng theo nhiệt độ từ

1200 0 C.

Môi trường khí lò.

Sự hồi lưu kiềm tăng nhanh theo nhiệt độ nung trong môi trường khử.

Nhiệt độ không khí thứ cấp (gió hai).

Trong hỗn hợp nhiên liệu

có N 2

N 2 + O 2 → 2NO

N 2 + 2O 2 → 2NO 2

Mặc dù ngưỡng phơi nhiễm NO 2 thấp nhất nhưng có tác động lên chức năng phổi.

NO x có tính acid, là nguyên nhân gây ăn mòn hoá học các thiết bị.

H 2 S Sinh ra chủ

yếu ở khu vực lò nung, do cháy nhiên liệu,

Sinh ra trong lò nung đốt cháy pirit sắt

và đất sét:

Ở nồng độ cao H 2 S làm thần kinh, khứu giác bị

tê liệt hoàn toàn.

nguyên liệu chứa lưu huỳnh (FeS 2 , đất sét) trong môi trường thiếu

O 2 (khả năng sinh ra H 2 S thấp)

FeS 2 → FeS+

S

S + H 2 →

H 2 S Sinh ra trong quá trình oxi hoá lưu huỳnh trong nguyên liệu và nhiên liệu:

4FeS + 7O 2

→ 2Fe 2 O 3 + 4SO 2

Hình thành

do phân huỷ muối sulfate 2CaSO 4 → 2CaO + 2SO 2 +

O 2

Mất ý thức, ngừng thở thậm chí tử vong khi nồng độ 800- 900ppm.

FeS 2 tạo ra các

SO 2 và SO 3 Lượng khí này làm tăng mức luân chuyển trong lò, khi nguội phản ứng với kiềm tạo muối sulfate rồi

có thể phân hủy muối sulfate

SO 2 ảnh hưởng đến hệ hô hấp và chức năng của phổi.

Gây ra hiện tượng mưa acid Gây hư hỏng các chi tiết máy.

Tỉ lệ nhập viện do bệnh tim tăng cao khi nồng

độ SO 2 cao.

(C 2 H 5 ) 4 P

b

Có nguốn gốc trong nhiên liệu đốt dạng lỏng.

Sinh ra trong các động cơ dạng lỏng.

Tác động đến

hệ thần kinh, ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp protein, sự cân bằng năng lượng của tế bào.

Đioxin Hình thành

từ quá trình cháy nhiên liệu nếu điều kiện không tốt.

Tận dụng

Hình thành với sự có mặt của các chất hữu cơ, tác nhân clo hóa ở

khoảng nhiệt độ

Suy giảm khả năng miễn dịch của cơ thể.

Gây biến đổi gen.

Ảnh hưởng

một số nguyên liệu như dầu thải,

vỏ ruột xe, mùn cưa, cặn bùn thải

200-450 0 C xấu lâu dài đến

hệ sinh thái và các thế hệ sau này.

rất nhiều quá trình sản xuất xi măng: nổ mìn, lấy đá, khai thác đất sét, nghiền nguyên liệu, nghiền xi măng, vận chuyển, nung, …

Bụi lơ lửng trong không khí khi hút vào sẽ gây các bệnh về phổi.

Bụi khi sa lắng xuống mặt đất và nước, lâu dần làm hỏng đất trồng, suy thoái

hệ thực vật [1].

Cách khắc phục: chúng ta có thể hình thành quy trình xử lí khí thải nhà máy xi

măng thông qua ba giai đoạn:

Giai đoạn 1: trước khi khí thải rời lò quay, để loại bỏ NO x sử dụng phương pháp SNCR dung môi được bơm từ bể chứa đến các vòi phun, dung môi dạng sương mù phun trực tiếp với dòng khí thải Dung môi hay dùng nhất để khử NO x là amoniac (NH 3 ), hoặc ure [CO(NH 2 ) 2 ] Sản phẩm cuối cùng của phản ứng là N 2

Giai đoạn 2: khí chứa bụi được hút vào thiết bị lọc bụi túi vải Tại đây khí và các hạt sẽ bị giảm vận tốc dẫn tới các hạt tỷ trọng lớn sẽ rơi xuống dưới Các hạt bụi nhỏ hơn sẽ bám trên bề mặt của túi lọc Quá trình làm sạch túi lọc thực hiện rung, giũ túi Các hạt bụi bám trên bề mặt túi rơi xuống dưới Lượng bụi bị giữ lại sẽ được thu hồi quay lại quy trình sản xuất.

Giai đoạn 3: dòng khí sau khi đi qua thiết bị lọc bụi đến tháp hấp thụ nhiều tầng chứa than hoạt tính Khí SO 2 và các chất ô nhiễm còn lại sẽ bị giữ lại trong lớp than

hoạt tính, khí sạch được dẫn ra khí quyển Sau một thời gian sử dụng than hoạt tính

sẽ bão hòa, lúc đó than sẽ được hoàn nguyên [2]

Về giảm tác hại của bụi, cần rút ngắn đường vận chuyển khi thiết kế, vận chuyển nguyên liệu phải có các thiết bị có vỏ che kín Tất cả các thiết bị sinh bụi đều lắm máy khử bụi thích hợp tùy theo kích thước của hạt bụi:

Cấp hạt thô: kích thước bụi lớn hơn 100µm, còn được gọi là lọc bụi sơ bộ có thể dùng phương pháp lọc bụi túi sau đó dùng phương pháp quán tính.

Cấp hạt bụi lọc trung bình:10-100µm, tách bụi theo phương pháp quán tính Cấp lọc tinh: hạt bụi nhỏ hơn 10µm, nồng độ bụi sau lọc còn 1-3mg m ∙ -3 có có thể dùng phương pháp lắng tĩnh điện [3] X

Ô nhiễm môi trường nước trong sản xuất xi măng

Nguồn nước thải phát sinh từ quá trình sản xuất xi măng:

Quá trình vệ sinh máy nghiền nguyên liệu, nước thải này có nhiều tạp chất rắn, trong đó có các kim loại có trong đất.

Quá trình nghiền than có hàm lượng cặn lơ lửng cao, nhiều tạp quặng như pirit Nước thải từ quá trình làm nguội clinker, làm nguội thiết bị nghiền nguyên liệu

và nghiền xi măng, nước lò hơi, …

Nước thải nước rửa thiết bị, vệ sinh bãi chứa dầu.

Nước thải phát sinh từ hoạt động sinh hoạt: nước thải rửa sân, tưới sân, khử bụi, khu nấu ăn, …

Các biện pháp xử lý nước thải phát sinh từ sản xuất xi măng:

Đối với nước thải sinh hoạt chứa các chất hữu cơ (carbonhydrate, protein, lipid,

…) là các chất dễ bị sinh vật phân hủy nên ta xử lý bằng các biện pháp sinh học Trong các bể tự hoại các chất thải rắn, các chất hữu cơ phân hủy yếm khí Đây được coi là phương pháp thích hợp nhất do nước thải sinh hoạt không nhiều, chi phí vận hành thấp, dễ vận hành, hiệu quả xử lý cao; nồng độ bùn vi sinh cao giúp cho bể xử lý hạn chế được các sự cố trình trạng nổi bùn như các bể truyền thống và cũng có thể sử dụng bùn vi sinh để làm phân bón cho cây trồng.

Đối với nước thải ở khu vực sản xuất thì do trong công nghệ sản xuất xi măng Portland không chứa những chất thải có độc tính cao, hàm lượng chất hữu cơ thấp Thành phần chính cần xử lý trong nước thải là chất thải rắn hệ keo (đất, cát, bụi xi măng) rất khó lắng Biện pháp xử lý thích hợp nhất là xây dựng các hố ga đường thoát nước thải nhằm lắng chất thải rắn Vì thế ta nên thường xuyên kiểm soát và làm vệ sinh định kỳ hệ thống ga.

Đối với các nước thải chứa dầu trước tiên ta phải có hệ thống tách dầu trước và tiếp tục xử lý phần còn lại của nước thải tùy thuộc vào loại nào [4] X

Ô nhiễm môi trường đất trong sản xuất xi măng

Bên cạnh những ô nhiễm từ khí thải, nước thải thì trong quá trình sản xuất xi măng còn có chất thải rắn từ bụi xi măng sa lắng xung quanh khu vực sản xuất Cặn xi măng trong quá trình vệ sinh các silo chứa Vỏ bao bị hư hỏng gây tồn tại các kim loại nặng vào môi trường đất như Cr, Pb, Hg, Ti, Cd, Se, Sn, Zn, …

Trong số các kim loại trên, hiên nay Cr là vấn đề phải quan tâm nhất Khi hít thở không khí chứa Crom (20-30 mg Nm ∙ 3 ) có thề gây tổn thương cấp tính đường hô hấp như hắt hơi, viêm ũi, viêm phế quản, … Khi tiếp xúc với da các hợp chất Crom gây dị ứng, viêm da khó chữa trị.

Các hợp chất chứa Cr trong sản xuất xi măng portland phát sinh chủ yếu từ các loại gạch chịu lửa crom- mahetit, từ bi nghiền bị mài lẫn trong nguyên liệu (vật liệu làm bi nghiền là hợp chất chứa crom đến 36%), Cr bị lẫn trong nguyên liệu Cơ thể tiếp xúc với Crom có thể từ những viên gạch rắn hoặc theo khói lò

Biện pháp là xu hướng dùng gạch và thép nghiền không chứa Crom đang được quan tâm

A BT XI MĂNG SLIDE 58, 59, 60, 61

Các dạng bài tập về gốm (thô/mịn)

1.Tính toán phối liệu xương gốm

1.1.Tính toán phối liệu xương gốm thô:

a) Bài phối liệu sản suất gạch:

Đối với sản xuất gạch, bài phối liệu thường là sự trộn lẫn hai loại đất sét có thành phần

cỡ hạt khác nhau Tỉ lệ của 2 loại đất sét này phụ thuộc vào loại sản phầm và có thể tích toán bằng giản đồ Winkler và qui tắc đòn bẩy

Ví dụ 1: Tính phối liệu sản xuất gạch từ hai loại đất sét có thành phần cỡ hạt trong bảng

sau:

b) Tính lượng nguyên liệu làm nhẹ trong sản xuất gạch:

Hiện nay yêu cầu gạch phải có xương nhẹ và xốp để giảm khối lượng thể tích

tăng khả năng cách nhiệt và giảm tiêu tốn năng lượng Xương có độ xốp do thêm vào các nguyên liệu làm nhẹ (nguyên liệu xếp nhẹ hay nguyên liệu cháy, khi nun sẽ cháy và để lại lỗ xốp) Lượng nguyên liệu làm nhẹ cần dùng để giảm khối lượng thể tích của xương được tính theo công thức:

Ví dụ 2: Tính lượng bột cưa cần để làm nhẹ xương từ T = 1900kg.m -3 xuống  S = 1500kh.m -3 Xương khi làm nhẹ sẽ giảm độ co từ S T = 6,9% xuống S S = 5,7% Các thông số của bột cưa:  N = 750kg.m -3 ,  N = 1% và khối lượng thể tích của bột cưa là 250kg.m -3

1.2.Tính toán phối liệu xương gốm mịn

a) Chuyển thành phần hóa các hợp chất silicat từ phần khối lượng

(PKL) sang phần trăm khối lượng (% KL):

xi= ��.100%

∑ ��

b) Xác định thành phần hóa của xương sau khi nung:

Theo % khối lượng ta có công thức:

xi = 100� � 100−��

Theo phần khối lượng:

x i = 100� �

∑ ��−��

c) Tính toán thành phần khoáng hợp lý:

Ví dụ 3: Xác định thành phần khoáng hợp lí của đất sét có thành phần hóa (% khối

lượng) như sau:

SiO 2 Al 2 O 3 +TiO 2 CaO MgO Fe 2 O 3 Na 2 O K 2 O MKN

Ví dụ 4: Tính thành phần khoáng hợp lí của cao lanh A, tràng thạch B và pegmatit C có

thành phần hóa (theo % khối lượng) như bảng sau:

d) Tính bài phối liệu khi biết thành phần hóa của nguyên liệu:

Ví dụ 5:Tính thành phần khoáng hợp lý của cao lanh có thành phần hóa học theo %

khối lượng như sau:

Biết rằng MgO, Fe 2 O 3 và CaO là tạp chất trong cao lanh (không tồn tại dưới dạng cấu tử độc lập) Trường hợp này các phần khối lượng của chúng được cộng chung vào với phần khối lượng của cao lanh

Ví dụ 6: Tính bài phối liệu sứ cứng có thành phần khoáng là T = 50%, Q = 24% và F =

26% khối lượng Nguyên liệu có thành phần hóa như trong bảng 1.6 trong ví dụ 2, phần

1.1.2.c Ngoài ra, để điều chỉnh tính chất công nghệ của phối liệu, theo kinh nghiệm thực tế

người ta thêm vào 8% đất sét (có thành phần khoáng T =

94,05%, Q = 4,15% và F = 1,8%) và 3% xương nghiền (có thành phần khoáng T = 50%, Q = 25%

và F = 25%)

g) Tính bài phối liệu biết thành phần hóa của xương và nguyên liệu:

Ví dụ 7: Tính bài phối liệu biết thành phần hóa của xương và nguyên liệu như bảng sau:

(Biết bài phối liệu dùng 30% đất sét có khả năng tạo hình tốt)

2 Tính toán nhiệt độ nung của xương

Ví dụ 8: Tính nhiệt độ chịu lửa của đất sét có thành phần hóa như sau (tính theo % khối

lượng) :

SiO 2 Al 2 O 3 CaO MgO Fe 2 O 3 Na 2 O TiO 2 MKN

NGUYÊN LIỆU GẦY

NGUYÊN LIỆU GẦY – NGUYÊN LIỆU KHÔNG DẺO

Nguyên liệu gầy có chức năng điều chỉnh độ dẻo của phối liệu sao cho thích hợp

nhất, ngoài ra còn làm tăng mức độ đặc khít, tăng độ bền Với những chức năng trên, nguyên liệu gầy được chia thành: nguyên liệu đầy, nguyên liệu trợ dung và nguyên liệu làm nhẹ.