BÀI GIẢNG môn học kỹ THUẬT sản XUẤT CHẤT kết DÍNH

Bao gồm: chất kết dính trên cơ sở có thành phần chủ yếu lúc nghiền là vôi và phụ gia hoạt tính, vôi thủy, xi măng La Mã đá dolomite pha sét và các chủng loại xi măng porland XMP.. Bảng c

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

Có nhiều cách phân loại khác nhau, tuy nhiên thường dùng là:

1.1 PHÂN LOẠI THEO TÍNH NĂNG SỬ DỤNG:

Trong xây dựng cơ bản, người ta thường chia làm 2 loại:

+ Chất kết dính sử dụng trong môi trường không khí - chất kêt dính bền không khí: chỉ sử dụng để xây những công trình trên mặt đất Gồm có các loại như: vôi tôi, vôi nghiền, chất kết dính thạch cao

+ Chất kết dính thủy lực: được sử dụng ngay cả trong môi trường không khí khô, không khí ẩm, môi trường ẩm và nước Bao gồm: chất kết dính trên cơ sở có thành phần chủ yếu lúc nghiền là vôi và phụ gia hoạt tính, vôi thủy, xi măng La Mã (đá dolomite pha sét) và các chủng loại xi măng porland (XMP)

1.2 PHÂN LOẠI TRÊN CƠ SỞ THÀNH PHẦN GỐC:

1.2.1 Xi măng porland các loại: trên cơ sở xi măng porland làm gốc lúc nghiền pha

thêm phụ gia tạo nên xi măng porland + phụ gia lúc nghiền

+ Xi măng porland thường: không pha phụ gia nào trừ thạch cao làm phụ gia điều chỉnh tốc độ ninh kết

+ Xi măng porland - xỉ lò cao (gọi tắt là xi măng porland xỉ): lúc nghiền ngoài thạch cao còn pha thêm 30-70% xỉ hoạt hoá lò cao

+ Xi măng porland – puzouland: lúc nghiền có pha thêm 20-40% phụ gia hoạt tính thiên nhiên hay nhân tạo (trepen, đất sét nung hoạt hóa, đá bazan xốp, …)

+ Xi măng porland – tro xỉ than: pha thêm 10-20% tro xỉ than lúc nghiền

+ Xi măng porland – carbonate: pha thêm 15-30% đá carbonate canxi hay đá dolomite lúc nghiền (nếu thay đá bằng cát thạch anh thì được gọi là xi măng porland cốt liệu mịn)

+ Xi măng porland màu các loại:

* Khi nghiền pha thêm quặng màu thiên nhiên (như màu đỏ, vàng, đen)

+ Vôi tôi: chủ yếu là vôi canxi do nung đá vôi tạo nên

+ Vôi canxi, vôi thủy, vôi dolomite nghiền mịn làm vữa vôi khô có thể vận chuyển xa được

+ Vôi carbonate (vôi nghiền): lúc nghiền pha thêm 10-20% đá vôi sống hay lúc nung vôi lõi còn sống đem nghiền tạo nên trong thành phần vôi nghiền chứa nhiều đá sống thành vôi carbonate

+ Chất kết dính vôi, xỉ lò cao hoạt hóa tuỳ thành phần có thể gọi là xi măng vôi, xỉ lò cao, xi măng xỉ không chứa clinker, xi măng sulfate-xỉ lò cao Tùy loại vôi có thể gọi thêm đúng thành phần như sau:

* Chất kết dính vôi canxi - xỉ lò cao

* Vôi dolomite - xỉ lò cao

* Chất kết dính vôi – sét hoạt hóa, bao gồm:

Vôi canxi – sét hoạt hóa Vôi dolomite – sét hoạt hóa Vôi thủy – sét hoạt hóa Vôi đá dầu – sét hoạt hóa: tạo thành từ việc pha vào vôi đá dầu đã nghiền (sau khi đã nung ở nhiệt độ > 12000C) từ 30-40% đất sét hoạt hóa sẽ cho ta chất kết dính mác cao mang tên gọi là Kulerơmit

Sét hoạt hoá: là các loại gạch, ngói, đất sét nung non lửa tạo nên, trước đây gọi là vôi - đất puzouland đã hoạt hóa hay gọi tắt là vôi – puzouland (về bản chất vẫn là vôi + đất nung ở 600-8000C)

Vôi đá dầu: là đá carbonate chứa dầu hay các tạp chất cháy khi nung ở nhiệt độ lớn hơn 12000C

* Chất kết dính vôi – tro xỉ than:

Vôi can xi – tro xỉ than

Tro xỉ than: bản chất thành phần như sét hoạt hóa, ngoài ra còn tùy thiết

bị đốt than, thiết bị tháo xỉ làm cho xỉ than có một phần mang tính chất xỉ hạt xốp nhẹ

Bảng chất lượng các loại chất kết dính gốc từ vôi

Vôi tôi Vôi nghiền Vôi carbonat Vôi – sét hoạt hóa Vôi – tro xỉ than Vôi thủy

2.1 NGUYÊN LIỆU:

Ta chỉ xét những nguyên liệu chính để sản xuất chất kết dính như:

+ Đá vôi canxi, đá dolomite, đá vôi sét, đá dầu,…

+ Đất sét có thể hoạt hóa thành phụ gia hoạt tính (gọi là sét hoạt hóa)

+ Xỉ lò cao

2.1.1 Đá carbonate: gồm đá vôi canxi, đá dolomite, đá vôi sét, san hô, sò hến,….Có

nhiều cách phân loại đá carbonate, có thể:

❖ Theo tạp chất chứa trong đá:

Loại CaCO3 MgCO3 Tạp chất sét

❖ Trong sản xuất vật liệu xây dựng:

Loại CaCO3 MgCO3 Tạp chất

sét

Ứng dụng

A >93 4 3 Công nghệ hóa chất, vôi béo để tôi, XMP

❖ Theo cấu trúc đá:

+ Đá vôi thể rất cứng có Rmax> 3000 kg/cm3+ Loại cứng chắc 2001200 kg/cm3

+ Loại cứng trung bình 100200 kg/cm3+ Loại mềm 20200 kg/cm3

❖ Theo kết cấu và xuất xứ, ta thấy có các loại đá vôi:

+ Đá vôi canxi loại tảng chắc, đặc

+ Đá vôi canxi loại tổ ong xốp như đá túp

+ Đá vôi canxi loại mềm như đá phấn

+ Đá vôi canxi loại sò hến

+ Đá vôi canxi loại san hô

+ Đá dolomit chắc tảng

+ Đá dolomit loại cát sạn vụn tơi như đá dăm hay cát mịn, cát thô

❖ Phân tích theo bản chất CaCO3 (cấu trúc):

-Canxit: phổ biến, mạng giống NaCl: trong đó Ca2+ thay cho Na+ , CO32- thay Cl- -Aragonit: ít gặp, mạng tinh thể hexa (gồm 2 khối đáy lục giác chồng lên nhau trong mạch cấu trúc đôi khi Ca2+ một phần bị thay thế bởi Zn2+,Pb2+ hay Zr2+) gặp trong san hô, nung 300 – 400 0C trở thành canxit

-Phaterit: kém bền vững, cấu trúc hexa

-Vaterit: carbonat canxi ngậm nước

❖ Về màu sắc: trắng, đen, xanh đen, hơi hồng…trên bề mặt có gân trắng của canxit kết tinh hay quartzit nằm xen kẽ, có loại mịn mặt, có loại tạo những hạt các vẩy

+ Loại tảng chắc đặc như đá vôi thông thường với màu sắc trắng, hồng, xám tro bếp, xám đen Loại này có hầu hết ở các mỏ đá vôi vùng núi đá dolomite tập trung ở Xuân Sơn Quảng Bình, núi Mật Thanh Hoá, vùng núi Tam Điệp,…

+ Dạng cát sạn loại to nhất 10 mm, loại nhỏ nhất vụn tơi mịn như xi măng Loại hạt nhỏ mịn tập trung ở Lạc thủy, loại cát thô ở Mộc Châu, Sơn La,….Loại cát sạn này chủ yếu dùng đổ mặt đường và tốt nhất loại trên sàng 5 mm làm cốt liệu sản xuất gạch không nung, loại dưới sàng 3 mm làm cốt liệu thay cho cát vàng làm ngói không nung

2.1.3 Phụ gia hoạt tính:

Tên gọi chung là pouzoland

Nguồn gốc: đá phún xuất do núi lửa phun lên lạnh nhanh tạo nên đảo có tên là pouzoland

Thời cổ La Mã, người ta dùng đá lấy từ đảo này nghiền mịn pha với vôi làm vữa xây

có độ bền nước cao, dùng để xây các thương cảng tiếp nhận nhiều thuyền tàu

Bản chất đá phún xuất của đảo Pouzoland là pha thủy tinh vô định hình thể phún trào axit, pha thủy tinh chủ yếu là SiO2 vô định hình ái lực mạnh với kiềm

Từ xuất xứ trên gọi chung phụ gia thủy hay phụ gia hoạt tính mang tên đảo

“pouzoland” Loại tự nhiên gọi là phụ gia hoạt tính thiên nhiên, còn loại phải gia công nhiệt mới có độ hoạt tính gọi là phụ gia hoạt tính nhân tạo Sau này khi các nhà bác học đi sâu

nghiên cứu bản chất thành phần khoáng gốc của phụ gia thì phụ gia hoạt tính mang tên ghép

có kể đến khoáng gốc của chúng như phụ gia pouzoland trepen, pouzoland diatomit, pouzoland họ khoáng sét (còn gọi là đất sét hoạt hóa),…

Ở nước ta chưa tìm ra đá phún trào axit, nhưng có phún trào bazit ở Nghệ An, Bà Rịa

là đá Mu Rùa xốp tổ ong thuộc loại pouzoland thiên nhiên, chỉ qua sấy khô cũng cho ta hoạt tính loại yếu Còn loại nhân tạo là đất sét các loại nung ở 600 – 8000C thành gạch non lửa cho ta phụ gia có hoạt tính từ trung bình đến rất mạnh

Hầu hết các loại đất sét có hàm lượng Al2O3 > 15% đều có thể nung ở 600 – 8000C cho ta hoạt tính từ trung bình đến rất mạnh

Hoạt tính hút vôi mạnh của đất sét (mgCaO/1g phụ gia) theo công trình nghiên cứu

lực hút vôi mạnh làm đất sét hoạt tính Khi nung đất sét họ khoáng ở 600 – 800 0C chỉ mới mất nước hóa học làm tơi xốp mạng cấu trúc caolinit chứ chưa phá vỡ hết cấu trúc để tách ra

Al2O3 và SiO2 Trong khi hoạt tính của phụ gia pouzoland là do SiO2 vô định hình nằm trong pha thủy tinh của tro núi lửa được làm lạnh nhanh)

2.1.4 Xỉ lò cao, tro xỉ than:

Xỉ và tro than là bã thải của công nghiệp luyện kim, các nhà máy nhiệt điện, cơ khí, sản xuất hơi nước,… đốt bằng than

Xỉ lò cao được sử dụng nhiều trong sản xuất XMP xỉ, xi măng vôi xỉ Tro xỉ than chưa có hướng sử dụng nhiều và triệt để

Thành phần hóa, thành phần khoáng của xỉ có thể rất khác nhau tùy theo loại công nghiệp tạo ra xỉ, cách lấy xỉ…Ngoài thành phần, chất lượng xỉ chịu ảnh hưởng rất lớn của pha thủy tinh và tinh thể nằm trong xỉ

* Thành phần hóa của xỉ nằm trong giới hạn:

CaO: 30 – 35%: làm tăng độ hoạt tính thủy lực của xỉ (tăng tính kết dính)

Al2O3: 8 – 24%: có lợi, tác dụng triệt để với CaO tạo cho xỉ tính kết dính mạnh SiO2: 8 – 38%: quá nhiều SiO2 giảm độ hoạt tính của xỉ

MnO < 5%: nếu > 5% sẽ giảm độ hoạt tính của xỉ

* Các hệ số đánh giá chất lượng xỉ:

1 Mođun kiềm tính:

M0 =

3 2

SiO

CaO MgO

2

O Al

SiO

Ma = 0,17 0,25: xỉ kiềm tính dùng sản xuất chất kết dính

Ma = 0,33 0,4 là xỉ axit

* Độ hoạt tính:

CaO/SiO2 = 1,451,54 SiO2/Al2O3 = 1,8 1,9 Ngoài ra xỉ hoạt tính cao khi:

MnO SiO

O Al CaO MgO

-Đá vôi canxi → sản phẩm là canxi nghiền

-Đá vôi sét → sản phẩm là vôi thủy

-Đá dolomit pha sét → sản phẩm là xi măng La Mã

-Đá dolomit → sản phẩm là vôi dolomit nghiền

* Nung đá vôi, chọn cả vôi nung chưa chín, đem nghiền Nếu vôi chín thấu phải thêm

đá dăm hay mạt đá

→ cao

2.2.2 Chất kết dính vôi sét hoạt hóa:

Chọn gạch ngói non lửa, bỏ các viên quá già, phồng…Phải kiểm tra độ hoạt tính và thử nghiệm tỉ lệ phối liệu sơ bộ rồi mới nghiền

2.2.3 Vôi - xỉ than:

Đá vôi Nung vôi

Lựa chọn Phân loại Kho chứa

sản phẩm Đóng bao

Kho chứa vôi

trộn nghiền bi Đóng bao Thành phẩm

-Có thể thay 10 – 30% vôi bằng clinker XMP lò đứng

-Phải thêm thạch cao 3-5%

-Chọn đúng loại đá để nung vôi

-Phụ gia (sét hoạt hóa) có hoạt tính > 70 mg CaO/1g, chọn đúng loại tro xỉ, không lẫn than không cháy

2.3.2 Cân đúng tỉ lệ đã khống chế:

Xác định tỉ lệ vôi/phụ gia tối ưu và cần định lượng chuẩn xác

2.3.3 Trộn đều mới đem nghiền:

Tuy cân định lượng chính xác nhưng không trộn đều trước khi nghiền sẽ dẫn đến không đồng đều về chất lượng Nếu nhiều sét thì đóng rắn chậm cường độ thấp Nếu nhiều

Vôi cục đập định lượng

đập

định lượng trộn

nghiền bi Đóng bao

2.3.4 Nghiền thật mịn:

Nghiền mịn - khả năng tiếp xúc của vôi với phụ gia hoạt tính tăng nên khi trộn với nước phản ứng nhanh làm chất kết dính ninh kết nhanh, đóng rắn nhanh phát triển cường độ

cao hơn loại nghiền thô

2.3.5 Phụ gia hoạt tính trước khi sản xuất phải thật khô:

Nếu ẩm độ hoạt tính sẽ giảm mạnh Ngoài ra lúc nghiền sẽ bị dính máy, dính bi, tạo phối liệu không đồng đều làm giảm chất lượng kết dính

Thường sử dụng vôi canxi loại sạch CaCO3 > 95%

b Nếu cần sản xuất vôi nghiền carbonat còn chứa vôi sống, nung đá vôi loại trung bình có CaCO3 < 90 %, có lẫn một ít tạp chất sét, MgO và các hợp chất aluminat canxi, ferit canxi và silicat canxi Các chất này ít nhiều đều tham gia tổng hợp nên cường độ vữa vôi

c Nung đá vôi sét có modul thủy lực 1,74,5 thành phần nhiều SiO2, Al2O3 và

Fe2O3 Nhiệt độ nung bằng 1100 – 12000C hay cao hơn để sản xuất vôi thủy Vôi thủy tùy modul thủy lực lúc nghiền cho ta mác cao hơn hẳn vôi canxi nghiền

d Nung đá vôi có modul thủy lực 1,1 – 1,9 thu được xi măng Roman Nhiệt độ nung

900 11000C Trong quá trình nung CaO phản ứng với SiO2, Al2O3 và Fe2O3 tạo silicat, aluminat, ferit và alumoferit canxi…

e Nung đá vôi dolomit 900 – 11000C

-Nếu dolomit sạch, thành phần vôi chỉ có CaO, MgO và lõi sống CaCO3 và MgCO3 -Đá dolomit pha sét, thành phần như xi măng Roman hay vôi thủy : gồm CaO, MgO,

C2S, CA, C2F, C4AF, CMS và lõi CaCO3, MgCO3 Vì vậy vôi dolomit nghiền có cường độ tương tự như xi măng Roman và vôi thủy

Trên cơ sở các loại vôi trên nếu ta sản xuất chất kết dính vôi phụ gia thủy (thành phần hoạt tính) thì chất kết dính luôn có mác cao hơn vôi tôi, vôi nghiền các loại …

-Loại chất kết dính vôi - xỉ lò cao, kukerơmit làm vữa xây mọi mác, gạch không nung mác từ 35 – 150 thay thế 80100% lượng xi măng trong đế viên gạch lát hoa, trong lớp cốt của viên gạch ngói xi măng và có thể sản xuất ống cống thủy lợi cho nông thôn…

-Chất kết dính vôi - xỉ hạt lò cao có thể sản xuất bêtông mác 50 75 trong xây dựng nhà ở

CHƯƠNG 3

KỸ THUẬT SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAND

XMP là chất kết dính chịu nước, nó khả năng đóng rắn không chỉ trong môi trường không khí, mà ngay cả trong môi trường nước và bền trong nước Thành phần của XMP gồm những hợp chất cơ bản chứa CaO liên kết với các oxit SiO2, Al2O3, Fe2O3

XMP được chế tạo bằng cách nung đến kết khối hỗn hợp phối liệu đã được nghiền mịn, chủ yếu là đá vôi, đất sét và các phụ gia điều chỉnh khác tạo nên clinker, sau đó clinker được nghiền mịn với một lượng nhỏ thạch cao

3.1 NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN (ĐẶC TRƯNG THÀNH PHẦN CỦA CLINKER XMP)

3.1.1 Thành phần hóa:

Gồm các oxit chính: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3…Tổng hàm lượng các oxit trên chiếm

95 – 97% Ngoài ra còn có một lượng nhỏ các oxit khác như MgO, TiO2, Na2O, K2O, P2O5,

Mn2O3 và các loại phụ gia điều chỉnh

Các oxit chủ yếu của clinker XMP có giới hạn Các oxit khác cần khống chế trong giới hạn:

CaO = 63 – 67% Al2O3 = 4 – 7% MgO < 5% R2O < 1%

SiO2 = 21 – 24% Fe2O3 = 2 – 4% TiO2 < 0,5% P2O5 < 0,3%

Những oxit trong clinker đều ảnh hưởng đến thành phần khoáng clinker và tính chất

sử dụng của ximăng

1 CaO: phản ứng với SiO2, Al2O3, Fe2O3 để tạo những khoáng chính của cliker, nếu

ở trạng thái tự do với điều kiện nung ở nhiệt độ cao (~ 14500C) CaO trở nên quá già (gần như trơ), phản ứng với nước rất chậm sau khi vữa ximăng đã đóng rắn tạo Ca(OH)2 gây nở thể tích, phá vỡ cấu trúc xây dựng Clinker chứa nhiều CaO tạo nhiều khoáng C3S làm xi măng phát triển cường độ nhanh, mác cao nhưng kém bền trong môi trường nước và xâm thực

2 SiO 2 : tác dụng chủ yếu với CaO tạo khoáng C3S và C2S Nếu quá nhiều SiO2 thì khoáng C2 S tăng, xi măng đóng rắn chậm nhưng thời gian lâu vẫn còn phát triển cường độ

và mác xi măng được đảm bảo nhiều SiO2 trong xi măng giúp xi măng có độ bền vĩnh cửu cao trong môi trường xâm thực

3 Al 2 O 3 : chủ yếu phản ứng với CaO và Fe2O3 tạo khoáng aluminat canxi và alumoferit canxi Xi măng nhiều Al2O3 ninh kết đóng rắn nhanh nhưng tỏa nhiệt lớn rất kém bền trong môi trường sulfat và nước biển Ít sử dụng để xây dựng các công trình bê tông khối lớn như thủy điện, thủy lợi, cầu cống…

4 Fe 2 O 3 : giảm nhiệt độ tạo pha lỏng, phản ứng chủ yếu tạo thành alumoferit canxi là

ximăng bền trong môi trường xâm thực của nước biển và sulfat, tỏa nhiệt ít

5 MgO: ở dạng periclaz, phản ứng chậm với nước gây không ổn định thể tích cho

cấu kiện xây dựng làm nứt rạn…

6 R 2 O : do đất sét đưa vào, ở nhiệt độ cao một phần chúng thăng hoa theo bụi, một

phần tan trong pha lỏng tạo thủy tinh hoặc tham gia phản ứng tạo khoáng chứa kiềm của

C2S, C3S Kiềm nhiều, xi măng giảm cường độ, không ổn định thể tích, ố màu lúc sản xuất vật liệu trang trí màu

3.1.2 Thành phần khoáng của clinker xi măng :

Clinker XMP không phải là sản phẩm đồng nhất, mà nó tập hợp của nhiều khoáng khác nhau, bao gồm:

-Allite -Bellite -Cellite -Aluminate -Hợp chất trung gian, ngoài ra còn một hàm lượng nhỏ các oxit khác

1 Allite: C 3 S (C:CaO, S:SiO2 →3CaO.SiO2) Allite là hỗn hợp nhiều khoáng, chủ yếu là C3S, ngoài ra còn chứa khoảng 4% C3A và

1 lượng nhỏ MgO tạo thành dung dịch rắn

Cấu trúc mạng tinh thể Allite có thể thay đổi khi Al2O3 được thay thế bằng Fe2O3 và MgO bằng FeO

Có thể xem allite cứ 18 phân tử C3S thì trong đó có 2 phân tử SiO2 được thay bằng 1 phân tử Al2O3 và 1 phân tử MgO, vì vậy thành phần thực tế của allite là:

54CaO.16SiO2.Al2O3.MgO – C54S16AM

C3S – khoáng chủ yếu chứa trong allite bền trong khoảng nhiệt độ: 1250 – 19000C Ở nhiệt độ < 12500C dễ phân hủy thành 2CaO.SiO2, và CaO tự do:

C3S → C2S + CaOtự do

Ở nhiệt độ > 1900 0C, C3S nóng chảy Tuy nhiên C3S cũng tồn tại ở dạng “giả bền” từ

12500C đến nhiệt độ phòng nếu được làm lạnh nhanh Vì vậy trong sản xuất phải làm lạnh nhanh clinker vượt qua giới hạn trên để thu được dạng giả bền này

Allite là khoáng quan trọng nhất trong clinker XMP, chiếm từ 45 – 60% XMP chứa hàm lượng allite càng cao, XMP đóng rắn càng nhanh và cho cường độ càng cao

2 Bellite: C2S (2CaO.SiO2)

C2S tồn tại dưới nhiều dạng thù hình: α – C2S, α’ – C2S, αH ’ – C2S, β – C2S, γ – C2S Các dạng biến đổi thù hình của C2S

β – C2S là dạng giả ổn định (giả bền) trong clinker XMP, vì vậy dễ chuyển thành γ –

C2S, đặc biệt ở nhiệt độ < 525 0C Có thể hạn chế sự chuyển hóa β→γ – C2S bằng cách làm lạnh nhanh clinker vượt qua giới hạn nhiệt độ trên, cũng có thể dùng phụ gia ổn định β –

Tổng hợp C 2 S

(1425-2130 0 C)

(830-1425 0 C)

<5250C

γ – C2S là khoáng không có tính kết dính, vì nó không có khả năng hydrat hóa và thực

tế nó là khoáng không mong muốn trong clinker XMP

Bellite chứa chủ yếu β – C2S là khoáng quá trình thứ 2 trong clinker XMP, thường chiếm 20 – 30% Bellite đóng rắn tương đối chậm, cho cường độ ban đầu không cao nhưng

về sau phát triển cường độ tốt Sản phẩm đóng rắn của β – C2S bền trong môi trường nước

và nước khoáng

3 Cellite:

Theo nghiên cứu của Brommillerit, cellite có thành phần gần giống C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3) Thực tế nó là dung dịch rắn của hỗn hợp tinh thể của các khoáng alumoferitcalci:

C6A2F – C4AF – C6AF2 có dạng công thức chung C2AxF1-x , trong đó x< 0,7

Ngoài ra trong dung dịch rắn của nó còn chứa một phần C3A và những thành phần khoáng khác như C2F, MgO

Các khoáng alumoferitcalci nóng chảy ở nhiệt độ 1400 0C

Trong clinker XMP xem cellite tồn tại dưới dạng C4AF và chiếm 10 – 18% Đây là khoáng đóng rắn cho cường độ tương đối thấp, nhưng sản phẩm đóng rắn được trong môi trường nước và môi trường ăn mòn sulfat Alumoferit calci là khoáng nặng nhất, γ = 3,77g/cm3

5 Chất trung gian (chất đệm):

Chất trung gian nằm xen kẽ giữa các tinh thể Allite và Bellite, thành phần chủ yếu là các khoáng aluminat calci, alumo ferit calci và pha thủy tinh Các khoáng này khi nung ở nhiệt độ cao tạo pha lỏng của clinker

6 Các khoáng chứa kiềm:

Trong clinker XMP, các khoáng này dưới dạng KC23S12 và NaC8A3 Khoáng KC23S12chính là sản phẩm thay thế của C2S, trong đó cứ 12 phân tử C2S thì trong đó có một phân tử CaO được thay thế bằng 1 phân tử K2O Còn khoáng NaC8A3 thì cứ 3 phân tử C3A thì trong

đó 1 phân tử CaO được thay thế bằng 1 phân tử Na2O

Trong clinker XMP các khoáng chứa kiềm chiếm hàm lượng nhỏ, tuy nhiên nó là

những khoáng không có lợi vì làm cho quá trình đóng rắn XMP không ổn định, có thể gây

3.1.3 Các hệ số đặc trưng cho thành phần clinker:

Để đánh giá chất lượng clinker XMP về:

* Người ta sử dụng các hệ số và mođun cơ bản:

-Mođun thủy lực (chịu nước): m

-Mođun silicat: n

-Mođun aluminat : p

-Hệ số bão hòa vôi : KH

1 Mođun thủy lực (chịu nước) m:

Đặc trưng cho tỷ lệ % giữa hàm lượng CaO (kết hợp) với tổng hàm lượng các oxit axit kết hợp (các yếu tố thủy lực):

m=

3 2 3 2

SiO

CaO

+ +

Với clinker XMP: m = 1,7 2,4

Tổng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) được gọi là các yếu tố thủy lực nên khi (SiO2 + Al2O3 +

Fe2O3) tăng (m giảm) độ bền nước của xi măng tăng

2 Mođun silicat n:

Là tỉ số hàm lượng % giữa SiO2 với tổng hàm lượng (Al2O3 + Fe2O3)

n=

) (

) (

4 3

2 3 3

2 3 2

2

AF C A C óngchay Cáckhoángn

S C S C ilicat Cáckhoángs O

Fe O Al

SiO

+

+

= +

Mođun silicat còn đặc trưng khoáng silicat (C3S + C2S) được tạo thành so với C3A và

3 2

O Fe

O Al

Đối với xi măng: p = 13

4 Hệ số bão hòa vôi KH:

Trong thực tế nung luyện không phải tất cả oxit axit phản ứng hoàn toàn với CaO mà chỉ có Al2O3 và Fe2O3 kết hợp hoàn toàn với CaO tạo C3A và C4AF còn SiO2 không kết hợp hoàn toàn để tạo thành C3S mà tạo C2S và luôn còn lại 1 lượng CaO tự do

KH =

(CaOkết hợp - CaOtự do) – (1,65Al2O3 + 0,35Fe2O3) 2,8 (SiO2 kết hợp – SiO2 tự do)

Hệ số bão hòa vôi KH là tỉ lệ giữa phần trọng lượng CaO thực tế còn lại để tạo C3S

và C2S sau khi đã bão hòa với Al2O3 và Fe2O3 tạo C3A và C4AF và phần trọng lượng CaO lý thuyết cần thiết để bão hòa hoàn toàn SiO2 tạo C3S

XMP: KH = 0,85 – 0,95

+Nếu KH lớn: hàm lượng allite lớn →XMP có cường độ cao đóng rắn nhanh nhưng khó nung luyện vì nhiệt độ kết khối cao

+Nếu KH nhỏ, hàm lượng allite trong clinker thấp, chất lượng XMP thấp nhưng nhiệt

độ kết khối thấp, dễ nung luyện

+Nếu nung tốt, hàm lượng CaO và SiO2 tự do <1% →có thể bỏ qua Ta có công thức:

KH=

2

3 2 3

2

SiO 8 , 2

) O Fe 35 , 0 O Al 65 , 1 ( CaO− +

5 Phân loại clinker XMP dựa theo thành phần khoáng:

Tính chất của clinker XMP chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng chứa trong clinker Tỷ lệ hàm lượng (%) các khoáng chính nằm trong giới hạn:

+C3S = 37,5 – 60%: nhóm khoáng silicat +C2S = 15 – 37,5%: nhóm khoáng silicat +C3A = 7 – 15% : nhóm khoáng nóng chảy

+C4AF = 10 – 18%: nhóm khoáng nóng chảy

Trong đó:

Nếu clinker XMP chứa hàm lượng khoáng silicat càng cao, chất lượng XMP càng tốt Sản phẩm đóng rắn cho cường độ cao, nhưng khả năng nung luyện khó (nhiệt độ nung cao)

Clinker XMP chứa hàm lượng khoáng nóng chảy cao, pha lỏng trong clinker càng lớn, nhiệt độ kết khối thấp, trong nung luyện dễ tạo ano (với lò quay) và dễ dính lò, với lò đứng, loại clinker này chất lượng sản phẩm đóng rắn không cao

* Phân loại clinker XMP theo khoáng silicat:

Loại clinker C3S / C2S KH C3S + C2S=75%

C3S (%) C2S (%) Allite

thường Bellite

> 4

4 – 1

< 1

> 0,92 0,92 – 0,81

* Phân loại theo khoáng nóng chảy:

Loại clinker C3A/C4AF p C3A + C4AF=25%

C3A C4AF Aluminat

Thường Cellite

> 1,5 1,5 – 0,4

< 0,4

>2,3 2,3 – 1,1

3.2 TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU SẢN XUẤT CLINKER XI MĂNG:

Có nhiều phương pháp tính toán:

- Phương pháp toán học: dựa vào các hệ số cơ bản KH, p, n và thành phần hóa học của nguyên liệu

-Phương pháp đồ thị

-Phương pháp hiệu chỉnh

Mục đích của việc tính toán phối liệu là để xác định tỷ lệ pha trộn giữa các cấu tử nguyên liệu để có clinker chất lượng đúng yêu cầu

Trước khi tính toán phối liệu phải lựa chọn thành phần phối liệu sao cho sau khi gia công phối liệu theo thành phần đã tính, nung ra clinker có chất lượng thỏa mãn dự kiến ban đầu, sản phẩm cuối cùng là xi măng có mác cao nhất

Chất lượng xi măng trước hết phụ thuộc vào chất lượng của clinker, mà do thành phần thành phần khoáng của clinker quyết định Clinker mác cao đòi hỏi C3S phải lớn Clinker bền trong môi trường xâm thực đòi hỏi ít C3S nhưng nhiều C2S và C4AF Do đó để

có bài phối liệu chuẩn xác cần xuất phát từ việc chọn chất lượng clinker và dự đoán chất lượng ximăng Căn cứ và thành phần khoáng và chất lượng mong muốn của clinker, ta thấy rằng ban đầu chỉ chọn C3S và C3A, dựa vào tổng các khoáng silicat và aluminat tìm ra C2S

và C4AF Sau khi chọn thành phần khoáng áp dụng công thức tính các hệ số KH, n, p

Cơ sở tính phối liệu của phương pháp này là các hệ số cơ bản KH, p, n và thành phần hóa học của các cấu tử nguyên liệu đã được phân tích

3.2.1 Nguyên tắc tính toán:

1 Từ yêu cầu chất lượng clinker mà xác định các hệ số KH, p, n:

Số lượng các cấu tử (n) bao giờ cũng lớn hơn số các hệ số (n-1), cụ thể như sau: -Nếu tính phối liệu 2 cấu tử thì sử dụng 1 hệ số KH

-Nếu tính phối liệu 3 cấu tử thì sử dụng 2 hệ số KH và p hoặc KH và n

-Nếu tính phối liệu 4 cấu tử thì sử dụng 3 hệ số KH, p và n

2 Chọn các cấu tử phụ:

Phối liệu 2 cấu tử thì bao giờ cũng sử dụng 2 nguyên liệu chính: đá vôi và đất sét Nếu phối liệu 3 cấu tử thì sử dụng ngoài 2 nguyên liệu chính là đá vôi và đất sét còn

1 nguyên liệu phụ là quặng sắt hay diatomit

Nếu phối liệu 4 cấu tử thì bao giờ cũng sử dụng 2 nguyên liệu chính là đá vôi, đất sét

và 2 nguyên liệu phụ nữa là quặng sắt và trépen hay diatomit, nếu các cấu tử có hàm

lượng oxit sắt và oxit silic nhỏ

Khi tínhh toán, mỗi cấu tử chiếm 1 tỷ lệ nhất định (% hay phần trọng lượng), nếu 1 trong 2 cấu tử phụ khi giải ra có giá trị âm thì loại trừ ngay cấu tử phụ đó, xem như bài toán tính phối liệu không cần cấu tử đó

3 Tro nhiên liệu:

Tro nhiên liệu lẫn vào clinker XMP phụ thuộc vào phương pháp sản xuất, loại lò, kích thước lò Nếu nhiên liệu sử dụng là khí, lỏng thì không lẫn tro nhiên liệu

*Đối với phương pháp ướt lò quay:

-Nếu L/D = 30 – 50 lần, có mắc xích trao đổi nhiệt thì tro lẫn vào clinker là 100% -Nếu L/D < 30 lần, có xích trao đổi nhiệt thì tro lẫn vào là 80%, không có xích trao đổi nhiệt: 60%

-Lò quay có thiết bị cô đặc bùn (bốc hơi ẩm), tro lẫn vào 70%

* Đối với phương pháp khô lò quay:

-Loại không có thiết bị tận dụng nhiệt khí thải, tro lẫn vào clinker là 30 – 40%

-Loại có thiết bị tận dụng nhiệt khí thải, tro lẫn vào clinker là 100%

Hàm lượng tro nhiên liệu lẫn vào clinker xi măng được xác định theo công thức:

%

100 100

n A B

t =

B: lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng (cần để nung 1 kg clinker) :kg

A: hàm lượng tro có trong nhiên liệu, %

n: lượng tro lẫn vào clinker so với tổng hàm lượng tro trong nhiên liệu, phụ thuộc vào loại lò, phương pháp sản xuất, %

Để dễ dàng trong khi tính toán, quy định 1 số ký hiệu sau:

Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Cấu tử 1 S1 A1 F1 C1Cấu tử 2 S2 A2 F2 C2Cấu tử 3 S3 A3 F3 C3Cấu tử 4 S4 A4 F4 C4Hỗn hợp phối liệu S0 A0 F0 C0

3.2.2 Trình tự tính toán:

Để tính phối liệu cần có các số liệu sau:

1 Thành phần hóa học của các nguyên liệu cần tính toán đã phân tích:

-Nếu tổng thành phần hóa học chưa đủ 100%:

+Nếu > 100% nhưng không quá 1% thì chuyển đổi về 100% Hệ số chuyển đổi:

Ví dụ: Nguyên liệu đá vôi có thành phần như sau:

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN ∑ 7,84 1,66 1,05 49,09 0,92 40,03 100,59

0 , 9941

59 , 100

100

k = =

-Nếu tổng ∑ < 100% có thể coi đơn giản còn các chất khác chưa phân tích với điều kiện không sai khác quá 1 – 2% Tuy nhiên có thể quy về 100% theo công thức chuyển đổi như trên

2 Nếu phối liệu có lẫn tro than phải chuyển về thành phần hóa học của các cấu tử từ dạng khô tuyệt đối (đã chuyển đổi về 100%) về dạng đã nung 100% để tiện việc tính toán (nghĩa là trừ đi mất khi nung)

3 Ấn định các hệ số cơ bản KH, p, n (dựa vào các cấu tử, vào chất lượng clinker hoặc

xi măng mà định giá trị cụ thể)

4 Thiết lập các phương trình và tiến hành tính theo các công thức hướng dẫn

5 Tính xong phải kiểm tra lại các hệ số đã ấn định ban đầu để sai số trong phạm vi cho phép (KH sai số 0,005%, n, p sai số 0,05%)

6 Tính thành phần khoáng clinker, lượng pha lỏng trong clinker và tính phối liệu

3.2.3 Tính tóan các hệ cụ thể:

1 Hệ 2 cấu tử không lẫn tro nhiên liệu:

• Yêu cầu: thành phần hóa của các nguyên liệu quy về 100%

• Chọn hệ số cơ bản và ấn định các hệ số đó

(KH = 0,85 – 0,95)

• Thiết lập phương trình: Gọi x là phần tử lượng cấu tử 1, y là phần tử lượng cấu tử 2

Cứ 1 phần trọng lượng cấu tử thứ hai cần phối hợp với x phần trọng lượng cấu tử thứ nhất, ta có phương trình sau:

C=

1 x

C 1 C

S 1 S

A 1 A

F 1 F

) F 35 , 0 A 65 , 1 (

C ) F 35 , 0 A 65 , 1 KH S 8 , 2 (

1 1

1 1

2 2 2

2

+ +

−

− +

+

Khi tính bài 2 cấu tử chỉ cần chọn 1 hệ số KH là đủ

Tỉ lệ % cấu tử trong phối liệu khô tuyệt đối:

Đổi kết quả: x phần trọng lượng cấu tử thứ nhất - 1 PTL cấu tử 2

% cấu tử 1 X = 100 ,%

1 x

x

+

% cấu tử 2 Y= 100 ,%

1 x 1

+

Cách tính: Cấu tử 1 có độ ẩm là W1 (%) Cấu tử 2 có độ ẩm là W2 (%)

Cấu tử 1: x’ = 100 ( PTL )

W 100 x

1

−

y’ = 100 ( PTL )

W 100

' x

Cấu tử 2: Y’ = 100

' y ' x

' y

X’ + Y’ = 100%

*Kiểm tra lại các hệ số KH, nếu sai số cho phép thì chấp nhận được, tính n và p xem

có trong giới hạn cho phép

*Tính thành phần khoáng, lượng pha lỏng trong clinker và tít phối liệu

-Thành phần khoáng:

%C3S = 3,8.(3KH – 2).S %C2S = 8,6.(1 - KH).S

- Hàm lượng khoáng nóng chảy có thể tính theo công thức:

Nếu p = 0 , 64

O Fe

O Al

3 2

3

%C4AF = 3,04.F %C3A = 2,65(A – 0,64F)

Nếu p = 0 , 64

O Fe

O Al

3 2

3

% C4AF = 4,77.A %C2F = 1,7 (F – 1,57A) -Hàm lượng % CaSO tính như sau: %CaSO = 1,7SO

-Lượng pha lỏng trong clinker:

L = 1,12C3A + 1,35C4AF -Tít phối liệu:

T = 1,785CaO + 2,09MgO

Ví dụ: Xác định tỷ lệ thành phần cấu tử nguyên liệu theo tỉ lệ hai cấu tử không lẫn tro

than: nung bằng nhiên liệu khí hoặc lỏng

MgO (M)

1,66(A 1 ) 16,46(A 2 )

1,05(F 1 ) 8,15(F 2 )

49,09(C 1 ) 1,89(C 2 )

0,92(M 1 ) 0,89(M 2 )

- 0,79

40,03 7,17

100,59 99,72

) 35 , 0 65 , 1 8 , 2 (

1 1

1 1

2 2 2

2

F A

S KH C

C F A

S KH

+ +

−

− +

+

x=

) 04 , 1 35 , 0 65 , 1 65 , 1 88 , 0 8 , 7 8 , 2 (

9 , 1 ) 17 , 8 35 , 0 51 , 16 65 , 1 88 , 0 55 , 64 8 , 2 (

− +

Vậy lượng đá vôi trong phối liệu khô:

066 , 7 1

066 , 7 100 1

100 =

+

= +

x x

Lượng đất sét:

Y = 100 87 , 6 12 , 4 %

1 066 , 7

100 1

100

=

−

= +

= +

x

Kết quả tính thành phần phối liệu:

TPH Cấu tử

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN

Đá vôi 87,6 Đất sét 12,4

6,83 8,0

1,45 2,04

0,91 1,01

42,75 0,24

0,80 0,11

- 0,1

34,86 0,89

Phối liệu 14,83 3,49 1,92 42,99 0,91 0,1 35,75 Clinker 100 23,08 5,45 2,99 66,91 1,42 0,15 -

+ Tính độ ẩm: nguyên liệu sử dụng thường chứa ẩm, nên khi tính phối liệu sản xuất ta phải kể đến độ ẩm tự nhiên của nó

Cách tính: Cấu tử 1 có độ ẩm là W1% Cấu tử 2 có độ ẩm là W2% Lượng cấu tử 1: x’ = 100

W 100 X

1

− X’ = x ' y ' . 100 %

' x

+

Lượng cấu tử 2: y’ = 100

W 100

Y

1

− Y’ = x ' y ' . 100 %

' y

+

Quy đổi về tỷ lệ % cấu tử có độ ẩm tự nhiên

+ Kiểm tra lại các hệ số:

KH =

k

k k

k

S

F A

C

8 , 2

35 , 0 65 ,

1 −

−

=

08 , 23 8 , 2

99 , 2 35 , 0 45 , 5 65 , 1 91 ,

66 − −

= 0,88

n= 2 , 73

99 , 2 45 , 5

08 ,

23 = +

p= 1 , 82

99 , 2

45 , 5

=

+ Kết luận: Hệ số KH=0.88 đúng như ta đã chọn nhưng hai hệ số n và p khá cao Muốn điều chỉnh ta phải chuyển sang tính bài 3 cấu tử

2 Hệ 3 cấu tử không lẫn tro nhiên liệu:

• Quy đổi thành phần hóa học của nguyên liệu về 100%

• Ấn định các trị số KH, n hoặc KH, p

• Thiết lập các phương trình tính toán:

Cứ 1 PTL cấu tử thứ 3 cần phối hợp với x PTL cấu tử thứ nhất và y PTL cấu tử thứ 2,

ta có biểu thức:

1 y x

C 1 yC xC

C 1 2 3

+ +

+ +

= (1)

1 y x

F 1 yF xF

F 1 2 3

+ +

+ +

1 y x

S 1 yS xS

S 1 2 3

+ +

+ +

1 y x

A yA xA

A 1 2 3

+ +

+ +

S 8 , 2

) F 35 , 0 A 65 , 1 ( C

KH − +

n =

F A

Thay (1) (2) (3) (4) vào (5) và (6) hoặc (5) và (7) ta có:

x[(2,8S1KH + 1,65A1 + 0,35F1) – C1] + y[(2,8S2KH + 1,65A2 + 0,35F2) – C2] = C – (2,8SKH + 1,65A + 0,35F ) (8)

và x[n(A1 + F1) – S1] + y[n(A2 + F2) – S2] = S3 – n(A3 + F3) (9) hoặc x (pF1 – A1) + y(pF2 – A2) = A3 – pF3 (10)

a1x + b1y = c1 (11)

a2x + b2y = c2 Giải hệ phương trình (11) ta có x,y tính theo PTL:

2 1 2 1

1 2 2 1

a b b a

b c b c x

1 2 2 1

a b b a

c a c a y

−

−

= PTL Đổi ra phần trăm:

Cấu tử 1: X = 100

1 y x

x

+ + %

Cấu tử 2: Y = 100

1 y x

y

+ + %

Cấu tử 3: Z = 100

1 y x

1

+ + %

Với X + Y + Z = 100%

Nhân X, Y, Z với thành phần hóa của cấu tử 1,2,3 tương ứng đã chuyển về 100% lúc đầu ta có thành phần phối liệu khô tuyệt đối tròn 100%

Cấu tử 1 có độ ẩm W1, (%) Cấu tử 2 có độ ẩm là W2 (%)

Cấu tử 3 có độ ẩm là W3 (%)

Tính phối liệu sản xuất để tiến đến độ ẩm tự nhiên của nguyên liệu

Cấu tử 1: x’ = 100 ( PTL )

W 100 x

1

−

y’ = 100 ( PTL )

W 100

' x

+ +

Y’ = 100 %

' z ' y ' x

' y

+ +

Z’ = 100 %

' z ' y ' x

' z

+ +

hoặc Z’ = 100 – (X’ + Y’) X’ + Y’ + Z’ = 100%

Ví dụ: Tính phối liệu 3 cấu tử không lẫn tro than

Ta có thành phần hóa đã chuyển về 100%

TPH Cấu tử

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN ∑ n p

Đá vôi 1

Đá vôi 2

Xỉ pirit 3

7,8 64,65 13,94

1,65 16,51 1,44

1,04 8,17 78,40

48,8 1,9 2,10

0,91 0,89 0,22

- 0,79 3,10

39,8 7,19 0,8

100

100

100

2,74 0,44 0,12

1,59 2,02 0,01

Khi tính bài phối liệu 3 cấu tử không lẫn tro than, ta có thể chọn hai hệ số KH và n hay KH và p

Ở đây ta chọn hai hệ số KH = 0.88 và n = 2.3 Theo kết quả tính toán n, p của nguyên liệu đá vôi và đất sét Ta nhận thấy đất sét có

n quá nhỏ, p hơi cao; còn đá vôi có n hơi cao, p vừa phải Để giảm n đá vôi, p của đất sét ta dùng nguyên liệu chứa nhiều sắt như quặng sắt hay xỉ pirit Ở đây ta sử dụng xỉ pirit

Áp dụng các công thức sau:

a1=(2,8KH.S1 + 1,65A1 + 0,35F1) – C1 (6)

b1= (2,8KH.S2 + 1,65A2 + 0,35F2) – C2 (7)

c1=C3 - (2,8KH.S3 + 1,65A3 + 0,35F3) (8) Nếu chọn n thì sử dụng các công thức:

a2=n(A1 + F1) – S1 (9)

b2=n(A2 + F2) – S2 (10)

c2=S3 - n(A3 + F3) (11) Nếu chọn p thì sử dụng các công thức:

a2=pF1 – A1 (12)

b2=pF2 – A2 (13)

c2=A3 – pF3 (14) + Thế số vào, ta có các kết quả sau:

+ Gọi x, y, z là phần trọng lượng cấu tử 1,2,3 theo mối quan hệ sau: cứ một phần cấu

tử 3 có y và x phần cấu tử 2 và 1

x =

1 2 2 1

1 2 2 1

b a b a

b c b c

−

−

y =

1 2 2 1

1 2 2 1

b a b a

c a c a

−

−

x =

) 24 , 187 62 , 1 ( )) 89 7 (

51 26 (

) 24 , 187 69 , 169 ( )) 89 , 7 (

05 , 62 (

51 , 26 (

) 05 , 62 62 , 1 ( )) 69 , 169 (

51 , 26 (

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO

1,43 1,95 0,02

0,902 0,97 1,07

42,35 0,22 0,028

0,79 0,10 0,003

- 0,093 0,042

35,54 0,85 0,11

86,8 11,83 1,37 Phối liệu 100% 14,61 3,4 2,942 42,59 0,893 0,135

100

+ +

= + +

+ Kiểm tra lại các hệ số:

65 , 22 8 , 2

) 56 , 4 35 , 0 65 , 1 ( 03 ,

66 − + =

n= = 2,3

p=

56 , 4

27 , 5

=1,2

+ Kết luận : Bài tính này đúng vì KH và n đúng như đã chọn và p=1,2 là đạt

** Lưu ý: - Phải tính độ ẩm tự nhiên của nguyên liệu và quy về lại tỷ lệ

- Nếu bài toán tính không đúng, phải chọn lại các hệ số hoặc chuyển sang tính hệ 4 cấu tử

3 Hệ 4 cấu tử không lẫn tro nhiên liệu:

• Quy đổi thành phần hóa học của nguyên liệu về 100%

• Ấn định các hệ số cơ bản KH, p, n

• Thiết lập các phương trình tính toán

Cứ 1 PTL cấu tử 4 cần phối hợp với x PTL cấu tử 1, y PTL cấu tử 2, z PTL cấu tử 3

Ta có các phương trình tính toán sau:

C =

1 z y x

C zC yC

xC 1 2 3 4

+ + +

+ + +

(1)

F =

1 z y x

F zF yF

xF 1 2 3 4

+ + +

+ + +

(2)

S =

1 z y x

S zS yS

xS 1 2 3 4

+ + +

+ + +

(3)

A =

1 z y x

A zA yA

xA 1 2 3 4

+ + +

+ + +

(4)

S 8 , 2

) F 35 , 0 A 65 , 1 ( C

n =

F A

x[n(A1 + F1) – S1] + y[n(A2 + F2) – S2] + z.[n(A3 + F3) – S3] = S4 – n(A4 + F4) (9) Thay A, F vào (7) ta có:

x(pF1 – A1) +y(pF2 – A2) + z(pF3 – A3) = A4 – pF4 (10) Đặt cho gọn thu được 3 phương trình:

a1x + b1y + c1z = d1

a2x + b2y + c2z = d2 (11)

a3x + b3y + c3z = d3Giải hệ phương trình ta có:

Cấu tử 1: X = 100

1 z y x

x

+ +

Y = 100

1 z y x

y

+ + + , %

Z = 100

1 z y x

z

+ + + , %

K = 100

1 z y x

1

+ + + , %

Kiểm tra các hệ số KH, p, n

Tính thành phần khoáng, lượng pha lỏng trong clinker, tít phối liệu như bài 2 cấu tử

Ví dụ : Tính phối liệu 4 cấu tử đi từ thành phần khoáng clinke tính ngược lại tỷ lệ các

cấu tử trong phối liệu

* Cơ sở tính:

- Chọn chất lượng clinke theo thành phần 4 khoáng chính đã quy tròn 100%

Sau đó tính ra thành phần clinke theo 4 oxyt chính đã quy về 100%

- Áp dụng công thức tính các hệ số KH, n, p Từ các hệ số đó tính ra đơn phối liệu

C4AF = 46,16CaO + 20,98Al2O3 + 32,86Fe2O3

- Quy về 100% của 4 khoáng đã chọn, ta có:

C3S = 56,65% C3A = 8,24%

C2S = 20,6% C4AF = 14,51%

- Thành phần hóa 4 oxyt chính của clinke tính theo 4 thành phần khoáng đã chọn:

Ck = 0,7369.C3S + 0,6512.C2S + 0,6227.C3A + 0,4616.C4AF = 0,7369.56,65 + 0,6512.20,6 + 0,6227.8,24 + 0,4616.14,51 = 67

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO

- Tính tỷ lệ nguyên liệu trong phối liệu:

Ta gọi x là phần trọng lượng đá vôi

4 Tính phối liệu có lẫn tro:

• Quy đổi thành phần hóa học của nguyên liệu tro nhiên liệu về 100%

• Đổi thành phần hóa học của nguyên liệu chưa nung về đã nung (trừ đi lượng mất khi nung)

• Ấn định hệ số cơ bản

• Xác định hàm lượng tro lẫn vào clinker theo công thức;

100 100

n A B

t = %

B: lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng

• Muốn tính B phải biết nhiệt năng tiêu tốn riêng (q) để nung 1 kg clinker từ đó tính ra lượng than (nhiên liệu):

x 100

Q

q

B = kg/kg clinker

Q: nhiệt năng của nhiên liệu (kcal/kg nhiên liệu)

• Phải biết tính chất nhiên liệu: hàm lượng tro A%, nhiệt năng Q (tra trong sổ tay) và thành phần hóa của tro nhiên liệu quy tròn 100%

+ Than có nhiệt năng thấp có độ tro A = 15 – 25% thì B = 0,30,35 kg

+ Than có nhiệt năng cao, độ tro A < 10 – 15% thì B = 0,25 kg

a Tính phối liệu hệ 2 cấu tử lẫn tro

• Chọn hệ số KH để tính phối liệu 0,85 < KH < 0,95

• Gọi X là % cấu tử 1 trong clinker

Y là % cấu tử 2 trong clinker

t là % tro than trong clinker

Ta có phương trình: X + Y + t = 100% (1)

Có các biểu thức sau:

t Y X

tC YC XC

C 1 2 3

+ +

+ +

= (2)