Nghiên cứu tính chất kết dính từ bã thải công nghiệp

Nghiên cứu tính chất kết dính từ bã thải công nghiệp

KHOA CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU

Luận văn tốt nghiệp là bước đầu em làm quen với công việc nghiên cứu, ứng dụng những lý thuyết đã học vào thực tế nên gặp không ít những khó khăn Vượt qua được những khó khăn đó, ngoài sự nổ lực của bản thân, còn có sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của thầy cô, sự giúp đỡ của bạn bè và sự động viên của gia đình.

Em xin chân thành cảm ơn :

Thầy Đỗ Quang Minh đã tận tình hướng dẫn và chỉ dạy, bổ sungcho em những kiến thức thực nghiệm quý báu, các thầy cô trong khoa CôngNghệ Vật Liệu và bộ môn Silicát đã dìu dắt, dạy dỗ chúng em trong suốtnhững năm học vừa qua

Chú Nguyễn Văn Quang và các cô chú, anh chị kỹ sư cùng tập thểanh chị công nhân Phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm nhà máy xi măng HàTiên I đã tạo điều kiện thuận lợi cho em về cơ sở thiết bị trong việc nghiêncứu

Sự giúp đỡ của bạn bè và nguồn động viên của gia đình

Huỳnh Thị Ngọc Diễm

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 3

1.1 Công nghệ sản xuất nhôm hydrôxid: 3

1.1.1 Quặng bauxite: 3

1.1.2 Quy trình sản xuất: 4

1.2 Chất thải từ quy trình sản xuất: 7

1.3 Các phương hướng xử lý bùn thải 8

1.3.1 Phương hướng tồn trữ bùn thải 8

1.3.2 Vấn đề sử dụng bùn thải 9

1.3.2.1 Canh tác nông nghiệp trên bùn đỏ 10

1.3.2.2 Sử dụng bùn đỏ làm nguyên vật liệu 10

1.3.2.3 Thu hồi các khoáng có giá trị 11

1.5 Mục tiêu của đề tài: 11

CHƯƠNG 2: KHÁI NIỆM VỀ CÁC CHẤT KẾT DÍNH 12

2.1 Khái niệm về chất kết dính 12

2.2 Tính chất của các loại chất kết dính 12

2.2.1 Ximăng Poóclăng 12

2.2.2 Ximăng Alumin (XMA) 14

2.2.3 Ximăng Lamã 15

2.2.4 Manhezi kiềm tính 15

2.2.5 Đolomit kiềm tính 16

2.2.6 Chất kết dính vôi 16

2.3 Nhận xét: 18

2.4 Cơ sở lý thuyết của hệ Al2O3 – Fe2O3 – CaO 18

2.4.1 Lựa chọn chất tạo dẻo 19

2.4.2 Nhiên liệu 19

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 21

3.1 Mục tiêu 21

3.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm 21

3.2.1 Nghiền phối liệu 21

3.2.2 Tạo mẫu bằng phương pháp ép bán khô 22

3.3 Xác định các tính chất: khối lượng riêng, độ bền nén 22

3.3.1 Độ bền nén .22

3.3.2 Khối lượng thể tích của mẫu 23

3.4 Sơ đồ thí nghiệm 26

3.5 Tính đơn phối liệu 26

3.6 Quá trình sản xuất ximăng bùn đỏ 29

3.6.1 Chuẩn bị nguyên liệu 29

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 31

4.1 Phân tích X-ray 31

4.2 Xác định độ mịn bằng phương pháp sàng 33

4.3 Xác định khối lượng riêng của ximăng 34

4.4 Xác định độ mịn của ximăng bằng phương pháp tỷ diện 35

4.5 Xác định mật độ phân bố cỡ hạt và kích thước hạt trung bình bằng tia Lazer 36

4.6 Xác định cường độ của ximăng 37

4.7 Xác định nhiệt thủy hóa của ximăng 38

4.8 Xác định thành phần hóa 39

CHƯƠNG 5: BÀN LUẬN 45

5.1 Kết quả phân tích thành phần hóa 45

5.2 Phân tích X-ray 45

5.3 Kết quả khối lượng riêng 46

5.4 Kết quả đo cường độ của ximăng: 46

5.5 Kết quả đo độ mịn 47

5.6 Kết luận 47

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự tiến bộ của khoa học và công nghệ, nền kinh tế thế giới đã pháttriển rất nhanh với sự xuất hiện của những khu công nghiệp, nhà máy, xí nghiệp.Sự phát triển đó đã làm cho đời sống của con người thay đổi rất nhiều Chất lượngcuộc sống được nâng lên, tuổi thọ bình quân tăng… Bên cạnh đó, tăng trưởng kinhtế đã làm xuất hiện những xu hướng tiêu cực, trong đó suy thoái môi trường đượcxem là vấn đề quan trọng bậc nhất trên toàn thế giới.

Nhôm kim loại, hợp chất và các hợp kim của nhôm được có mặt trong hầuhết các ngành công nghiệp: hóa chất cơ bản, hóa dầu, vật liệu xây dựng, gốm sứ,vật liệu điện, điện tử, hàng không vũ trụ… Để đáp ứng đủ nhu cầu sử dụng thì nhucầu về sản lượng alumina hằng năm là rất lớn Hiện nay các nước trên thế giớicông nghiệp sản xuất alumina chủ yếu đi từ quặng bauxite, tùy theo hàm lượngnhôm ôxit có trong quặng mà người ta chọn phương pháp sản xuất thích hợp để cólợi về kinh tế, trong đó thường dùng là phương pháp Bayer Người ta ước tính trungbình cứ sản xuất ra 1 tấn alumina từ quặng bauxite thải ra khoảng 0,8 – 2 tấn bùnthải, vì thế lượng chất thải đổ ra mỗi năm là con số khổng lồ và chiếm lượng lớndiện tích bề mặt bể chứa Đây chính là nguyên nhân gây nhiều ảnh hưởng đến môitrường: ô nhiễm đất, nguồn nước, không khí… Nhất là hiện nay vấn đề bảo vệ môitrường sinh thái là mục tiêu hàng đầu của cả thế giới

Các nhà khoa học trên thế giới đã và đang nghiên cứu để tìm cách an toànnhất để chứa chất thải này mà không ảnh hưởng đến môi sinh đặt biệt là việc tậndụng chất thải này vào một số ngành công nghiệp: vật liệu xây dựng, luyện kim,thu hồi các ôxid có giá trị… Tuy nhiên việc áp dụng các công trình nghiên cứu nàytrên thực tế với quy mô lớn còn tùy thuộc vào nhiều điều kiện của từng quốc gianhất là hiệu quả kinh tế vì đa phần các biện pháp này rất phức tạp và tốn kém.Nhưng hiện nay xu hướng chung của các nhà máy sản xuất là khai thác sử dụng cácnguồn tài nguyên thiên nhiên một cách hợp lý và tận dụng tối đa các bã thải côngnghiệp nhằm tránh sự lãng phí và ô nhiễm môi trường

Bùn đỏ là chất thải sinh ra từ công nghệ sản xuất nhôm hydroxit từ quặngbauxite của nhà máy hóa chất Tân Bình Đây là phần quặng bauxite không tan

trong kiềm với lượng thải khá cao lên đến 30 tấn/ngày Một số nghiên cứu đã đitheo hướng sử dụng bã thải này sản xuất bột màu tuy nhiên hiệu quả xử lý khôngcao và lượng bã tiêu thụ không nhiều trong khi lượng bùn thải là rất lớn Mục tiêucủa đề tài này là tận dụng bã thải làm nguyên liệu sản xuất chất kết dính, nhằm xửlý triệt để loại chất thải này góp phần bảo vệ môi trường, đồng thời tạo ra sảnphẩm mới.

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Nước Việt Nam ta có tiềm năng lớn trong việc xây dựng và phát triển mộtnền công nghiệp sản xuất alumina hiện đại Ngày nay với sự hỗ trợ của khoa họckỹ thuật và sự giúp đỡ của các nước trên thế giới, thì việc đầu tư, xây dựng và pháttriển ngành công nghiệp này ở tương lai không xa Cho nên việc nghiên cứu ápdụng các biện pháp xử lý và sử dụng chất thải dựa trên các kinh nghiệm cũng nhưcác công trình nghiên cứu các quốc gia đi trước là việc hết sức cần thiết, để saunày khi nước ta bắt tay vào sản xuất alumina theo công nghệ tiên tiến thì chúng takhông bị lúng túng trong vấn đề xử lý chất thải Chúng ta vừa có thể khai thác sửdụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên một cách hợp lý và tận dụng tối đa bã thảicông nghiệp nhằm tránh sự lãng phí vừa có thể bảo vệ tốt môi trường sinh thái

1.1 Công nghệ sản xuất nhôm hydrôxid:

Nhà máy Hóa chất Tân Bình sản xuất nhôm hydrôxid đi từ quặng bauxitetheo phương pháp Bayer (do K.I Bayer người Áo phát minh vào năm 1887) Phươngpháp này dùng dung dịch xút (NaOH) hòa tách quặng bauxite ở nhiệt độ cao và ápsuất cao Phương pháp Bayer được sử dụng rộng rãi vì có quy trình đơn giản, chấtlượng sản phẩm tốt, giá thành hạ; tuy nhiên chỉ có lợi về mặt kinh tế khi quặngbauxite có modul silic ≥10 Khi hàm lượng oxid silic trong quặng bauxite cao,dùng phương pháp Bayer để sản xuất nhôm không có lợi

1.1.1 Quặng bauxite:

Bauxite là một trong những quặng có chứa hàm lượng nhôm cao, cáckhoáng của nhôm có trong quặng là gibbsite, diaspore, boehmite, ngoài ra bauxitecòn có các khoáng của sắt như hematite, goethite đôi khi có cả pirite …, của silicnhư thạch anh, opal…, của titan như anatase, rutin, … có hàm lượng đáng kể, cùngmột số các nguyên tố Ca, Mg, V, Co, Ni, Pb… với hàm lượng rất nhỏ Tùy theo hàmlượng oxid sắt mà quặng bauxite có nhiều màu sắc khác nhau Thành phần hóa họcchính của quặng bauxite dao động trong khoảng rộng sau:

Bảng 1.1: Thành phần hóa của quặng bauxite

Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 H2O

30%-75% 2%-37% 1%-27% 0%-11% 8%-25%

Người ta đánh giá quặng bauxite thông qua modul silic: tỷ số giữa hàmlượng Al2O3 và SiO2, quặng bauxite nào có hàm lượng Al2O3 ≥ 50% và modul silic

≥ 10 thì chất lượng quặng thuộc loại tốt

Quá trình các khoáng nhôm biến đổi theo thời gian như sau: Keo nhôm →Alumo giả bền → Hydragillite → Boehmite → Diaspore → Corundum Người taphân loại bauxite theo tuổi của đá, bauxite diaspore là loại già nhất, còn trẻ nhất làbauxite hidragillite Thông thường bauxite có màu đỏ khá cứng, đôi khi có màutrắng vàng xanh thẩm tùy theo thành phần các chất có trong quặng

Bauxite không những là quặng nhôm quan trọng cho ngành công nghiệp sảnxuất nhôm và các hợp chất của nhôm, mà còn dùng để sản xuất corundum nhântạo, ximăng alumin, gạch chịu lửa… gần đây quặng bauxite còn được dùng làm chấthấp thụ khi tinh lọc các sản phẩm dầu lửa… Trên thế giới nhiều nước có quặngbauxite như Pháp, Hungari, Rumani, Hi Lạp, Ý, Mỹ, Trung Quốc… và Việt Nam

Ở Việt Nam, quặng bauxite đã được phát hiện ở Hà Tuyên, Cao Bằng, LạngSơn, Đắc Lắc, Lâm Đồng, Gia Lai- Kom Tum, Sông Bé, Phú Khánh… với trữ lượnglớn hàng tỷ tấn Nhìn chung quặng bauxite ở Việt Nam có hàm lượng nhôm oxidkhá cao gần bằng 50% và có modul silic >10 có nhiều nơi đạt đến 20-26

Bảng 1.2: Thành phần hóa học của quặng bauxite Lâm Đồng

CO2 Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 CaO MgO Na2O K2O

0.32 49.45 17.58 2.08 2.99 0.26 0.05 0.05

1.1.2 Quy trình sản xuất:

Bản chất của phương pháp Bayer là sử dụng dung dịch natrihydrôxid hòa tanchọn lọc các khoáng nhôm oxid có trong quặng bauxite: gibbsite, diaspore,boehmite Các khâu chủ yếu của quy trình là: hòa tách quặng bauxite, khuấy phânhóa dung dịch natri aluminat, nung nhôm hydrôxid, cô đặc dung dịch nước cái vàcaustic hóa

Các phương trình phản ứng trong từng khâu:

 Khâu 1: hòa tách quặng bauxite:

Al(OH) 3 + NaOH NaAl(OH)4(hydragilit, Gibbsite)

AlOOH +NaOH + H2O→ NaAl(OH)4(Diaspore, Boehmite)

SiO2 +2NaOH → Na2SiO3 +H2O

Na2SiO3 +Na Al(OH)4 +aq → Na2O.Al2O3 .mSiO2.nH2O +NaOH

Natri silicat Natri alumosilicat (NAS)

Các hợp chất alumosilicat ít tan trong dung dịch kiềm vừa làm giảm thực thunhôm vừa làm mất kiềm, đồng thời các khoáng khác không tan trong kiềm nằm lạidưới dạng bã thải rắn nhưng có khả năng hấp thụ kiềm cao như khoáng vậtgoethite… làm tổn thất kiềm và tăng chi phí cho công đoạn rửa bùn thải

 Khâu 2: khuấy phân hóa dung dịch natrialuminat:

Dung dịch aluminat được tách ra khỏi bã thải, sau đó được pha loãng và giữ

ở nhiệt độ xác định để hydrôxid nhôm tách ra

NaAlO2 + 2H2O  Al(OH)3 + NaOH

 Khâu 3: nung nhôm hydrôxid

 Khâu 4: cô đặc dung dịch cái và caustic hoá:

550 0 C Khử H2O

Dung dịch kiềm sau khi tách nhôm được cô đặc, sau đó bổ sung lượng NaOHtổn thất và lại được dùng để chiết nhôm từ quặng bauxite Như thế dung dịch kiềmđược tái sử dụng trong chu trình kín của quy trình Bayer.

Hiệu suất của quá trình phụ thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ, thời gian,nồng độ dung dịch, tỉ số rắn/ lỏng, và bản chất của quặng bauxite

Sơ đồ tóm tắt quá trình Bayer:

Gđ nghiền quặng phải đạtKích thứơc hạt < 0,074mm

Dung dịch NaAlO2Dung dịch

Rửa thảiCặn đỏ

Bùn quặng

Lắng - lọc

Khuấy phân hóa

Cô đặc và

Cô đặc và

Bã thải ở dạng cặn rắn, rất mịn, không tan trong dung dịch hoàn lưu và đượcthải ra khỏi quy trình cùng có mặt của pha lỏng, có màu đỏ nên được gọi là bùn đỏ.Màu đỏ và độ màu của bùn thải là do hàm lượng của oxid sắt III Pha lỏng tồn tạilà do dung dịch hoàn lưu không lọc tách hoàn toàn pha lỏng và pha rắn

Bảng 1.3: Tính chất vật lý của bùn đỏ

Màu sắc Đỏ cam, đỏ, đỏ nâu, nâu

Kích thước hạt 70% hạt <100m và 30% ≥100mDiện tích bề mặt riêng 7,3 – 36,4 m2/g

Tỷ trọng 1,08 – 1,33Thành phần hóa học của bùn thải thay đổi tùy từng loại quặng bauxite vàtùy vào phương pháp thu hồi nhôm ôxid có trong quặng Bùn thải là một hỗn hợpcác ôxid của nhôm, sắt, silic, titan, kiềm… và một số nguyên tố khác: gali, vanadi,niken, magiê, crom…

Bảng 1.4: Thành phần hóa học của một số bùn đỏ

Mẫubùn đỏ

Thành phần %

Al2O3 Fe2O3 SiO2 TiO2 CaO Na2O K2OBĐ1 19,37 47,76 4,30 7,25 0,79 2,38 0,15BĐ2 16,77 52,80 5,20 6,63 0,86 1,77 0,15BĐ3 23,59 46,43 4,76 6,06 0,46 1,52 0,10BĐ4 21,39 48,29 4,66 6,08 0,24 1,87 0,97Bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình được thải ra mương dưới dạng vữaloãng Thành phần khoáng chính của bùn đỏ là gibbsite, goethite, hematite và mộtphần nhỏ ilmenite Hàm lượng oxid nhôm và sắt còn lại khá cao Al2O3tb ~ 21,28%và Fe2O3tb ~ 47,47%

Lắng-lọc

Bảng 1.5: Tỷ lệ cấp hạt của bùn đỏ

% cấp hạt (m)

< 2 2 – 20 20 – 50 50 – 80 >80

37,12 – 42,09 27,33 – 39,09 12,33 – 15,17 2,82 – 6,46 6,51 – 14,20

1.3 Các phương hướng xử lý bùn thải

1.3.1 Phương hướng tồn trữ bùn thải

Bùn đỏ có độ pH rất cao, vì thế trước khi đổ ra bãi chứa cần phải trung hòalượng kiềm dư trong pha lỏng để tránh ô nhiễm, bên cạnh đó việc chọn nơi chứa rấtquan trọng vì vừa phải đảm bảo yêu cầu bảo vệ nguồn nước, đất trồng và môitrường dân cư lân cận… và phải mang tính khả thi, kinh tế, nhưng tiện lợi nhất làxây dựng bãi chứa ở gần nhà máy để tránh chi phí chuyên chở Vì vậy, việc xử lýbùn trước khi thải là rất cần thiết để tránh ô nhiễm môi trường xung quanh Trênthế giới có hai khuynh hướng: chứa bùn trên đất liền và đổ bùn xuống sông, biển

 Đối với biện pháp thải bùn đỏ ra sông đây là phương pháp đơn giản màtrước đây nhiều nhà máy thường dùng Nhưng các chuyên gia nghiên cứu bảo vệmôi trường khẳng định phương pháp này không an toàn do bùn quá mịn nên khólắng thêm vào đó chế độ thủy triều mỗi ngày đã phát tán lượng bùn khắp nơi, hàmlượng kiềm trong nước tăng cao làm nước bị ô nhiễm kéo theo thảm thực vật dướinước chết hàng loạt, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến đời sống kinh tế của vùngdân cư xung quanh Hiện nay phương pháp này đã bị cấm sử dụng

 Đối với hướng đổ bùn ra biển thì do lúc đó chưa có nghiên cứu kỹ lưỡngvà còn hời hợt trong việc bảo vệ môi sinh thì việc thải bùn ra biển là một biệnpháp đơn giản, chi phí thấp rất thuận lợi cho các nhà sản xuất bởi không chiếmdụng đất canh tác, không làm thay đổi pH của nước biển vì xảy ra phản ứng trunghòa OH- bởi Mg2+ có trong nước biển tạo thành Mg(OH)2, MgCO3, không gây ônhiễm không khí, các nguồn nước ngầm, nước bề mặt… Nhưng sau này khi đinghiên cứu xem xét vấn đề này kỹ càng hơn các nhà khoa học thấy rằng việc đổbùn thải liên tục ra biển sẽ gây ảnh hưởng đến các loài sinh vật biển, tiêu diệt cácphiêu sinh vật, rong biển, làm mất vẻ đẹp của môi trường biển đặc biệt là đáybiển… Do đó để khắc phục vấn đề này người ta nghĩ ra cách thải bùn xuống vũngven biển, vũng nhân tạo Phương pháp này lợi dụng hình dáng bờ biển có những

vịnh, vũng ăn sâu vào đất liền, người ta đắp đê chắn để ngăn bùn, đê được làmbằng đá chịu được sóng to gió lớn, có lớp cát để ngăn bùn chảy ra biển, nhưng nướcbiển có thể thấm qua được Tuy nhiên khi áp dụng phương pháp này phải đầu tưcao xây các vũng chứa an toàn và thường xuyên kiểm tra các chỉ tiêu ô nhiễm đốivới các vùng biển lân cận vũng chứa, để có thể xử lý kịp thời các tình huống xấunhất có thể xảy ra.

 Đối với việc chứa bùn trên đất liền, thì tùy theo địa hình của từng nơi đặtnhà máy mà các nhà sản xuất thiết kế bãi chứa cho phù hợp Nếu địa hình bằngphẳng, họ xây dựng các tuyến đập chắn bao bọc xung quanh, khi nhà máy ở gầncác vùng đất trũng tự nhiên hay thung lũng, lợi dụng điều kiện thuận lợi của địahình này người ta chứa bùn thải, cũng bao bọc vùng chứa bằng các đập chắn, thiếtkế đảm bảo tính chống thấm cao cho lớp đất nền và cho các đập chắn Đôi khi cácnhà sản xuất cũng tận dụng các hầm mỏ cũ để chứa bùn thải, cách này ít tốn kém

vì tận dụng được địa thế thuận lợi tự nhiên của khu mỏ Khi thiếu đất để xây dựngbãi chứa, người ta có thể chất đống bùn đỏ sau khi đã lọc và rửa sạch kiềm Tómlại dù tồn trữ bùn đỏ dưới bất cứ hình thức nào nhà sản xuất đều phải đặt vấn đềbảo vệ môi trường xung quanh lên hàng đầu

Tuy nhiên nếu chỉ dừng lại ở việc tồn trữ bùn thải một cách an toàn, giảmthiểu được vấn đề ô nhiễm thì chưa đủ, vì theo thời gian lượng bùn thải tích lũyngày càng nhiều và bãi chứa trở nên quá tải cộng thêm chi phí phải gia cố bảo trìbãi chứa hằng năm đã trở thành gánh nặng cho các nhà sản xuất Vì thế việcnghiên cứu tận dụng bùn thải là một vấn đề hết sức cấp bách và cực kỳ quan trọng

1.3.2 Vấn đề sử dụng bùn thải

Trước đây sau một thời gian phơi khô tự nhiên, người ta dùng bùn khô để sanlấp các vùng đất trũng, đắp đường… nhưng cách sử dụng này chưa hiệu quả và cóphần lãng phí, vì thành phần các chất có ích trong bùn thải còn lại rất nhiều Đểbùn đỏ có thể được sử dụng thì trước tiên phải loại bỏ nước trong bùn, chuyểnthành bùn đặc dạng bánh rắn để dễ vận chuyển và xử lý Đây là vấn đề khó khăn

vì bùn đỏ thường ở dạng keo và cỡ hạt của pha rắn rất mịn (hơn 60% bùn đỏ cókích thước hạt nhỏ hơn một micron) Hơn nữa, pha lỏng rất nhớt nên khó làm khô

Do vậy, bùn đỏ được loại bỏ nước bằng máy lọc ép Và sau khi lọc, bùn đỏ có thểđược xem là một loại nguyên liệu thô phức tạp, thành phần có nhiều khoáng có giá

trị như: Fe2O3, Al2O3, V2O5, TiO2 và một số nguyên tố đất hiếm với hàm lượng rấtnhỏ.

Các nhà khoa học trên thế giới đã nghiên cứu nhằm tìm ra các biện pháphữu hiệu hơn để sử dụng bùn đỏ Có nhiều công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏtheo nhiều hướng khác nhau, nhưng vấn đề triển khai áp dụng còn bị hạn chế vàphụ thuộc điều kiện tại chỗ của từng quốc gia, từng địa phương Các biện pháp sửdụng bùn đỏ có thể được chưa thành ba nhóm:

 Canh tác nông nghiệp

 Dùng làm nguyên vật liệu

 Thu hồi các khoáng vật có ích

1.3.2.1 Canh tác nông nghiệp trên bùn đỏ

Việc trồng trọt trên bùn thải rất khó thực hiện do các nguyên nhân sau: độ

pH cao, hàm lượng muối cao, thiếu chất dinh dưỡng, môi trường không có vi sinhvật Nhưng nếu có nghiên cứu và đầu tư thích đáng từ khâu xử lý bùn và kết hợpphương án cải tạo đất nghèo, lựa chọn cây trồng phù hợp… thì việc trồng trọt trênđất bùn rất khả quan Một số cây được trồng trên bùn thải: cỏ, bắp cải, một vài họđậu (đậu marrow)

Bùn đỏ còn sử dụng làm phân bón để cải tạo đất khi được phối trộn với mộtsố chất khác có thành phần kali, nitơ, photpho…

1.3.2.2 Sử dụng bùn đỏ làm nguyên vật liệu

Các công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ làm nguyên vật liệu cho ngànhsản xuất ximăng, gạch ngói, vật liệu xây dựng…

Sản xuất ximăng: Trong việc điều chế ximăng, bùn đỏ được dùng làm

nguồn cung cấp Fe2O3 thay cho xỉ lò, vì bùn đỏ có hàm lượng Fe2O3 cao Kết quảthu được cho thấy độ bền chịu nén của hai loại ximăng không có khác biệt đángkể Nhưng trên thực tế, nhược điểm của xỉ lò là có hàm lượng Mn cao, còn với bùnđỏ là do hàm lượng kiềm cao Kết quả thu được cho thấy rằng dùng xỉ thì thuận lợihơn Muốn để bùn đỏ có thể cạnh tranh với xỉ lò thì phải hạ thấp chi phí của khâulọc ép và vận chuyển

Sản xuất gạch ngói: Bùn đỏ có thể được dùng để sản xuất gạch ngói bằng

cách trộn bùn đỏ với đất sét theo tỷ lệ thích hợp rồi đem nung Do hàm lượng kiềmtrong bùn đỏ cao nên người ta cần phải thêm một số chất phụ gia vào để tăngcường độ chịu lực của loại gạch này

Sản xuất tấm lợp cách âm: Trộn bùn đỏ với thủy tinh vỡ và một số chất

thải rắn khác, tấm lợp có tính chất chống cháy, chống sự thay đổi của thời tiết tốthơn loại tấm lợp làm bằng xenluloz và nhựa

Sản xuất bột màu: Do hàm lượng sắt oxid cao, bùn đỏ dùng làm chất tạo

màu cho gạch, bêtông, sơn, thủy tinh

Sản xuất chất keo tụ: có nguồn gốc muối sắt, muối nhôm có tác dụng keo

tụ lắng trong nước dùng để xử lý nước thải

Ngoài ra bùn đỏ còn được dùng để sản xuất vật liệu xây dựng nhẹ, chất độnnhẹ, sản xuất bêtông nặng chống phóng xạ…

1.3.2.3 Thu hồi các khoáng có giá trị

Dựa theo các kết quả nghiên cứu về thành phần hóa học và khoáng vật củabùn đỏ, người ta đã tìm ra các phương pháp thu hồi các kim loại, oxid kim loại cógiá trị như: Fe2O3, Al2O3, V2O5, Ga…

1.4 Mục tiêu của đề tài:

Xử lý chất thải rắn công nghiệp một cách triệt để nhằm sản xuất chất kếtdính

Vừa khai thác sử dụng các nguồn tài nguyên một cách hợp lý vừa tận dụngtối đa chất thải rắn nhằm tránh sự lãng phí để có thể bảo vệ tốt môi trường sinhthái

Quy mô sản xuất chuyển từ phòng thí nghiệm sang bán sản xuất

CHƯƠNG 2: KHÁI NIỆM VỀ CÁC CHẤT

KẾT DÍNH

2.1 Khái niệm về chất kết dính

Chất kết dính là những chất hoặc hợp chất có khả năng tự rắn chắc, đồngthời liên kết một hệ khác (sợi hoặc hạt) thành khối vững chắc

Chất kết dính sau khi hòa tan bởi nước có thể đóng rắn và bền vững trongmôi trường không khí đó là CKD không khí Ví dụ như: thạch cao, vôi, CKDmanhezi

Chất kết dính sau khi trộn nước và trong không khí có thể tiếp tục đóng rắnvà bền vững trong môi trường nước đó là CKD thủy lực CKD thủy lực có khả năngđóng rắn và tăng cường độ trong nước Ví dụ như: XM Poóclăng, XM cao nhôm,

XM xỉ, XM Puzơlan, vôi thủy lực, XM Lamã…

Chất kết dính sau khi đóng rắn trong không khí có thể bền vững dưới tácdụng của môi trường axit đó là CKD bền axit

2.2 Tính chất của các loại chất kết dính

Về mặt lý học, cấu trúc tinh thể của các khoáng biến đổi trong một loạt quátrình hòa tan – kết tinh, cấu trúc keo, gel tạo liên kết bền vững cho khối đáximăng.

 Các khoáng tạo nên tính kết dính:

Nguyên liệu cung cấp các ôxit chính cho quá trình tạo khoáng cần thiết choXMP chủ yếu là SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3 Thành phần khoáng chính của clinkerXMP là C3S, C2S, C3A, C4AF; một lượng ôxit tự do và pha thủy tinh Đây chính lànhững khoáng tạo nên tính kết dính, quyết định đến cường độ của XMP

 Quá trình đóng rắn của XMP

Quá trình được mô tả bằng sơ đồ sau:

Hình 2.1: Quá trình tương tác ximăng – nước

 Quá trình đóng rắn xét theo tương tác từng khoáng XMP

Quá trình thủy phân khoáng C3S và C2S

 Khoáng C3S bị thủy phân theo sơ đồ phản ứng

Nếu nhiều nước:

3CaO.SiO2 + mH2O = xCaO.SiO2.nH2O + (3 – x)Ca(OH)2Nếu thiếu nước:

2(3CaO.SiO2) + 6H2O = 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

 Khoáng C2S tạo sản phẩm tương tự như C3S nhưng không có Ca(OH)2

Các sản phẩm thủy hóa tiếp theo của C3A như CAH13 và CAH18 hòa tan rấtnhanh, làm ximăng đóng rắn nhanh và thời gian ninh kết ngắn Vì vậy phải dùngthạch cao làm chậm quá trình hòa tan C3A Hàm lượng thạch cao trong XMP phụthuộc chủ yếu vào hàm lượng khoáng C3A.

Thạch cao tác dụng với C3A tạo khoáng etringit bao quanh làm C3A khó hòatan hơn

3CaO.Al2O3 + 3CaSO4.2H2O + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O

 Khoáng C4AF thủy phân theo phương trình

4CaO.Al2O3.Fe2O3 + mH2O = 3CaO.Al2O3.6H2O + CaO.Fe2O3.mH2O

2.2.2 Ximăng Alumin (XMA)

 Tính chất

Ximăng Alumin còn được gọi tên theo hai tác dụng chính là chất kết dínhthủy lực đóng rắn nhanh hoặc ximăng chịu lửa XMA là sản phẩm nghiền mịn từclinker XMA hoặc nấu chảy hỗn hợp nguyên liệu rồi làm nguội hợp lý So vớiXMP, tốc độ làm nguội ximăng Alumin cần chậm hơn nhiều Sản phẩm đóng rắncủa XMA ngoài tác dụng đóng rắn nhanh còn có độ chịu lửa cao, vì vậy XMA đượcdùng như ximăng chịu lửa

 Các khoáng tạo nên tính kết dính

Thành phần khoáng quan trọng nhất là aluminát canxi CaO.Al2O3(CA),ngoài ra là các khoáng như 12CaO.7Al2O3(C12A7) và CaO.2Al2O3(CA2); các silicátcanxi 2CaO.SiO2(C2S) và ghelenhít 2CaO.SiO2.Al2O3(C2AS), 6CaO.2Al2O3.Fe2O3,2CaO.Fe2O3(C2F) Trong đó CA, C2AS, C2S là khoáng chính tạo nên tính kết dínhcho ximăng Alumin

 Quá trình đóng rắn

Phản ứng thủy phân aluminát canxi (CA) là phản ứng cơ bản trong quá trìnhđóng rắn của XMA

Ở nhiệt độ 20 – 250C:

2(CaO.Al2O3) + 11H2O = 2CaO.Al2O3.8H2O + Al(OH)3

Ở nhiệt độ cao hơn 20 – 250C:

3(CaO.Al2O3) + 9H2O = 3CaO.Al3O3.6H2O + Al(OH)3Khoáng ban đầu thủy hóa CaO.Al2O3.10H2O có cường độ rất cao, sau đóchuyển thành CaO.Al2O3.8H2O Khoáng CaO.Al2O3.6H2O là không mong muốn docường độ thấp.

2.2.3 Ximăng Lamã

 Tính chất

XM La- mã là chất kết dính thủy lực, đó là XM có thành phần phối liệutương tự như XMP, nhưng nung ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ kết khối của cáckhoáng trong XMP

 Các khoáng tạo nên tính kết dính

Do nhiệt độ nung thấp, các khoáng tạo thành có số lượng và chất lượng thấp.Các khoáng chính như: C2S, CA, C12A7, C2F… Do chất lượng các khoáng không tốtnên khả năng kết dính yếu, cường độ không cao

 Quá trình đóng rắn

XM La mã có các khoáng như : 2CaO.SiO2, CaO.Al2O3, 12Cao.7Al2O3,2CaO.Fe2O3 tác dụng với nước tương tự như XMA

Một số tài liệu cho rằng có cả các khoáng C3A và C4AF Không thể có C3S

do nhiệt độ nung thấp (dướùi 12500C không thể có C3S )

Trong quá trình đóng rắn XM La mã, xảy ra quá trình thủy hóa các khoángsilicát, aluminát và ferít của canxi cũng như ôxít magie nếu có

 Các khoáng tạo nên tính kết dính:

Các khoáng chính đối với manhezi kiềm tính: Mg(OH)2

 Sự đóng rắn manhezi kiềm tính

Khi đóng rắn trong môi trường nước, CKD manhezi không có cường độ cao.Khi đóng rắn trong môi trường dung dịch muối MgCl2 hoặc MgSO4, CKD có cườngđộ cần thiết

Tác dụng của dung dịch muối được giải thích như sau: trước hết, MgO tácdụng với nước tạo lớp màng Mg(OH)2 trên bề mặt hạt Việc tạo lớp màng tạohydroxyt Mg(OH)2 trên bề mặt hạt ngăn nước tiếp tục thấm sâu vào trong tiếp tụcquá trình hydrat hóa MgCl2 có tác dụng phá hủy lớp màng này, làm tăng quá trìnhhydrat hóa manhezi kiềm tính

2.2.5 Đolomit kiềm tính

 Tính chất

Đolomit kiềm tính là CKD trong không khí, sản xuất bằng cách nung đolomittự nhiên MgCO3.CaCO3 sau đó nghiền mịn CKD đolomit cũng được hòa tan bằngmuối MgCl2 hoặc các muối khác

MgO tự do ở dạng khoáng periclaz có khả năng làm nở XM khi đóng rắn.Kích thước tinh thể càng lớn, XM càng bị nở nhiều Tốt nhất là làm sao để MgOtạo dung dịch rắn hoặc hòa tan vào pha thủy tinh

 Các khoáng tạo nên tính kết dính

Các khoáng chính đối với manhezi kiềm tính: Mg(OH)2

 Quá trình đóng rắn

Quá trình đóng rắn của đolomit kiềm tính cũng như manhezi kiềm tính, đềuxảy ra sự hydrat hóa với sự tạo hydrat của ôxit magie và oxy- clorit magie Do cònchứa một lượng đáng kể CaCO3 chưa phân hủy, nên cường độ đolomit không caobằng manhezi

2.2.6 Chất kết dính vôi

 Tính chất

Vôi là chất kết dính trong không khí, sản xuất bằng phương pháp nung cácnguyên liệu chứa nhiều CaCO3 như đá vôi, đá phấn, đolomít…

Ở nhiệt độ cao (khoảng 600 - 9000C) cácbonat canxi phân hủy theo phảnứng:

CaCO3 = CaO + CO2CaO nhận được là vôi sống CaO tác dụng với nước, tạo Ca(OH)2

CaO + H2O = Ca(OH)2 (vôi tôi)

 Các khoáng tạo nên tính kết dính

Ca(OH)2 có khả năng khi phản ứng với CO2 trong không khí tạo khối đá rắnchắc hoặc khi trộn với chất độn tạo khối dẻo đóng rắn Nhờ vậy, Ca(OH)2 được gọilà chất kết dính trong không khí

Phản ứng đóng rắn vôi trong không khí như sau:

Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3

 Quá trình đóng rắn

Quá trình đóng rắn vôi xây dựng theo hai giai đoạn :

 Bay hơi nước lẫn cơ học trong tinh thể Ca(OH)2 khỏi dung dịch nước bảohòa

 Cacbonát hóa Ca(OH)2 do hấp thụ khí CO2 từ không khí, tạo CaCO3 theophản ứng:

Ca(OH)2 + CO2 +nH2O= CaCO3 + (n+1)H2OQuá trình xảy ra với sự biến đổi thể tích lớn Vì vậy, khi dùng vôi, luôn phảidùng cùng 2 - 4 phần cát Cát tạo bộ khung ngăn cản quá trình biến đổi thể tích, tạovết nứt

Hơn nữa, quá trình đóng rắn vôi rất chậm Sự tạo lớp mỏng CaCO3 trên bềmặt ngăn cản quá trình thâm nhập CO2 vào sâu phía trong Thực tế, quá trình bayhơi nhanh hơn quá trình cacbonát hóa, vì vậy sự kết tinh Ca(OH)2 có ý nghĩa thựctiễn lớn hơn quá trình cacbonát hóa

2.3 Nhận xét:

Tập hợp các khoáng có khả năng kết dính như: C3S, C2S, C3A, C4AF, CA,

C12A7, CA2, C2AS, C2F, Mg(OH)2, Ca(OH)2…Tấc cả các khoáng này có khả năngphản ứng với nước trong môi trường không khí hoặc môi trường nước tạo ra cácCKD không khí hoặc CKD thủy lực

Nguyên liệu để tạo nên các khoáng này là các nguyên liệu tự nhiên cungcấp các ôxit Al2O3, SiO2, CaO, Fe2O3, MgO…

2.4 Cơ sở lý thuyết của hệ Al2O3 – Fe2O3 – CaO

Bảng 2.1: Thành phần hóa của bùn đỏ:

SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 Na2O MKN

4,3 19,37 47,76 7,25 2,38 14,83

Ta nhận thấy thành phần hóa của bùn đỏ và đá vôi có khả năng tạo ra chấtkết dính Do bùn đỏ chứa thành phần Fe2O3, Al2O3 tương đối nhiều nên đá vôi lànguyên liệu bổ sung thành phần CaO Vì vậy, ta quyết định lựa chọn giản đồ Al2O3– Fe2O3 – CaO để giải thích khả năng tạo khoáng từ các nguyên liệu đã chọn

Hình 2.3 : Giản đồ hệ 3 cấu tử CaO –Al2O3– Fe2O3

2.4.1 Lựa chọn chất tạo dẻo

Để có khả năng tạo khoáng của chất kết dính dựa trên bùn đỏ và đá vôi, tabổ sung thêm một lượng đất sét Tân Uyên Lý do của việc lựa chọn đất sét TânUyên là vì:

 Đất sét là nguyên liệu mịn, dùng để tạo dẻo, khả năng tạo hình tốt

 Hàm lượng Al2O3, SiO2 cao

 Giá thành tương đối rẻ, đất sét sử dụng ở dạng mịn

Bảng 2.2: Thành phần hóa của đất sét

SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO K2O TiO2 MKN 

56,7 30,1 0,81 0,18 1,31 0,73 10,17 100

2.4.2 Nhiên liệu

Nhiên liệu được sử dụng để đốt lò là gaz, nhiên liệu này được đốt bằng vòiphun (mỏ đốt) Nhiệt trị nhiên liệu khí này cao khoảng 8000 – 10000 kcal/kg khí.Ngoài ra còn sử dụng thêm than cám được trộn sẵn trong phối liệu Sau khi nhiệtđộ lò ổn định thì lúc đó than cám trong mẫu sẽ cháy giúp cho quá trình lưu nhiệttrong mẫu diễn ra tốt hơn Than cám ta sử dụng ở dạng than đá nghiền mịn đượcbán trên thị trường

 Ưu điểm

 Điều khiển quá trình đốt nhiên liệu này dễ dàng hơn nhờ van áp, khi điềuchỉnh van áp ta có thể nhận được những ngọn lửa có độ dài, hình dáng khácnhau

 Sự trao đổi nhiệt tốt hơn lò điện, sản phẩm nung nhiều hơn

 Nhược điểm

 Hơi đắt

 Do cách sắp xếp sản phẩm vào lò nung không tốt dẫn đến sự kết khối diễn

ra chưa đều Có nghĩa là mẫu ở gần nơi mỏ đốt thì cháy và chảy ra so vớisản phẩm ở xa mỏ đốt

Trong quá trình cháy xảy ra phản ứng:

C + O2  CO2Tạo mẫu bằng phương pháp ép bán khô cùng với việc trộn than vào phốiliệu nên sản phẩm nung dễ thay đổi cấu hình, đây chính là lý do đất sét Tân Uyênvà lượng than đưa vào rất ít

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.2 Phương pháp tiến hành thí nghiệm

3.2.1 Nghiền phối liệu

Dựa vào các kết quả nghiên cứu trước bùn đỏ, đá vôi được cân theo tỉ lệ 1:1Đất sét được cân theo nhiều tỉ lệ cho vào máy nghiền bánh xe để nghiềnđến cỡ hạt thích hợp có khả năng tạo hình tốt

Chọn lượng than cho vào phối liệu là 7% so với nguyên liệu gầy (bùn đỏ vàđá vôi)

 Nhược điểm:

Cồng kềnh, làm việc ồn ào và bụi, khó điều chỉnh cỡ hạt nên cỡ hạt khôngđồng đều

 Ưu điểm:

Nghiền mịn và trộn đều bùn đỏ, đá vôi, đất sét và than

Vừa nghiền vừa chà xát phối liệu

Bùn đỏ có độ ẩm cao nên khi đưa đá vôi, đất sét và than vào giúp trộn vànghiền tốt khỏi phải qua công đoạn phơi hay sấy bùn đỏ

RN =F S (N/m2)

3.2.2 Tạo mẫu bằng phương pháp ép bán khô

Ưu điểm của phương pháp ép bán khô là kích thước sản phẩm đồng đều, ít

co ngót khi sấy và nung, cường độ viên mộc cao, sản phẩm có cường độ, mật độ vànhiệt độ biến dạng dưới tải trọng cao hơn nhiều so với phương pháp dẻo…

Đảm bảo hình dạng, kích thước mẫu thuận lợi cho việc nung mẫu, ngoài ratạo hình còn ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

Sau khi ép mẫu cho vào tủ sấy đến nhiệt độ 1100C, sau khi sấy đến khốilượng không đổi đem xác định các tính chất như: độ bền nén, khối lượng thể tích đểlựa chọn tỉ lệ đất sét nào cho vào phối liệu là thích hợp nhất

3.3 Xác định các tính chất: khối lượng riêng, độ bền nén

Chọn áp lực trên máy ép thủy lực là 10 bar, tương đương áp lực đặt lên mẫulà 7MPa có khả năng tạo hình tốt Nếu áp lực nhỏ hơn 7MPa, mẫu ép sẽ bị vỡ rasau khi ép

 Áp lực 7MPa, độ ẩm khi tiến hành ép là 15 – 16%, độ bền cơ của mẫu như sau:

3.3.1 Độ bền nén: là tỷ lệ giữa lực ép phá hủy vật liệu (F) và thiết diện (S) vuông góc với phương lực ép.

Với mẫu hình chữ nhật: S=b.c (b,c là kích thước hai cạnh hình chữ nhật)

Bảng 3.1: Độ bền nén

Độ bền nén (104N/m2)Số thứ

Hình 3.1: Quan hệ độ ẩm và độ bền nén

3.3.2 Khối lượng thể tích của mẫu

Khối lượng thể tích của mẫu

V

m V

  (g/cm3)m: khối lượng mẫu thử sấy khô đến khối lượng không đổi (g)V: thể tích mẫu thử (cm3)

Bảng 3.2: Khối lượng thể tích

Khối lượng thể tích (g/cm3)Số thứ

Hình 3.2: Quan hệ giữa độ ẩm và khối lượng thể tích

 Tăng áp lực máy ép lên 13bar (9MPa),vẫn giữ độ ẩm 15 – 16%, độ bền cơtăng lên như sau:

Hình 3.3: Quan hệ giữa độ ẩm và độ bền nén

Hình 3.4: Khối lượng thể tích

3.4 Sơ đồ thí nghiệm

3.5 Tính đơn phối liệu

Bảng 3.3: Thành phần hóa của các nguyên liệu

Đất sét Than

Tạo mẫu mẫu

Xác định thành

phần hóa

Xác định các tính chất của xi măng bùn đỏ

Độ ẩm tự nhiên của các nguyên liệu:

 Bùn đỏ có độ ẩm 27%

 Đá vôi có độ ẩm 2%

 Đất sét có độ ẩm 7%

 Than có độ ẩm 6%

Dựa vào các kết quả nghiên cứu trước (tỉ lệ bùn đỏ: đá vôi = 1: 1)

Lượng đất sét cần thiết đưa vào phối liệu là 5%

Tấc cả các nguyên liệu cho vào máy nghiền bánh xe để nghiền và trộn đềuphối liệu Mỗi mẻ nghiền khoảng 5kg, sau đó ta trộn từng mẻ lại với nhau rồi đemtạo hình

 Khối lượng tự nhiên của đá vôi là 2kg

 Khối lượng tự nhiên của bùn đỏ 2,7kg

 Khối lượng tự nhiên của đất sét là 0,235kg

 Khối lượng tự nhiên của than là 0,33kg

Độ ẩm lý thuyết trước khi tạo hình:

Vậy độ ẩm lý thuyết trước khi tạo hình là 15% nhưng thực tế khi nghiền độẩm này thấp hơn, nguyên nhân là do mất ẩm khi trộn đều phối liệu Chính vì vậyđể quá trình nén mẫu tốt hơn ta đưa thêm một lượng nước cần thiết 3 - 4%

Gọi x là % khối lượng của bùn đỏ trong phối liệu trước khi nung

y là % khối lượng của đá vôi

z là % khối lượng của đất sét

Thành phần hóa của phối liệu trước khi nung:

%SiO2 = %SiO2 bùn đỏ x +%SiO2 đá vôi y + %SiO2 đất sét.z

%CaO=%CaObùn đỏ.x + %CaOđá vôi.y +%CaOđất sét.z

Tương tự như vậy ta tính phần trăm cho các ôxit khác

Bảng 3.4:Thành phần hóa của phối liệu có tính mất khi nung

SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 TiO2 Na2O K2O MKN

4,73 21,68 11,28 24,53 3,75 1,22 0,14 24,77

Bảng 3.5: Thành phần hóa của phối liệu trước khi nung

SiO2 CaO Al2O3 Fe2O3 TiO2 Na2O K2O

6,29 28,82 14,99 32,61 4,98 1,62 0,19

Dựa vào thành phần hóa của phối liệu ta quy về 100% 3 cấu tử Al2O3, Fe2O3,CaO lần lượt là 19,62; 42,67; 37,71 được biểu diễn bởi điểm M trên giản đồ pha.Nhận thấy điểm M nằm trong tam giác CA – CF – C2F, vì vậy các khoáng có khảtạo thành CA, CF, C2F

3.6 Quá trình sản xuất ximăng bùn đỏ

3.6.1 Chuẩn bị nguyên liệu

Lựa chọn nguyên liệu: bùn đỏ, đá vôi, đất sét và than được cân theo tỷ lệthích hợp (bản chất bùn đỏ là những hạt có kích thước rất nhỏ, mịn) Sau đó phốiliệu được cho máy nghiền bánh xe để nghiền và trộn phối liệu

 Máy nghiền bánh xe

 Tạo hình phối liệu

Có 2 dạng:

 Dạng tơi được cho vào bao nung (bùn đỏ+đá vôi)

 Dạng chặt được ép lại thành từng viên (bùn đỏ+đá vôi+đất sét+than)

3.5.2 Sấy và nung phối liệu

Do độ ẩm ban đầu của mộc còn cao cho nên cần phải sấy để độ ẩm còn lạinhỏ nhất trước khi đưa vào lò nung

Thiết bị nung luyện là lò nung với nhiệt độ nung phối liệu khoảng 12000C.Khi nung trong phối liệu diễn ra một loạt các quá trình: bay hơi ẩm, phân hủycacbonat, tạo silicat, tạo pha lỏng, phản ứng tạo khoáng và kết khối Quá trìnhnung đến 11100C, thấy pha lỏng xuất hiện, tắt lò và lưu một thời gian rồi lấy mẫura

3.6.3 Công đoạn đập sơ bộ

Mẫu kết khối cứng, dùng búa đập vỡ vụn ra, đây là giai đoạn thủ công

Sau đó đưa mẫu vừa mới gia công cho vào máy đập hàm để đập và sàng.Cuối cùng chọn những hạt có kích cỡ từ 1 đến 5mm Sỡ dĩ ta chọn những hạt cókích cỡ như vậy là vì sản phẩm tương đối có tính chất như nhau

3.6.4 Nghiền và trộn

Sản phẩm sau khi đập sơ bộ, cần phải nghiền mịn để tạo dạng bột mịn có bềmặt riêng cần thiết cho phản ứng hydrat hóa tạo cường độ cho ximăng

Sản phẩm được cho vào máy nghiền bi được nghiền theo từng mẻ, mỗi mẻcân 5,4kg và cùng một chế độ làm việc, cùng một thời gian nghiền (40 phút)

Tấc cả các mẻ ximăng nghiền mịn được cho vào máy trộn để trộn đều Saukhi trộn đều 15phút ta đổ ra trộn bằng tay cho thật đều lần nữa rồi đem mẫuximăng phân tích

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM

4.1 Phân tích X-ray

 Nguyên tắc:

Lấy khoảng 5 nhiễu xạ có cường độ mạnh nhất trong bảng phổ Rơnghen.Đem so sánh với các phổ nhiễu xạ chuẩn, ta có thể biết pha tinh thể có trong mẫulà tinh thể gì

Sau khi xác định được tinh thể, tìm hết những đỉnh thuộc về tinh thể đó, loại

ra và lặp lại quá trình để tìm những tinh thể khác có trong mẫu

 Kết quả: (xem phụ lục tra phổ Rơnghen)

Tra được các khoáng sau:

Fe2O3 (Hematite)3Al2O3.2SiO2 (Mulite)

Ca5Si6O19.5H2O (Tobermorite)CaCO3 (Calcite)

SiO2 (Quartz)CaSi2Al2O8 (Anorthite)

Al2O3.Fe2O3.4CaO (C4AF)Riêng đối với phổ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu nung ở dạng tơi, phổ Calcitehình thành rất rõ, chứng tỏ CaCO3 chưa kịp phân hủy hết

Riêng đối với phổ nhiễu xạ Rơnghen của mẫu ở dạng nén chặt thì có xuấthiện Mulite, Quartz là do sự biến đổi hóa lý của đất sét Do hàm lượng đất sét rất

ít, các khoáng này hình thành rất ít

Fe2O3, Fe3O4 chủ yếu nằm ở dạng vô định hình, một phần tồn tại ở dạng

C4AF nên cường độ mẫu ximăng đem xác định rất thấp