Tìm hiểu về công ty Bách khoa, Viện khoa học công nghệ vật liệu xây dựng

g chảy bị đông đặc lại khi làm lạnh cliker. Nếu quá trình làm lạnh nhanh thì pha thuỷ tinh nhiều thì khi đóng rắn xi măng sẽ toả nhiệt nhiều. IV.3. các hệ số đặc trưng cho thành phần clinker Như đã biết thành phần clinker gồm 4 oxyt chính là CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 chúng có quan hệ với nhau tạo nên các hệ số đặc trưng: a. Hệ số bão hoà vôi theo công thức Kin và Jun Hệ số môđun silicat Môđun aluminat Khi nung 4 oxyt trên ở nhiệt độ 14500C tạo nên 4 khoáng chính là: 3CaO.Al2O3, 2CaO.SiO2, 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe 2O3 và 4 khoáng trên liên hệ với nhau qua các hệ số đặc trưng cho thành phần clinker xi măng. Hệ số bão hoà vôi Môđun silicat Môđun aluminat Bảng so sánh tính chất xi măng phụ thuộc vào các hệ số KH, n và p TT Hệ số KH, n,p Trị số nghiên cứu Cường độ chịu nén, uốn sau 28 ngày (kG/cm2) Cường độ nén Cường độ uốn 1 KH 1,0 291 25,56 2 0,96 264 29,56 3 0,91 269 26,7 4 0,86 273 26,22 5 0,82 183 23,94 6 N 4,0 203 24,42 7 3,0 273 27 8 2,5 259 26,88 9 1,7 267 27,78 10 P 3,0 231 24,41 11 2,0 251 27 12 1,0 255 27 Qua bảng trên ta rút ra kết luận: Xi măng từ clinker có hệ số KH cao cường độ chịu nén cũng tăng cao nhưng cường độ chịu uốn giảm xuống. Hệ số KH = 0,86 – 0,96 cường độ thực tế xấp xỉ nhau, Hệ số KH = 0,86 – 0,96 là chuẩn đối với cliker xi măng poóc lăng. Giảm hệ số KH xuống từ 0,86 – 0,82 thực tế là sản xuất xi măng mác thấp, cường độ giảm khá mạnh. Môđun silicat trong giới hạn 1,7 – 2,5 đối với clinker thông thường ít ảnh hưởng đến cường độ xi măng. Hệ số n giảm đồng thời tăng cả cường độ nén và uốn. Môđun aluminat ảnh hưởng đến cường độ không lớn lắm nhưng theo quy luật như môđun n, nếu giảm p cường độ nén và uốn đều tăng lên. V. Quy trình công nghệ sản xuất xi măng trong công nghiệp Hiện nay ở nước đang áp dụng 3 loại dây truyền công nghệ sản xuất xi măng chính: - Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng ( phương pháp bán khô). - Công nghệ sản xuất xi măng lò quay phương pháp ướt. - Công nghệ sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô. Trong hai loại hình công nghệ sản xuất xi măng, xi măng lò quay chiếm 84% tổng sản lượng sản phẩm xuất ra. Các công ty xi măng lò quay có công suất lớn, dây truyền thiết bị hiện đại, vì vậy có chất lượng xi măng tốt, mác cao. Ngược lại các công ty xi măng lò đứng có kết cấu đơn giản, công nghệ của một số khâu còn thủ công nên năng xuất và chất lượng còn bị hạn chế. V.1 Quá trình gia công nguyên liệu và nhiên liệu Các phối liệu đá vôi, đất sét, thạch cao, các loại phụ gia, than…được gia công sơ bộ đến kích thước và độ ẩm yêu cầu sau đó được định lượng và nghiền mịn thành phối liệu. Đối với công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô và bán khô : Phối liệu đưa vào nghiền không chỉ có :đá vôi , đất sét, phụ gia điều chỉnh mà nhiên liệu than cũng được nghiền mịn và phun vào lò trong quá trình nung. Đối với công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt thì bột phối liệu được trộn với nước và nghiền trong máy nghiền bi ướt. V.2. Quá trình nung, ủ Clinker Công đoạn nung Clinker là công đoạn rất quan trọng và quyết định đến chất lượng sản phẩm. Phối liệu sau khi đã được nghiền mịn được đưa vào nung trong lò nung. Đối với lò quay phương pháp ướt thì bột liệu đi vào lò ở dạng bùn pát, với phương pháp khô thì bột liệu sau khi nghiền được đi qua hệ thống xyclon tro đổi nhiệt nhằm gia nhiệt phối liệu trước khi vào lò nhiệt độ phối liệu lúc này lên tới 7000C như vậy phối liệu trước khi vào lò ở dạng bột khô và được nung trong lò quay tại dôn nung khoảng 1350 – 14500C. Sau khi nung xong Clinker được làm nguội nhanh bằng nước và không khí sau đó vận chuyển vào silô chứa. Với hệ thống lò nung clinker theo phương pháp bán khô sử dụng lò đứng hoặc lò quay thì phối liệu trước khi nạp vào lò được trộn đến độ ẩm 12 – 14% và được vê thành viên có kích thước 8 – 12mm sau đó mới đưa đi nung. Quá trình nung phối liệu trong lò dưới tác dụng của nhiệt độ cao các cấu tử trong phối liệu sẽ phản ứng với nhau tạo thành các khoáng chính có trong thành phần clinker xi măng đó là: 3CaO.Al2O3 ( C3A ), 2CaO.SiO2 ( C2S ), 3CaO.SiO2 ( C3S ) và 4CaO.Al2O3.Fe2O3 ( C4AF ). Để tăng nhanh quá trình nung clinker các biện pháp có hiệu quả hay được dùng như: Dùng chất khoáng hoá, giảm độ ẩm của bùn pát, hồi lưu bụi trở lại lò quay, dùng thiết bị làm lạnh, tăng tốc độ quay của lò nung, sử dụng thiết bị đốt nhiên liệu hiện đại cháy hoàn toàn cho nhiệt lượng tối đa. Sau khi qua giai đoạn làm lạnh, nhiệt độ clinker trong khoảng 50 – 1500C clinker được ủ trong kho hoặc silo chứa trong khoảng 10 – 15 ngày để CaO tự do còn lại trong clinker phản ứng với nước trong không khí tạo thành Ca(OH)2 nở thể tích làm cho clinker dễ nghiền và xi măng không nở nữa, như vậy sẽ làm tăng chất lượng của xi măng. V.3. Quá trình nghiền và đóng bao xi măng Clinker được phối trộn với các loại phụ gia xi măng như đá bazan, đá vôi, thạch cao...theo công thức phối trộn tuỳ thuộc vào yêu cầu và tính chất của xi măng mà công thức phối trộn sẽ khác nhau. Thông thường pha thêm 3 – 4% thạch cao để điều chỉnh thời gian đông kết và khoản 15 – 20% phụ gia khác để tăng sản lượng và cải thiện tính chất của xi măng. Độ nghiền mịn thường đạt 12% lượng còn lại trên sàng 008 hoặc bề mặt riêng 2900 – 3200cm2 /g rồi qua thiết bị phân ly, phần chưa đạt độ mịn cho quay lại vào máy nghiền. Sau khi nghiền xong xi măng được gầu tải đưa vào các silo chứa và được đảo trộn để đồng nhất tránh hiện tượng vón cục. Xi măng sau đó được đóng bao ( thông thường bao có trọng lượng 50kg ) rồi được các xe chuyên chở đi tiêu thụ. Xi măng Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng lò đứng Trộn Than Đất sét Đập búa Kẹp hàm Xỉ pyrit Apatit Trộn nghiền Máy sấy Máy sấy Phụ gia CaF2,Na2SiF6 Máy sấy Làm ẩm, vê viên Máy phân ly Đá vôi ủ clinker Nung clinker(lò đứng) Máy nghiền xi măng Máy phân ly Thạch cao, phụ gia Đóng bao Đá vôi Đất sét ĐậpD Đảo trộn Cán Sấy Làm ẩm Trộn nghiền khô Nung clinker Làm lạnh Đập, nghiền ủ clinker Nghiền ướt Nghiền Đập sấy Đóng bao Xi măng Sơ đồdây chuyền công nghệ sản xuất xi măng lò quay VI. Qúa trình đóng rắn của xi măng. Tính chất đặc biệt của xi măng là khả năng tham gia phản ứng với nước tạo thành chất kết dính có lực kết dính đủ mạnh không những chỉ có những hạt vật chất riêng biệt tạo thành phản ứng với nước mà còn có khả năng dính kết trên bề mặt sản phẩm mới với các vật thể chứa trong vừa tiếp xúc với chúng (như gạch, đá, sắt, thép, cát...). Quá trình đóng rắn xảy ra rất phức tạp trải qua nhiều quá trình hyđrat của các khoáng, có nhiều thuyết để giải thích sự đóng rắn của xi măng theo quan điểm vật lý như: thuyết Lơxatơlie, thuyết Bai cốp, thuyết Mikhaêlic...Để đơn giản ta coi quá trình đóng rắn gồm các giai đoạn sau: Hoà trộn xi măng với nước. Thực hiện hyđrat các khoáng trong xi măng. Thực hiện các quá trình vật lý liên kết chặt chẽ các hạt sản phẩm. VII. Một số chỉ tiêu để đánh giá chất lượng của xi măng Trong xây dựng, chất lượng của xi măng được đánh giá bởi các chỉ tiêu như sau: - Thành phần khoáng: thông thường được đánh giá theo tỷ lệ khoáng C3S : C2S hoặc theo hệ số p (Môđun aluminat). Hàm lượng vôi tự do: thể hiện nung clinker xi măng kết khối tốt hay xấu, các hệ số chọn chuẩn hay không chuẩn. Nó đánh giá về khả năng ổn định thể tích của xi măng. Độ mịn của xi măng(S): Xi măng nghiền mịn sẽ ảnh hưởng tới lượng nước tiêu chuẩn, tốc độ ninh kết và đóng rắn, xi măng nghiền càng mịn thì mác của nó càng cao. Đánh giá độ mịn bằng phương pháp tỷ diện (bề mặt riêng cm2/g). Xi măng thường S = 2500-3500 cm2/g. Khối lượng thể tích (): Phụ thuộc vào thành phần khoáng và độ mịn của xi măng. Xi măng thường = 1400-1700g/l. Lượng nước tiêu chuẩn: còn gọi là độ dẻo tiêu chuẩn là lượng nước cần thiết cho vào xi măng tính theo phần trăm để thực hiện quá trình ban đầu của sự đóng rắn. Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng phụ thuộc vào độ mịn, thành phần khoáng và loại phụ gia hoạt tính. Đối với xi măng poóclăng thường lượng nước tiêu chuẩn 24 – 29% Tốc độ ninh kết: Đây là đặc tính quan trọng của xi măng nó phụ thuộc vào thành phần khoáng của clinker, nhiệt độ môi trường, độ mịn. Xi măng thường tốc độ ninh kết bắt đầu không quá 45 phút, kết thúc không muộn hơn 12 giờ Mác của xi măng: Mác của xi măng là cường độ chịu nén của mẫu vữa 1 xi măng 3 cát tiêu chuẩn sau thời gian bảo dưỡng kể từ ngày tạo mẫu là 28 ngày(kG/cm2 hay N/mm2, 1 N/mm2 10 kG/cm2). Xi măng có ký hiệu P300, P400, P500...là mác xi măng 300, 400, 500...hay xi măng có cường độ chịu nén sau 28 ngày là 300, 400, 500...Mác xi măng trước hết phụ thuộc vào chất lượng clinker, độ mịn của xi măng và phương pháp thử mẫu. Chương II: những đặc trưng cơ bản của quá trình nghiền xi măng I. Nghiền xi măng Nghiền xi măng là thời gian giải quyết các thao tác cuối cùng trong quá trình sản xuất xi măng, nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của xi măng. I.1. Máy nghiền xi măng - Có rất nhiều loại máy có thể dùng để nghiền xi măng như: máy nghiền bi, máy nghiền thanh, máy nghiền rung…nhưng phổ biến hiện nay ở nước ta dùng rộng rãi là loại máy nghiền bi thùng quay. - Máy nghiền bi có thể phân loại thành nhiều loại khác nhau: + Phân loại theo cấu tạo của thùng: có các loại hình trụ, hình nón cụt. + Phân loại theo phương pháp tháo sản phẩm, có loại tháo qua trục rỗng, tháo qua sàng chắn ngang thùng, tháo qua sàng hình trụ và loại máy nghiền kèm theo thiết bị phân loại đặt riêng biệt bên ngoài. - Cấu tạo của máy nghiền bi gồm các tang quay bằng thép, có đường kính 1 – 3m, dài 10 – 15m máy được đặt nằm ngang và quay quanh trục của nó, nhờ động cơ và bánh xe truyền động. Trong các tang quay này chứa một phần bi, đạn bằng kim loại hay bằng sứ, quá trình nghiền vật liệu xảy ra khi bi, đạn trong máy nghiền chuyển động. Khi quay tang hỗn hợp bi, đạn và vật liệu nghiền được nâng lên một đoạn theo hướng quay, khi góc nâng lớn hơn góc rơi tự nhiên thì bi, đạn và vật liệu bị trượt xuống phía dưới. Như vậy vật liệu bị nghiền là do sự chà sát hay vừa đập vừa chà sát của bi, đạn với nhau hay bi, đạn với thành thùng. - Kích thước của vỏ máy nghiền. + Đối với loại máy nghiền một ngăn thì chọn + Đối với loại máy nghiền hai ngăn thì chọn + Đối với loại máy nghiền ba ngăn thì chọn Trong đó: L: Chiều dài của máy nghiền D: Đường kính của máy nghiền. I.2. Bi đạn trong máy nghiền Bi, đạn nghiền thường được chế tạo bằng thép hợp kim gồm Các bon, Măng gan, Phốt pho, Lưu huỳnh, Si líc, Crôm, Môlíp đen. Bi của máy nghiền có đường kính từ 20 – 100mm, đạn thường có kích thước từ 15 – 25 hoặc 20 – 30mm - Để xác định tổng khối lượng bi trong máy nghiền người ta có thể áp dụng các công thức thực tế: G = 4620D2L (Theo Taggarta) G = 4100D2L (Theo arenđsa_xislinski) G = 4000D2L (Sternhin) Trong đó G: Tổng khối lượng bi nghiền (kg) D: Đường kính trong của máy nghiền (m) L: Chiều dài có ích của máy nghiền (m) - Góc nâng của bi nghiền: Theo các tính toán về mặt lý thuyết cho thấy động năng của bi, đạn rơi tối đa, khi góc nâng của chung bằng 35020’. - Hệ số nạp bi, đạn trong máy nghiền: Hệ số nạp bi, đạn trong máy nghiền là tỉ số giữa tổng khối lượng bi, đạn khi xếp tự do với khối lượng làm việc của máy nghiền. Theo các tính toán thì cách nạp tối ưu phải tương ứng với h = 0,16.D. Với D: là đường kính thùng nghiền, h: là khoảng cách từ mặt bi, đạn tới mặt cắt ngang giữa thùng. Thông thường hệ số nạp bi, đạn máy nghiền là khoảng 25 – 45%. I.3. Tấm lót Để tránh va đập, vỏ máy bên trong được lót bằng những tấm lót kim loại. Tấm lót máy nghiền thường có gân trên bề mặt và được thiết kế theo các hình dạng khác nhau để làm giảm độ mòn, chiều dày tấm lót phụ thuộc vào đường kính máy nghiền và kích thước vật thể nghiền ở giới hạn 30 – 6mm. II. Công suất tiêu thụ của máy nghiền Khi nạp bi, đạn tối ưu và tần số quay hợp lý có thể công suất tiêu thụ của máy nghiền được xác định theo công thức thực nghiệm P = 12,5.G, hoặc công thức của Blank P = C.G.. Trong đó P: Công suất của máy nghiền G: Tổng trọng lượng bi nghiền C: Hệ số nạp. Đối tượng nghiền III.1. Clinker Clinker sau khi được làm lạnh xuống còn nhiệt độ 50 – 1500C không thể đưa vào nghiền ngay được vì lúc nghiền sự va đập cơ năng biến thành nhiệt năng làm cho máy nghiền nóng làm giảm khả năng nghiền đập của máy, làm tăng hệ số mòn bi đạn, tấm lót. ở nhiệt độ 50 – 1500C cho vào máy lúc đó nhiệt độ tăng lên, thạch cao CaSO4 2H2O sẽ mất nước biến thành CaSO4 0,5H2O gây nên hiện tượng ninh kết giả. Trong clinker xi măng nhất là xi măng lò đứng chứa một lượng CaO tự do và MgO tự do sẽ gây tác hại không ổn định thể tích xi măng hay sinh nứt nổ cấu kiện xây dựng. Do đó clinker ra lò bắt buộc phải ủ trong kho từ 7 – 15 ngày để: Clinker hút ẩm không khí làm cho CaO Ca(OH)2 nở thể tích phát sinh những vết nứt dạn đó sẽ dễ nghiền hơn. Trước khi đưa vào máy nghiền cliker có kích thước từ 8 – 12mm. III.2. Thạch cao Để điều chỉnh thời gian đông kết người ta thường thêm vào quá trình nghiền xi măng từ 3 – 4% thạch cao CaSO4. Thạch cao cũng được đập nghiền sơ bộ đến cỡ hạt 5 – 15mm trước khi được đưa vào máy nghiền. III.3. Các phụ gia khác - Tro xỉ: là phế thải của quá trình cháy than của nhà máy nhiệt điện, ở nước ta hay sử dụng là xỉ than nhiệt điện Phả lại. Thành phần khoáng của xỉ than nhiệt điện Phả lại chủ yếu là pha thuỷ tinh alumosicát, một số khoáng chưa bão hoà vôi như: mulit 3Al2O3.2SiO2, thạch anh SiO2, fensfat (K,Na.AlSi3O8) và một ít khoáng C2S . Thành phần hoá học của tro xỉ nhiệt điện Phả lại TT Loại mẫu Thành phần hoá học (%) MKN SiO2 Fe2O3 Al2O3 CaO MgO SO3 K2O Na2O 1 Xỉ hạt 3,0 61,4 8,3 18,3 5,3 1,0 0,1 2,0 0,28 2 Xỉ hạt lẫn 20% tro bay 7,0 60,2 7,1 18,5 1,5 0,5 0,1 2,8 0,31 - Phụ gia puzolan gồm có hai loại: Puzolan tự nhiên và Puzolan nhân tạo + Puzolan tự nhiên là các nham thạch, tro bụi của núi lửa như túp, crack, đá bọt, đá bazan. Hoạt tính của Puzolan là do SiO2 và Al2O3 có trong thành phần của nó. + Puzolan nhân tạo là sản phẩm khi nung đất sét ở nhiệt độ 8000C (gạch non). Trong thực tế các phụ gia Puzolan thường được đưa vào với tỷ lệ 8 – 12% nghiền cùng với clinker xi măng, ngoài mục đích hạ giá thành sản phẩm, tăng sản lượng, cải thiện một số tính chất củ xi măng thực tế làm cho cliker dễ nghiền hơn và tăng năng xuất máy nghiền 12 – 16%. - Ngoài các loại phụ gia nói trên, trong quá trình nghiền cliker xi măng người ta còn sử dụng đá đen, đá sít ( lớp đất, đá bóc bề mặt của các mỏ than )…nhằm tăng sản lượng và giảm giá thành xi măng. IV. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình nghiền - Sơ đồ nghiền, tần số quay, đường kính của máy nghiền, số lượng, loại, kích thước bi đạn, số lượng các khoang máy nghiền, tích chất của vật liệu, tỷ số L/D (Chiều dài trên đường kính), kết cấu của máy nghiền, chủng loại của tấm lót, khả năng thông gió của máy. Có 2 – 20% năng lượng do máy nghiền tiêu thụ chuyển thành công có ích để nghiền vật liệu, phần năng lượng còn lại chi phí cho cọ sát lẫn nhau của các hạt vật liệu và ma sát giữa các hạt vật liệu với các chi tiết khác của máy nghiền tạo ra tiếng ồn, tạo ra nhiệt, bị mất mát ở bộ truyền động giữa động cơ và máy nghiền. - Quá trình nghiền xi măng ngoài yếu tố công nghệ còn có các ảnh hưởng của các yếu tố khác như: + Bản chất của nguyên liệu + Kích thước của nguyên liệu + Độ ẩm của nguyên liệu Chương III: vấn đề bảo quản xi măng I. Độ kết khối của vật liệu Trong môi trường ẩm vật liệu đa phân tán dễ bị bám dính và kết khối. Khi có tác động của môi trường các hạt kết khối là do chúng dính vào nhau và có lớp tiếp xúc trung gian giữa chúng. Khả năng kết khối của các hạt phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: bản chất của hạt, kích thước hạt, ngoại lực tác động, môi trường tồn tại, thời gian tồn tại ở môi trường đó... Khi các hạt có độ ẩm nào đó đủ để dính lại được với nhau, đọ ẩm khi đó gọi là độ ẩm tới hạn kí hiệu Wth. Nếu độ ẩm của các hạt tăng quá Wth thì các hạt sẽ không bám vào nhau nữa, và không kết dính được. - Khả năng hấp phụ ẩm của hạt rắn theo thời gian được tính theo phương trình: Trong đó: k: hằng số tốc độ hấp phụ W: độ ẩm của các hạt ở điều kiện nhiệt độ, độ ẩm của không khí Wt: độ ẩm tức thời của vật liệu. - Độ ẩm tức thời của vật liệu Wt được tính theo công thức: Wt = k(). độ ẩm tương đối của môi trường độ ẩm tức thời của môi trường là hàm thực nghiệm xác định theo: = biến thiên khối lượng của 1 lượng hạt nhất định với độ ẩm tương đối là biến thiên khối lượng của 1 lượng hạt nhất định với độ ẩm tương đối là k = k0.pH20 k0 hằng số pH20: áp suất riêng phần của hơi nước trong môi trường làm việc là hàm của Nếu: > 75% vật liệu ít kết khối 50% < < 75% vật liệu có hút ẩm < 50% vật liệu hút ẩm mạnh - Tốc độ hấp phụ ẩm của vật liệu: Giả thiết hạt liệu là hình cầu có bán kính r, có độ xốp là a%, độ điền đầy của các lỗ xốp là , và dung tích hấp thụ là y thì ta có: Y = Khi ẩm hấp phụ trên một đơn vị thể tích. Y = Khi ẩm chỉ hấp phụ trên bề mặt hạt. - Để đánh giá khả năng hút ẩm của vật liệu, người ta dùng hệ số hút ẩm = k. Trong đó: k là hằng số phụ thuộc nhiệt độ độ ẩm của môi trường - Thực tế thường sử dụng công thức thực nghiệm: = 1,8.exp(0,3 + 50,2) Khi độ ẩm tương đối giảm dần tới 0 thì khả năng hút ẩm của vật liệu giảm dần. Với mỗi loại vật liệu tuỳ theo kích thước, cấu trúc và tính chất của chúng mà có độ hút ẩm khác nhau. II. Độ hút ẩm của vật liệu Độ hút ẩm của vật liệu được tính theo công thức: = a( - )aw(T – T0)at[1 – exp(-k)] Trong đó: : độ hút ẩm của vật liệu : độ ẩm môi trường : độ ẩm tức thời của vật liệu T0: nhiệt độ tới hạn k: hằng số tốc độ khuyếch tán aw, aT: là các hằng số phụ thuộc nhiệt độ, cấu trúc Khi tăng thì độ hút ẩm của vật liệu tăng lên III. Biến tính bề mặt cho hệ đa phân tán Để đánh giá hiệu quả, khả năng biến tính bề mặt của hệ đa phân tán, người ta đánh giá chúng qua hệ số hiệu quả chống kết khối : Trong đó : nồng độ chất hấp phụ lên bề mặt. , : là độ hút ẩm trước và sau khi biết tính bề mặt. Nếu càng lớn thì hiệu quả biến tính bề mặt càng lớn, khả năng chống hút ẩm lớn. < 0,3 bề mặt biến tính không có hiệu quả 0,3< < 1 bề mặt biến tính có hiệu quả 1< <10 bề mặt biến tính có hiệu quả cao >10 bề mặt biến tính có hiệu quả rất cao. - Có rất nhiều phương pháp để biến tính trong bề mặt vật liệu hạt đa phân tán: + Phương pháp gia nhiệt: Gia nhiệt vật liệu đến nhiệt độ nào đó để biến tính bề mặt vật liệu hạt. + Phương pháp hoá học: Nó sẽ tạo ra các hợp chất mới trên bề mặt vật liệu hạt. + Sử dụng chất phủ bề mặt khác chất cơ bản: Bằng cách tạo màng polymer hoặc bọc màng paraphin nhằm cách ly vật liệu với môi trường ngoài nhằm hạn chế khả năng hút ẩm của vật liệu. + Dùng chất kỵ nước (hydrophob): Chất kỵ nước có tác dụng ngăn cản nước (hơi ẩm) không cho tiếp xúc hoặc tiếp xúc nhưng không kết hợp được với hạt. Chất kỵ nước thường được sử dụng có thể là có nguồn gốc hữu cơ, vô cơ hoặc biến tính các hạt trong tự nhiên. + Dùng chất ưa nước (hydrophil): Là chất có khả năng hút nước (hơi ẩm) trong môi trường lên bề mặt của nó. Chất ưa nước hay sử dụng có thể ở dạng hữu cơ hay vô cơ hoặc các khoáng tự nhiên. - Để có thể chống lại sự kết dính của vật liệu người ta thường sử dụng bột kỵ nước từ các khoáng thiên nhiên. Hiện nay ở nước ta hay dùng là khoáng Vermiculit và Talk + Khoáng Vermiculit: là khoáng alumosilicát, thuộc nhóm thuỷ mi ca, có cấu trúc (Mg, Fe)3[(Al, Si)4)O10](OH)2.4H2O. Tinh thể có dạng vảy và dạng tấm, tính chất của nó thay đổi theo nhiệt độ. Khi nhiệt độ đốt nóng tăng, khối lượng thể tích của nó giảm, khả năng hút ẩm giảm, sự bám dính vào bề mặt của hạt liệu tăng lên. Hiệu quả biến tính là lớn nhất tức là độ hút ẩm nhỏ nhất khi khoáng vermiculite nung ở nhiệt độ 10230K. + Talk: là khoáng silicát magiê, có công thức cấu trúc: Mg3[Si4O10].(OH)2. Tinh thể có hình dạng tấm lục giác hoặc vẩy, chúng có tác dụng loại trừ sự kết dính và sít đặc của vật liệu hạt khi được nghiền mịn với kích thước < 10. Tác dụng biến tính của bột kỵ nước chủ yếu là làm giảm đi sự kết dính, vón cục của hạt vật liệu làm cho hệ phân tán luôn rời rạc. Bột kỵ nước bám dính, phong toả trên bề mặt vật liệu tạo thành lớp màn ngăn cách không cho hơi ẩm xâm nhập vào hạt. Chương IV: Phụ gia trợ nghiền trong sản xuất xi măng I. Chất trợ nghiền Trong sản xuất xi măng công đoạn nghiền tiêu tốn 25 – 30% tổng lượng điện năng. Trong đó chỉ có khoảng 15% năng lượng điện sử dụng có ích cho việc nghiền mịn. Nghiên cứu sử dụng các chất trợ nghiền cho phép thu được hiệu quả về kinh tế và kỹ thuật. Khi có chất trợ nghiền thì sẽ làm tăng năng suất máy nghiền, tăng độ linh động của xi măng, tăng năng suất đóng bao, vòi đóng bao, hạn chế tốc độ giảm mác xi măng trong quá trình vận chuyển, lưu kho, lưu bãi. Trong điều kiện khí hậu nước ta trung bình các loại xi măng sau hai tháng bảo quản thì cường độ nét giảm khoản 14% sau ba tháng giảm khoảng 23% và sau bốn tháng giảm 26% . Để đảm bảo an toàn xi măng lúc xuất xưởng phải có hệ số dư mác không nhỏ hơn 20% và chỉ số lưu kho không quá hai tháng. Vì vậy nghiên cứu chất trợ nghiền bảo quản có ý nghĩa rất quan trọng và cần thiết đối với ngành sản xuất xi măng ở nước ta. Chất trợ nghiền là các chất góp phần thúc đẩy quá trình nghiền ở các máy nghiền mà không làm ảnh hưởng đến tính chất, chất lượng của xi măng. Đối với máy nghiền bi nó làm cho vật liệu nghiền ít bị bám dính hơn vào bi, đạn và làm phân tán vật liệu nghiền. Chất trợ nghiền có thể pha trực tiếp vào vật liệu nghiền theo một số lượng nhất định, thông thường nên pha chất trợ nghiền khoảng 0,006 – 0,08% so với khối lượng clinker. Phần lớn các chất trợ nghiền là các chất hấp phụ mạnh bề mặt các phần tử nghiền. Chất trợ nghiền ngăn ngừa không cho các phần tử bám vào vật thể nghiền và nhờ đó nâng cao được năng suất máy nghiền. Chất trợ nghiền giảm được chi phí điện năng. Phân tán các phần tử tự do các chất trợ nghiền sẽ nâng cao năng suất của thiết bị phân không khí, vì các phần tử nhỏ không bao trùm lên các phần tử lớn. Đồng thời giảm được lượng đảo liệu và do đó các phần tử nhỏ sẽ chuyển ngay thành sản phẩm. Chất trợ nghiền không gây ảnh hưởng đáng kể tới cưòng độ xi măng, chúng có thể làm giảm cường độ ban đầu song cường độ ở 28 ngày vẫn đạt mức bình thường. Một số chất trợ nghiền hay được sử dụng trên thế giới Kí hiệu Thành phần hoá học ZEE – MILL Can xi Sunfuanátép Vinsol Resin Vinsol NVX Nhựa thông Cem – Beads Bồ hóng Tri phốt phát can xi Ca3(PO4)2 Redoil Hỗn hợp axít béo Amina xêtát Etylenikol Prôpylnicôn II. Một số phụ gia trợ nghiền trong sản xuất xi măng Phụ gia trợ nghiền là các chất được thêm vào trong quá trình nghiền xi măng hoặc nghiền nguyên liệu sản xuất cliker nhằm mục đích tăng khả năng nghiền của máy nghiền từ đó làm tăng năng suất. Có nhiều các loại phụ gia khác nhau tuỳ theo tính chất người ta phân thành: Phụ gia thuỷ hoạt tính: là các chất có trong thiên nhiên hay các sản phẩm công nghiệp của các nghành công nghiệp khác. Trong các phụ gia này có chứa các oxyt hoạt tính có khả năng phản ứng với các khoáng có trong clinker tạo thành các khoáng bền vững với nước. Phụ gia hoạt tính thêm vào để tạo ra các loại xi măng có tính chất khác nhau. ở nước ta hay dùng là xỉ nhiệt điện, đá bọt bazan ở miền trung, puzolan... Phụ gia trơ: Chủ yếu có tác dụng làm tăng sản lượng của xi măng mà ít ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng. Các phụ gia trơ thường dùng là đá vôi, đá bazan, cát... Phụ gia công nghệ: đây là loại phụ gia có hàm lượng thêm vào rất nhỏ so với các phụ gia trên nhưng nó góp phần rất lớn vào quá trình nghiền, đóng bao và tăng thời gian bảo quản của xi măng. Phần II cơ sở khoa học của nghiên cứu I. Cơ chế trợ nghiền của phụ gia trợ nghiền bảo quản. Khi nghiền xi măng mặc dù vật liệu đưa vào nghiền như clinker, các phụ gia đã được sấy khô nhưng hàm ẩm còn tích luỹ sâu bên trong vật liệu. Trong quá trình nghiền do sự va đập, chà sát, hệ phân tán xuất hiện lực hút tích điện. Trong quá trình nghiền hơi nước vẫn tiếp tục bay ra và duy trì một khối lượng không đổi trong máy nghiền. Các hạt khi được nghiền nhỏ một phần sẽ mang điện tích dương, phần còn lại mang điện tích âm, như vậy hai hạt mang điện tích trái dấu sẽ hút nhau. Bên cạnh đó các hạt còn có điều kiện hút ẩm trở lại hình thành nên lực mao quản bám dính vào nhau, vào bi đạn tấm lót, thành vách máy nghiền. Theo thuyết các vật thể nghiền cùng va đập với nhịp xung, vật liệu nghiền sẽ bị ép vào bề mặt sần sùi của bi đạn đó cũng là một nguyên nhân gây nên hiện tượng bám dính của vật liệu nghiền trong máy nghiền. Khi các vật liệu nghiền bám dính vào nhau, vào bi đạn thành vách máy nghiền sẽ làm cản trở quá trình nghiền các hạt tiếp theo dẫn đến năng suất máy nghiền bị giảm, có khi còn xảy ra sự cố cho máy nghiền. Khi gia công vật liệu rắn bề mặt riêng của hệ có quan hệ tỷ lệ với năng lượng tự do bề mặt theo phương trình: E = S. Trong đó E: Năng lượng tự do bề mặt (J) S: Tổng diện tích bề mặt riêng (m2)