câu 1 : Thế nào là Xi măng Pooc lăng và clanke xi măng pooc lăng ? hãy trình bày điều kiện hình thành và vai trò của các thành phần khoáng chính ? ảnh hưởng của hàm lượng các ôxyt đến thành phần khoáng và đến điều kiện nung ?
TL:
* Thế nào là Xi măng Pooc lăng :
Xi măng pooc lăng là sản phẩm nghiền mịn của Clanke Xi măng PL và thạch cao , có phụ gia hoặc không có phụ gia .
* clanke xi măng pooc lăng :
Clanke XMPL là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất Xi Măng bằng cách nung đến thiêu kết hỗn hợp phối liệu đồng nhất , phân tán mịn của đá vôi + đất sét + phụ gia điều chỉnh .
* kiện hình thành và vai trò của các thành phần khoáng chính :
Clanke XMPL là các hạt gồm 2 pha chính : pha tinh thể và pha thủy tinh
+ kích thước hạt phụ thuộc vào công nghệ
- thành phần khoáng chính CLK XMPL bao gồm chủ yếu là các khoáng Canxi Silicat chiếm khoảng (70 - 80% ) ,bao gồm C3S alit ; C2S belit ; C3A tri canxi aluminat ;
C4AF tetacxaluminoferit và pha thủy tinh nằm xen kẽ giữa các khoáng alits và belit ( chất trung gian)
- Điều kiện hình thành các khoáng chính :
+ C3S :
Thường được tạo thành nhanh khi có mặt pha lỏng : nhiệt độ tạo thành
t >= 1300 . khi t =< 1200 : C3S à C2S + CaO tự do
C3S bền ở 1200 C - 2070 C
+ C2S :
tạo thành ở t >= 1000 C
thường tạo thành dung dịch rắn với Al2O3 , Fe2O3 ..hàm lương 1 - 3 %
C2S tồn tại ở 4 dạng thù hình : aC2S , bC2S , a’C2S và gC2S
dạng aC2S : bền vững ở nhiệt độ t = 830 - 1425 C ;
nhiệt độ > 2130 C nóng chảy ; nhiệt độ < 1425 C : aC2S - a’C2S
dạng a’C2S : bền vững ở nhiệt độ 830 - 1425 C ; t < 830 C làm lạnh nhanh
a’C2S - bC2S ; t < 830 C làm lạnh chậm a’C2S - gC2S
+ khoáng C3A và C4AF :
tạo thành do nhiệt độ nóng chảy thấp .
C4AF có cường độ cao , có khả năng bền trong môi trường Sunfat ,
C3A : hydrat hóa nhanh , cường độ thấp ; dễ tạo hợp chất với thạch cao ,gây nở thể tích nhiệt thủy hóa lớn C3A + H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O
C3A + CaSO4.H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O
- Vai trò các khoáng :
+ C3S : tốc độ phản ứng lớn , R ban đầu cao ,tỏa nhiệt lớn ,độ bền trong môi trường thấp do tạo ra nhiều Ca(OH)2
+ C2S : ninh kết rắn chắc chậm , R ban đầu thấp tuy nhiên về cuối lại cao , ít tỏa nhiệt , bền trong môi trường Sunfat , hàm lượng chiếm 20 - 30 %
* ảnh hưởng của hàm lượng các ôxyt đến thành phần khoáng và đến điều kiện nung :
Thành phần hóa ( CaO , SiO2 , Al2O3 , Fe2O3 )
CaO: ( 60 - 66%) là hợp lý ,khi đó tạo ra cả C3S và C2S
+ CaO cao : C3S tạo ra lớn ,nhiệt độ nung cao , XM nin kết rắn chắc nhanh ,cường độ cao . CaO tự do lớn à kém ổn định thể tích , kém bền với nước
CaO thấp : tạo ra nhiều C2S , các khoáng Silicat có độ bazo thấp
à XM ninh kết rắn chắc chậm , nhiệt độ nung không cao , bền trong mt Sunfat , khó nung
+ SiO2 nhỏ : tao C3S lớn àR cao , khó nung ; hàm lượng SiO2 hợp lý 21 - 24%
+ Al2O3 : ôxit dễ chảy ,dễ phản ứng với CaO àC3A àhydrat hóa nhanh ,tỏa nhiệt lớn , R thấp
Al2O3 cao , hỗn hợp dễ nung ,hàm lượng hợp lý 4 - 9%
+ FeO3 : dễ chảy hơn Al2O3 ; tạo khoang C4AF có R cao hơn C3A ,bền Sunfat . nếu Fe2O3 Tăng -hỗn hợp dễ nung , XM bền Sunfat có hàm lượng 2 - 4 %
Câu 2 : Các hệ số cơ bản của Clanke XM ? vì sao phải đưa ra các hệ số này ? khi tính toán bài toán phối liệu ,chúng ta có quan tâm đến hệ số nào nhất ? Cách chọn hệ số n hay p căn cứ vào thành phần nguyên liệu của bài toán phối liệu ?
TL:
* Các hệ số cơ bản của Clanke XM :
- hệ số Silicat : n = SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3) = 1,7 - 3,5
hợp lý khi n Î (2,2-2,6) .khi n lớn thì hàm lượng khoáng Silicat lớn à nhiệt độ nóng chảy giảm . n > 3,6 : bền Sunfat ,khó nung
- hệ số Aluminat : p = Al2O3 / Fe2O3 = 1 - 2,5
p = 1 - 2,5 tạo ra cả C3A và C4AF
p > 2,5 : tạo ra nhiều C3A à XM ninh kết ,rắn chắc nhanh ,cường độ thấp ,kém bền Sunfat . Khi p < 0,637 : chỉ tạo ra C4AF
- Hệ số bão hòa KH :
KH = ( CaOeq \l(\l(( - CaOtd ) - ( 1,65Al2O3 + 0,35Fe2O3 + 0,7SO3) / 2,8( SiO2eq \l(\l(( - SiO2td )
KH = 0,85 - 0,95 hợp lý tạo ra cả C3S và C2S , thường chọn KH < 1
KH phụ thuộc : tp nguyên liệu ban đầu , điều kiện nung luyện (MKN) , t Î nhiên liệu sử dụng , điều kiện làm lạnh CKD , chất lượng yêu cầu
- hệ số LSF :
LSF = 100CaO / (2,8SiO2 + 1,65Al2O3 +0,35Fe2O3 ) Khi p > 0,637
LSF = 100CaO / (2,8SiO2 + 1,1Al2O3 +0,35Fe2O3 ) Khi p < 0,637
Khoảng hợp lý : 0,9 - 0,95
* vì sao phải đưa ra các hệ số này :
Đưa ra các hệ số này giúp
+ Tính toán được lượng , tp phối liệu ban đầu để cho ra sản phẩm theo yêu cầu
+ kiểm soát được quá trình nung hợp lý và điều kiện làm lạnh Clanke XM
+ Đảm bảo sự hoạt động của dây chuyền công nghệ , tránh xảy ra tình trạng tắc lò …do thành phần nhiên liệu không được kiểm soát
* khi tính toán bài toán phối liệu ,chúng ta có quan tâm đến hệ số nào nhất :
Cần quan tâm nhất đến hệ số KH vì nó đặc trưng cho tất cả các thành phần õit trong Clanke .Ngoài ra là hệ số Silicat , biểu diễn được 3 trong 4 thành phần . Hệ số KH và n được sử dụng để tính toán phối liệu
* Cách chọn n và p : dựa vào khoảng hợp lý của chúng , dựa vào hàm lượng các khoáng có trong Clanke XM
Câu 3 : Mục đích của việc tính toán phối liệu ? Cách xác định bài toán phối liệu trên cơ sở điều kiện kỹ thuật và kinh tế ?
TL:
* Mục đích của tính bài toán phối liệu :
- Xác định tỷ lệ các loại nguyên liệu để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu
- Bài toán phối liệu phải phù hợp công nghệ sản xuất
- Đảm bảo yêu cầu về độ đồng đều thành phần khoáng
* Cách xác định bài toán phối liệu trên cơ sở đk kỹ thuật và kinh tế :
- tính toán theo các hệ số truyền thống , cơ bản
- tính toán theo thành phần khoáng yêu cầu
- Xác đinh theo phương pháp biểu đồ
- Xác đinh theo phương pháp điều chỉnh
Câu 4 : Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất clanhke xi măng ? Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công nghệ sản xuất và chất lượng clanhke xi măng ?
TL:
1. Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất clanhke xi măng:
a. Nguyên liệu sản xuất xi măng:các nguyên liệu chính là đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh....
nguyên liêu
các chỉ tiêu
giá trị
đá vôi
hàm lượng Cao; %; min
hàm lượng MgO; %; max
hàm lượng SiO2; %; max
hàm lượng đất lẫn; %; max
50
3,5
8
7
đất sét
hàm lượng SiO2; %
hàm lượng Al2O3; %
hàm lượng Fe2O3; %; min
hàm lượng MKN; %; max
60 ¸ 68
12 ¸ 22
5
8
XØ pyrit
hàm lượng Fe2O3; min
hàm lượng CaO; %; min
hàm lượng SiO2; %; min
hàm lượng Al2O3; %; min
hàm lượng MgO; %; max
63
0,5
9
0,9
0,5
* Đá vôi:
Sản xuất canhke xi măng chủ yếu để cung cấp Cao,trong đá vôi hàm lượng các cấu tử cacbonat chiếm 76-80%,tính chất hóa học và lý hóa của đá vôi ảnh hưởng đến việc lựa chon dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng. Trong đá vôi có lẫn các tạp chất như sắt, dất sét.
* Đất sét:
Sản xuất canhke xi măng chủ yếu để cung cấp SiO2,Al2O3,Fe3O3. đất sét là khoáng cấu tạo hạt nhỏ, dễ tạo thành huyền phù khi khuấy trộn với nước. thành phần khoáng chủ yếu là Aluminatsilicat ngậm 2 nước (Al2O3. SiO2.2H2O). Ngoài ra trong đất sét còn lẫn các tạp chất như: cát, tạp chất hữu cơ, Fe3O3, oxit kiềm....
* Các phụ gia điều chỉnh:
Phụ gia đưa vào nguyên liệu hỗn hợp xi măng khi các thành phần hóa học của nó không đảm bảo yêu cầu đã định. Như để tăng hàm lượng SiO2 thường dung cát, trepan, diatomat...để tăng Fe3O3ta dùng quặng sắt,tăng hàm lượng Al2O3 ta dùng boxit làm phụ gia điều chỉnh.
* Các phụ gia:
Pha vào khi nghiền clanhke xi măng để cải thiện một số tính chất của xi măng và hạ giá thành của sản phẩm là: thạch cao, phụ gia khoán hoạt tính (xỉ lò cao,xỉ nhiệt điện....).
b. Nhiên liệu sản xuất xi măng:
Để nung luyện clanhke xi măng người ta có thể dùng nhiên liệu: rắn, lỏng, khí.
_ Nhiên liệu lỏng thường dùng là dầu marut,có Q=8000-11000 Kcal/Kg.
_ Nhiên liệu khí thường dùng là khí thiên nhiên,có Q=8000-9000 Kcal/Kg.
__ Nhiên liệu rắn thường dùng là than,khi nung clanhke xi măng trong là đứng thì sử dụng than ngắn lửa, chất bốc 3-6%, có Q=5500-6500 Kcal/Kg.
2. Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công nghệ sản xuất và chất lượng clanhke xi măng:
Chủ yếu là ảnh hưởng của tro than tới chất lượng clanhke xi măng.
_Tro than:gồm các oxit vô cơ tạo thành ở t0 caoàđộ hoạt tính nhỏ.
_Hàm lượng càng lớnà chất lượng clanhke xi măng càng giảm:
+ thành phần tro phân bố không đều trong phối liệu.
+Tro than làm giảm t0 cháy,giảm khả năng bắt lửa.
+ Tro than làm tăng hàm nhiệt khí thảiàtăng t0 khí thải.
+ Có khả năng gây nên hiện tượng ano.
_Để hạn chế ảnh hưởng của tro than:
+Tăng độ nghiền mịn clanhke xi măng.
+Công nghệ đốt hợp lý: đốt cả trong buồng phân hủy đá vôi & lò nung
Câu 5:Sự khác nhau trong công đoạn chuẩn bị phối liệu của 2 phương pháp sản xuất xi măng theo phương pháp ướt và phương pháp khô? các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của công đoạn này?cơ sở để lựa chọn thiết bị sử dụng cho công đoạn nay?
TL:
a)Sự khác nhau trong công đoạn chuẩn bị phối liệu của 2 phương pháp sản xuất xi măng theo phương pháp ướt và phương pháp khô:
+ Nghiền phối liệu khác :
++ một bên nghiền khô W< 1,5 %
++ một bên nghiền ướt W =12-14 %(18%).
+ Hệ thống dự trữ và đồng nhất khác nhau:
++ phương pháp ướt hệ thống dự trữ băng bể chứa chứ không phải là Xyclo.
++ phương pháp khô hệ thống dự trữ bằng Xyclo.
b)các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của công đoạn chuẩn bị phối liệu:chuẩn bị phối liệu sản xuất Clanhke có 2 công đoạn nhỏ:
+gia công sơ bộ nguyên vật liệu
+nghiền mịn phối liệu.
* gia công sơ bộ nguyên vật liệu:
-mục đích gia công sơ bộ:
+đảm bảo kích thước nguyên vật liệu vào máy nghiền mịn --> yêu cầu đập kích thước khác nhau -->yêu cầu máy nghiền
+đảm bảo đồng đều sơ bộ.
- sơ đồ đập:
+ sơ đồ 1 giai đoạn:chỉ sử dụng 1 thiết bị đập
+ sơ đồ 2 giai đoạn:sử dụng 2 thiết bị đập bố trí lien tiếp.
- hệ thống kho đồng nhất:nhiệm vụ của hệ thống kho đồng nhất là:
+ là kho dự trữ.
+đồng nhất sơ bộ:++ loại kho đồng nhất
++ dạng nguyên liệu đồng nhất.
*nghiền mịn phối liệu:
-yêu cầu phối liệu:
+độ mịn <= 10 -->12% sót sang No 008
(khả năng phản ứng vật chất trạng thái rắn phụ thuộc vào độ mịn)
+ độ đồng nhất
+ đúng với tỷ lệ tính toán
+ dễ nung(kinh tế)
c)cơ sở để lựa chọn thiết bị sử dụng cho công đoạn chuẩn bị phối liệu:
+ lựa chọn thiết bị công nghệ nghiền mịn:
++ Thết bị nghiền mịn là máy nghiền bi,nghiền đứng,nghiền trục cán áp lục cao
Ưu và nhược của máy nghiền bi: vận hành dễ,công đầu tư ít .
Tiêu tốn điện năng nhiều,hiệu suất nhỏ.
++ mục đích hệ thong Xyclo đồng nhất: đảm bảo tinh đồng nhất
Dự trữ nguyên vật liệu
++ nguyên lý đồng nhất:
+++ Dùng không khí để lọc
+++Sử dụng vận tốc khí,áp suất khí với các mục đích khác nhau:
++++ tạo ra hỗn hợp không khí
++++ phối liệu ở dạng linh động chảy lỏng
++++khấy trộn phối liệu(dùng áp lực lớn,áp suất cao)
+++ chia đáy Xyclo làm nhiều phần:sục khí vòa các phần với tốc độ và áp suất khác nhau.
Câu 6 Vai trò của hệ thống đồng nhất trong phương pháp khô sản xuất xi măng pooc lăng?các phương pháp đồng nhất trong công đoạn chuẩn bị phối liệu?ưu và nhược của chúng?
TL:
* Vai trò của hệ thống đồng nhất trong phương pháp khô sản xuất xi măng pooc lăng:
-đảm bảo tinh đồng nhất sơ bộ: :++ loại kho đồng nhất
++ dạng nguyên liệu đồng nhất.
- Dự trữ nguyên vật liệu
* các phương pháp đồng nhất trong công đoạn chuẩn bị phối liệu,ưu và nhược của chúng:
- hệ thống kho chứa kiểu đống dài: +phương pháp rải liệu thành đống dài tương đố đơn giản và có chi phí thấp nên được sử dụng rộng rãi hơn.
+Phương pháp rải liệu hay được sử dụng nhất là phương pháp rải kiểu mái nhà(phương pháp Chevron).Để rải liệu theo phương pháp này,thiết bị rải liệu lắp trên hệ thống xe lăn di chuyển trên ray dọc đồng liệu,phương pháp này tuy đơn giản nhưng dễ sẩy ra sự phân tầng nếu thành phần hạt của vật liệu không đều
+phương pháp rải theo luống:vật liệu được giải thành nhiều luống,luống nọ nằm bên cạnh luống kia hay luống nọ nằm trên luống kia.Số luống càng nhiều thì sự đồng nhất về thành phần hạt càng cao.Tuy nhiên phương pháp này đòi hỏi thiết bị rải liệu phức tạp và giá thành cao.
-hệ thống dự trữ và đồng nhất băng bể chứa:bùn phối liệu đã điều chỉnh được dự trữ trong các bể thẳng đứng hay nằm ngang,có lắp thiết bị khuấy trộn để chống lắng đảm bảo được sự đồng đều của phối liệu trước khi đưa vào lò nung.Tuy nhiên sử dụng phương pháp này tốn nhiều năng lượng,thiết bị công kềnh vì có tới 2 bể chứa.
Câu 7:mục đích yêu cầu của quá trình nung Clanhke?nhiên liệu có ảnh hưởng như thế nào đến quá trình nung Clanhke?
TL:
*mục đích yêu cầu của quá trình nung Clanhke:
-chế tạo được Clanhke ximang theo yêu cầu kỹ thuật
- vận hành lò nung được dễ dàng ít sự cố
-năng suất cao.
*nhiên liệu có ảnh hưởng như thế nào đến quá trình nung Clanhke:
Chất lượng của Clanhke ximang không những phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguên liệu mà còn phụ thuộc vào dạng lò nung,dạng nhiên liệu sử dung.Nhiên liệu sử dụng để nung clanhke ximang có thể là nhiên liệu lỏng,nhiên liệu rắn và nhiên liệu khí.Khi lựa chọn nhiên liệu phải căn cứ vào nguồng nhiên liệu,số lượng nhiên liệu yêu cầu và nhiệt trị của nó,giá thành nhiên liệu và dạng lò nung.Hiện nay ở nước ta,nhiên liệu rắn được sử dụng rộng rãi để nung clangke ximang .Nhiên liệu rắn thường được sử dụng là than cám Quảng Ninh.tùy vào dạng lò nung mà yêu cầu than khác nhau.
Các yêu cầu đối với chuẩn bị than:-Đảm bảo độ mịn:phụ thuộc vào +loại than:hàm lượng chất bốc(khi chất bốc ít thì cần nghiền độ mịn cao và ngược lai)
+công nghệ nung
+hàm lượng tro than
-Mức độ đồng đều của hỗn hợp không khí và than
- Đảm bảo đủ nhiệt trị.
Câu 8:Các quá trình xảy ra khi nung phối liệu?các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình tạo khoáng?
TL:
*Các quá trình xảy ra khi nung phối liệu:
a)quá trình sấy và đốt nóng vật liệu:
- bốc hơi ẩm tự do t<= 100 độ
- bốc hơi nước hấp phụ,một phần kết tinh t=100-200 độ
-tách nước liên kết hóa học:t=400-700 độ à thay đổi cấu trúc đất sét.
b)sự thay đổi của các cấu tử:
- sự biến đổi thù hình của các cấu tử:Si02,Al203,Fe203
- sự biến đổi đất sét: Al203.2Si02.2H20(khoáng caolinit):
+quan điểm cũ:Al203.2Si02.2H20---------->(t=400-700 độ) γAl203+2Si02+2H20
+quan điểm hiện nay: Al203.2Si02.2H20---------->(t=450-700 độ) γAl203.2Si02+2H20
Sau đó: γAl203.2Si02---------->(t=900-1000 độ) γAl203+2Si02
γAl203.2Si02(Mêta caolanh)
- đá vôi:quá trình phân hủy:CaC03àCa0 +CO2 –Q
quá trình phân hủy phụ thuộc vào:+nhiệt độ nung
+kích thước vật liệu
+ sự có mặt của các tạp chất.
c)quá trình phản ứng vật chất trạng thái rắn:
- Các phản ứng cơ bản :
Các khoáng chính:
+ C3A : 3CaO + Al203 à (500-900 dộ) Ca0Al2O3 à (900-1200 độ ) C5A3 à (>1200 độ) C3A.
+ C4AF: 4CaO + Al203 + Fe203 à (700-1100 dộ) CF + C5A3 à(1100-1300 dộ) C4AF
+ C2S : 2CaO + Si02 à (500-1100 dộ) C2S.
C2S à (1000-1200 dộ) C3S2 à (1000-1300 dộ) CS à (>1300 dộ) C3S
- Phối liệu : + Đá vôi CaC03,MgC03.
+ Đất sét : Al203.2Si02.2H20
+ Phụ gia ( quặng sắt,boxit )
3 phối liệu trên chủ yếu là : R20,Ti02,S03.
CaC03 + Đất sét + phụ gia à (700-1200 dộ) C2S,C12A7, C3A,C2AS,CS, C4AF,CAS2. à (>1200 dộ) C3S; C2S; C3A; C4AF.
Qúa trình phản ứng tạo khoáng phụ thuộc:
+ Tỷ lệ thành phần phối liệu
+ Bản chất nguyên vật liệu
+ Độ phân tán : Tỉ diện tích lớn , độ phân tán lớn.
+ Độ đồng nhất phối liệu .
+ Điều kiện nung luyện .
+ Sự có mặt của phụ gia khoáng hóa .
d) Phản ứng xảy ra khi có mặt pha lỏng.
-Vai trò pha lỏng:
+ Tạo môi trường phản ứng tạo C3S.
+ Pha lỏng à lấp đầy lỗ rỗng à tăng tính đặc à tăng phản ứng.
+ Pha lỏng à bôi trơn các hạt à tăng quá trình dịch chuyển của các chất à tăng phản ứng.
- Thành phần pha lỏng à ảnh hưởng nhiệt độ nóng chảy (otecti).
C-S-F:1455 độ C
C-A-S-F: 1388 độ C
C-A-S-F-Na : 1312 độ C
C-A-S-F-Na-Mg : 1280 dộ C
Qúa trình tạo thành C3S phụ thuộc.
+ Nhiệt động học của chất nóng chảy : tnc,σ, M.
+ Khả năng khuếch tán của cấu tử
+ Mức độ hòa tan của C2S và CaO và pha lỏng.
*Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình tạo khoáng.
- Bản chất của nguyên vật liệu .(Đất sét,đá vôi ).
- Tỷ lệ thành phần phối liệu : Hàm lượng các thành phần tạo phản ứng chảy.
- Độ nghiền mịn ( độ phân tán ).
- Độ đồng nhất : + Đồng nhất sơ bộ ở kho.
+ Đồng nhất ơ nghiền phối liệu.
- Nhiệt độ nung.
- Thành phần phối liệu : Các tạp chất kiềm.
+ Khả năng ảnh hưởng của hợp chất kiềm đến tính chất pha lỏng.
+ Anh hưởng kiềm đến t/c xi măng.
Câu 9: Vì sao phải làm lạnh nhanh Clanhke XM? Các dạng thiết bị làm lạnh? Ưu nhược điểm của các thiết bị này ? Vì sao lại chia thiết bị làm lạnh thành nhiều buồng?
TL:
a)Phải làm lạnh nhanh clanhke XM vì:
-Khi làm lạnh các hạt đã thiêu kết thì trong chúng xảy ra các quá trình gây ảnh hưởng lớn đến tính chất của Clanhke và xi măng . Clanhke là hệ không cân bằng ,trong quá trình làm lạnh chất nóng chảy xảy ra sự thay đổi tính chất pha lỏng và pha rắn ,phụ thuộc vào thành phần xi măng pooc lăng và có đặc tính rất phức tạp.Alit có thể tách ra từ chất nóng chảy khi làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt độ khác nhau với số lượng khác nhau . Khi làm lạnh rất chậm tạo thành C3S không bền vững và bị phân hủy.
-Khi làm lạnh chậm chất nóng chảy trong clanhke hoàn toàn bị kết tinh ,nhưng khi làm lạnh nhanh chất nóng chảy trong clanhke hoàn toàn bị cứng lại ở dạng thủy tinh.
-Khi làm lạnh clanhke thì có sự phân hủy các hợp chất .Các khoáng clanhke có thể ở trạng thái giả bền ,khi làm lạnh chậm trở về trạng thái bền vững.Khoáng chính C3S trong clanhke chỉ bền vững trong khoảng 1250o - 1900o .Quá trình phân hủy Alit xảy ra mạnh nhất khi làm lạnh chậm Clanhke trong khoảng nhiệt độ 1000-1200
-Belit trong clanhke XM có nhiều dạng thù hình aC2S, a’C2S, bC2S , gC2S. Khi làm lạnh nhanh a’C2S thì ở nhiệt độ 670o chúng chuyển thành bC2S nhưng khi làm lạnh chậm thì ở nhiệt độ < 830o ,a’C2S chuyển thành gC2S.
-Khi tốc độ làm lạnh càng nhanh hàm lượng pha tinh thể kết tinh từ pha lỏng càng nhỏ ,hàm lượng pha thủy tinh càng lớn đồng thời 1 phần MgO nằm trong pha thủy tinh nên không gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng clanhke .MgO ở dạng tinh thể nhỏ dễ dàng hydrat hóa khi XM đóng rắn,sản phẩm đóng rắn ổn định thể tích hơn,đồng thời khi làm lạnh nhanh clanhke tránh được hiện tượng chuyển hóa khoáng bC2S thành gC2S và C3S ít bị phân hủy thành C2S và CaO tự do,vì vậy chất lượng clanke tốt hơn.
-Khoáng C3A nếu làm lạnh chậm dễ bị chuyển thành C5A3 và CaO.
b) Các dạng thiết bị làm lạnh và ưu nhược điểm của từng loại:
Trong công nghiệp XM có 4 dạng thiết bị làm lạnh là : dạng lò quay ,dạng hành tinh ,dạng ghi (dàn làm lạnh ) và dạng đứng.
+Dạng lò quay và dạng hành tinh :
Ưu: -ko cần quạt -> tiết kiệm năng lượng điện
-khối lượng khí cần thiết để làm lạnh clanhke nhỏ.
-gọn nhẹ dễ lắp đặt.
Nhược:-mức độ làm lạnh chậm,năng suất thấp.
+Dạng đứng:
Ưu:-tận dụng khí sau khi làm lạnh cung cấp cho quá trình nung
-thiết kế đơn giản.
Nhược :-mức độ làm lạnh chậm
+Dạng ghi: Ưu: -làm lạnh nhanh tận dụng khí nóng cho quá trình nung ,với pp khô 1 phần ko khí được đưa vào xyclon trao đổi nhiệt phần còn lại được đưa sang sấy nghiền nguyên liệu .với pp ướt thì phần còn lại được đưa qua hệ thống lọc bụi .
-Có năng suất cao
Nhược:-khối lượng ko khí cần tiêu tốn lớn,nên lượng khí thải đưa ra ngoài lớn ,dẫn đến mất mát nhiệt sẽ lớn
Câu 10:Phân tích sự khác nhau và giống nhau khi nung phối liệu theo phương pháp ướt và phương pháp khô về:
-Các quá trình xảy ra khi nung, biểu đồ nhiệt của hệ thống lò quay.
-Thiết bị nung ,làm nguội.
-Hiệu quả kinh tế.
TL:
*Giống nhau:
-cùng có thể sử dụng được 3 loại nhiên liệu : rắn, lỏng, khí .
-cho năng suất cao ,chất lượng ổn định.
-mức độ cơ giới hóa và tự động hóa cao
-đều sử dụng thiết bị nung dạng lò quay
-tạo ra các thành phần khoáng chủ yếu của clanhke
*Khác nhau:
Lò quay pp ướt
Lò quay pp khô
Các quá trình xảy ra khi nung,và biểu đồ nhiệt của hệ thống lò quay
-phân hủy đá vôi đất sét trong lò nung
-có 6 vùng trong lò nung (vùng sấy, vùng đề hydrat, vùng phân hủy,vùng tỏa nhiệt, vùng thiêu kết, vùng làm lạnh)
-có thiết bị trao đổi nhiệt ngoài lò,
-lò nung chỉ có 3-4 vùng (phân hủy đá vôi,tỏa nhiệt ,thiêu kết và làm lạnh)
Thiết bị nung và làm nguội
-lò dài ( tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính lớn)
-khí sau khi làm lạnh được đưa vào lò để đốt cháy nhiên liệu và phần còn lại đưa qua hệ thống lọc bụi
-lò ngắn( tỷ lệ L/D nhỏ hơn)
-khí sau khi làm lạnh được đưa vào lò để đốt cháy nhiên liệu ,phần còn lại được đưa vào xyclon trao đổi nhiệt và sấy nghiền nguyên liệu
Hiệu quả kinh tế
-dễ vận hành
-chất lượng clanhke cao và ổn định do phối liệu có độ đồng nhất cao về thành phần hóa.
-nhưng năng suất thấp
-chi phí nhiên liệu tương đối lớn
-lò dài nên tốn diện tích mặt bằng -> tăng chi phí đầu tư .
-năng suất cao
-lò ngắn -> giảm chi phí
-tận dụng nhiệt khí thải của lò nung để sấy khô làm mất nước hóa học trong đất sét và phân hủy 1 phần đá vôi->giảm đc lượng khí thải ,giảm nhiệt độ khí thải
-tiêu tốn nhiệt thấp
-làm nguội thường kết hợp với hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò.
-vận hành dễ dàng vì lò ngắn.
Câu 11: Vai trò của hệ thống gia nhiệt trong công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô? Các dạng hệ thống gia nhiệt, ưu nhược điểm của các hệ thống này.
TL:
a)Vai trò của hệ thống gia nhiệt trong công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô: đảm bảo 1 phần chức năng của lò quay nung clanhke, thiết bị gia nhiệt ngoài lò làm tăng năng suất lò đến 30%,có khả năng tận dụng nhiên liệu phế thải làm tăng tính ổn định của vật liệu chịu lửa,làm giảm khó khăn của quá trình vận hành lò nung , giảm lượng khí thải và nhiệt độ khí thải ,sản suất được XM có hàm lượng alkali thấp và giảm tiêu tốn nhiệt.Nó có nhiệm vụ tận dụng tối đa nhiệt khí thải và đốt nóng phối liệu đến nhiệt độ cao trước khi đưa vào lò nung .
b)Các dạng hệ thống gia nhiệt, ưu nhược điểm của các hệ thống này.
-Trong công nghiệp sản xuất XM hnay sử dụng 2 loại hệ thống gia nhiệt chính là hệ thống gia nhiệt xyclon (hệ thống xyclon trao đổi nhiệt ) và hệ thống xyclon kết hợp với lò tiền nung .Ngoài ra còn sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò là thiết bị canxinator.
+Hệ thống xyclon trao đổi nhiệt :trong hệ thống xyclon trao đổi nhiệt xảy ra quá trình sấy, đề hydrat hóa và phân hủy 1 phần đá vôi của bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng.
Ưu: -thời gian đốt nóng nguyên vật liệu tương đối ngắn
-hiệu quả trao đổi nhiệt cao vì hạt được tiếp xúc với không khí nóng ở trạng thái tầng sôi .
-phối liệu được sấy ,và phân hủy đất sét tới 80-90%,đá vôi 20-30%
-làm giảm chiều dài lò nung
-sử dụng tối đa nhiệt khí thải của lò quay
-độ đồng nhất phối liệu cao
-hàm lượng bụi trong không khí thấp
Nhược: -mức độ phân hủy đá vôi không cao.
+Hệ thống xyclon kết hợp với lò tiền nung
Ưu : ngoài những ưu điểm của xyclon trao đổi nhiệt còn có ưu điểm vượt trội nữa là khả năng phân hủy đá vôi có thể đạt 90-95%.
-quá trình nung clanhke xảy ra nhanh hơn vì nhiệt độ vật liệu và nhiệt độ của khí chênh lệch ít.
-sử dụng 1 lượng than để đốt trong buồng phân hủy đá vôi khi đó tăng mức độ đồng đều của tro than trong phối liệu
-thiết bị gọn ,năng suất cao
-giảm lượng tiêu tốn nhiệt sản xuất clanhke.
Nhược : -vốn đầu tư cao.
Câu 12: Phân tích quá trình thay đổi nhiệt độ của khí và vật liệu trong hệ thống xyclon trao đổi nhiệt và trong lò quay?
TL:
a)Trong hệ thống xyclon trao đổi nhiệt: xảy ra quá trình sấy ,đề hydrat hóa và phân hủy 1 phần đá vôi của bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng.
Bột phối liệu từ phễu chứa được tiếp liệu đưa vào ống dẫn khí từ xyclon bậc 3 sang xyclon bậc 4 ,nhờ dòng khí đưa vào xyclon bậc 4 .tại đây xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa bột phối liệu với không khí nóng ở trạng thái lơ lửng ,do đó bột phối liệu bị đốt nóng và bốc ẩm .nhờ tác dụng của xyclon trao đổi nhiệt ,bột phối liệu được tách ra và lắng xuống đáy xyclon ,sau đó lại được đưa vào ống dẫn khí đi từ xyclon bậc 2 sang xyclon bậc 3 và được dòng khí đưa vào xyclon bậc 3.Tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa bột phối liệu và không khí nóng có nhiệt độ cao hơn ,do đó vật liệu tiếp tục tăng nhiệt độ ,bốc hơi nước hóa học .Sau đó bột phối liệu lại được tách ra khỏi dòng khí và lắng xuống đáy xyclon 3 rồi lại được đưa vào ống dẫn khí từ xyclon bậc 1 sang xyclon bậc 2 và được đưa vào xyclon bậc 2 .như vậy bột phối liệu lần lượt đi từ xyclon bậc 4 sang xyclon bậc 1 còn không khí nóng thì ngược lại từ lò nung có nhiệt độ cao 1000-1100 được đi lần lượt từ xyclon bậc 1 đến xyclon bậc 4 và trao đổi nhiệt với bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng,do đó nhiệt độ giảm dần đến khi ra khỏi xyclon bậc 4 có nhiệt độ 300-350 và đi vào hệ thống lọc bụi và thải ra ngoài trời t = 200o
b) Trong lò quay : khi vật liệu được đưa vào lò nung ,vào vùng phân hủy đá vôi vật liệu có nhiệt độ từ 700-1000 ,vùng này chiếm chiều dài tương đối lớn trong lò nung.Sau đó sang vùng phản ứng tỏa nhiệt có nhiệt độ vật liệu đạt 900-1400 chủ yếu xảy ra quá trình phản ứng pha rắn tạo thành các khoáng của clanhke..Tiếp theo là vùng có nhiệt độ vật liệu khoảng 1400 gọi là vùng thiêu kết.trong vùng này chủ yếu xảy ra phản ứng tạo thanh C3S .Vùng làm nguội có nhiệt độ giảm từ 1400-1200 trước khi clanhke rời lò nung đi vào thiết bị làm lạnh.t
vẽ hình 4.33 T158
Câu 13: Cấu tạo? nguyên tắc làm việc của lò quay phương pháp khô?Thế nào là gió 1,2,3?
TL:
a)Lò quay phương pháp khô có cấu tạo bao gồm:
-Hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò:có thể là hệ thống Xyclon trao đổi nhiệt hoặc có thể là hệ thống Xyclon kết hợp với buồng phân huỷ đá vôi
-Lò nung:bộ phận này chỉ đảm nhiệm nhiệm vụ từ vùng phân huỷ đá vôi đến vùng làm lạnh
-Thiết bị làm lạnh:có thể là thiết bị làm lạnh dạng hành tinh hoặc thiết bị làm lạnh dạng ghi
b)Nguyên tắc làm việc:
Nguyên liệu đầu vào hệ thống lò nung là phối liệu nghiền mịn dạng bột khô của các cấu tử đá vôi, đất sét và các phụ gia điều chỉnh.Phối liệu đc đưa vào từ các tầng trên cùng của thấp tiền nung,rồi qua buồng phân huỷ đá vôi,sau đó vào lò nung.Tại đây,trong quá trình chuyển động,phối liệu đc nung nóng lên và do tác động của nhiệt đọ cao sẽ xảy ra các phản ứng hoá lý làm biến đổi các hợp chất ban đầu để tạo thành các thành phần khoáng cần thiết trong Clanke.Cuối cùng,Clanke đc đưa ra ngoài ở đầu ra thiết bị làm lạnh.
c)Giải thích Gió 1,Gió 2,Gió 3:
Gió 1 là loại gió đc đưa vào lò quay qua vòi đốt nhờ quạt gió.Có tác dụng trộn đều không khí với nhiên liệu, đc sử dụng để điều chỉnh hình dáng ngọn lửa,làm nguội vòi đốt và bảo vệ vòi đốt. Để đảm bảo an toàn,nhiệt độ Gió1 không lớn hơn 120độ
Gió 2 là không khí nóng đc đưa vào lò từ thiết bị làm nguội vào lò nhờ quạt hút ID.Gió 2 có thể đạt nhiệt độ 1000-1100độ C
Gió 3 là dòng không khi nóng từ thiết bị làm nguội đưa vào buồng phân huỷ đá vôi qua các đường ống song song với thân lò.Nhiệt độ Gió 3 đạt khoảng 800-900độ C
Gió 2 và Gió 3 có tác dụng đảm bảo lượng oxy cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu trong lò nung và trong buồng phân huỷ đá vôi
Câu 14: Vai trò của thiết bị phân hủy đá vôi trong hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò? Các dạng tbi này? Ưu nhược điểm ?
TL:
* Vai trò của thiết bị phân huỷ đá vôi tronghệ thông trao đổi nhiệt ngoài lò:
-Phân huỷ nhanh và triệt để CaCO3 (90-95%)
-Đảm bảo chất lượng Cao tốt
-Sử dụng 1lượng than để đốt trong buồng phân huỷ đá vôi.Do đó làm tăng mức độ đồng đều của tro than trong phối liệu
-Vì buồng phân huỷ đá vôi đc bố trí ngoài lò nung nên giúp chiều dài lò nung giảm đi đáng kể.Ngoài ra còn giúp năng suất lò nung đc nâng cao
-Giảm lươngj nhiệt tiêu tốn trong quá trình sản xuất Clanke
*Các dạng thiết bị phân huỷ đá vôi:
a)Hệ thông gia nhiệt SF của IHI:
Hệ thống trao đổi nhiệt hay hệ thống gia nhiệt là hầu hết sự phân huỷ đá vôi của nguyên liệu xảy ra trong lò nung nhanh,gồm có buồng xoáy trộn và buồng phản ứng
Ưu điểm:Nhiệt cung cấp cho lò nung có thể giảm đến 50% so với thiêt bị gia nhiệt thông thường
Tránh đc sự dính bết của VL trên thành thiết bị
b)Hệ thống trao đổi nhiệt vs buồng phân huỷ đá vôi kiểu tầng sôi MFC:làm việc theo nguyên lý tầng sôi
Ưu điểm:Tránh đc hiện tượng đá vôi tắc kẹt
Buồng phân huỷ đá vôi này có thể đốt nhiều dạng nguyên liệu khác nhau
c)Hệ thống trao đổi nhiệt RSP:
gồm giếng đốt nóng và buồng hoà trộn bố trí gần như song song vs nhau.
Ưu điểm: giúp giảm nhiên liệu cho lò quay
Cho phép tận dụng tối đa khí nóng từ thiết bị làm lạnh Clanke
Giúp tăng năng suất lò
d)Hệ thống gia nhiệt với thiết bị tiền nung F.L.Smith:
+Thiết bị tiền nung FLS có ống đốt nóng hỗn hợp nguyên liệu riêng: Đc đặc trưngbằng ống dẫn khí đặc biêtchuyển khí nóng từ thiêt bị làm lạnh Clanke đến thiết bị nung riêng
Ưu điểm:Mức đọ phânhuỷ đá vôi cao(90-95%)
Thao tác thuận lợi, đảm bảo hoạt động ổn định,dễ dang tách Clo,alkali,sunfua mà không mất nhiệt lớn
Công suất cao
+Thiết bị nung trước FLS cho xi măng thấp alkali:Gồm các thiết bị đốt trước và thiết bị gia nhiệt 4bậc làm việc hoàn toàn độc lập với khí lò nung.
Ưu,nhc điểm: Đẩy nhanh quá trình phân huỷ
Làm sạch khí thải
Tránh được các vấn đề xảy ra do chất bốc
Yêu cầu tiêu tốn nhiệt cao
e)Thiết bị tiền nung KSV của Kawasaki:
Gồm:lò nung canxinơ đặt ở phía dưói của thiết bị gia nhiệt.Lò nung là sự kết hợp của hệ thống vòi phun và buồng xoáy
Ưu điểm:Quá trình phân huỷ xảy ra hầu như hoàn toàn
Làm tăng công suất lò lên 2-2.5lần
Làm giảm chiều dài lò
f)Hệ thống KS-5 của hãng Kawasaki:
Là hệ thống gia nhiệt 5giai đoạn,sử dụng xiclon nằm ngang cho các giai đoạn trung gian
Ưu,nhược điểm:Tiêu tốn nhiệt và năng lượng thấp nên tiết kiệm nhiên liệu và nhiệt
Câu 15 vai trò và tác dụng của vòi đốt than tronglò quay nung clanhke xi măng ? các yếu ttos ảnh hưởng đến khả năng đốt cháy nhiên liệu của vòi đốt than?
TL:
Vai trò và Tác dụng của vòi đốt than:
Vòi đốt than ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy của than và sự hình thành ngọn lửa trong lò quay nung Clanke. Khi ta sử dụng vòi đốt có khả năng đốt cháy tốt thì quá trình đốt than sẽ đạt được những yêu cầu đặt ra : than được đốt cháy hoàn toàn để tạo ra lượng nhiệt lớn nhất, đạt hiệu quả cháy cao nhất, đảm bảo hình thành ngọn lửa có hình dáng mong muốn phù hợp với điều kiện vận hành của lò và có khả năng điều chỉnh hình dáng ngọn lửa trong quá trình vận hành lò
Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng đốt cháy nhiên liệu của vòi đôt than:
-Đặc điểm thiêt kế đầu vòi đốt:ảnh hương đến độ mở của luồng phun,xáo trộn dòng trong quá trình phun than, và thời gian bắt lửa.
-Loại than:mỗi loại than có thành phần hoá hoc,khả năng cháy khác nhau chủ yếu là hàm lượng chất bốc khác nhau nên việc khởi động vòi đốt cũng bị ảnh hưởng
-Độ mịn của than:Than có độ mịn càng cao thì quá trình phun than càng dễ dàng,quá trình đốt cháy than trong vòi đốt càng nhanh,luợng nhiệt cung cấp càng lớn
-Độ ẩm của than:than có độ ẩm càng lớn thì khả năng đốt cháy càng thấp
-Mức độ hoà trộn không khí và nhiên liệu:Khi nhiên liệu và không khí đốt được hoà trộn càng tốt thì khả năng đốt cháy càng cao,quá trình cháy diễn ra càng nhanh và đạt được nhiệt độ cháy càng cao
-Tốc độ phun than:Khi tốc độ phun than lớn,ngọn lửa không kịp truyền nhiệt về phía sau,do đó sự cháy bị ngắt quãng,ngọn lửa bị tắt.Khi tốc độ phun than nhỏ,ngọn lửa liên tục truyền về phía trước,truyền thẳng vò vòi phun than gây nên hiện tượng hồi lửa,dễ gây cháy nổ rất nguy hiểm.Do đo,cần điều chỉnh tốc độ phun than hợp lý
Câu 16: các sơ dồ chính của hệ thống lò nung sử dụng trong phương pháp khô sản xuất xi măng ? ưu nhược điểm của chúng?
Các sơ đồ công nghệ chính của hệ thông lò nung sử dụng trong phương pháp khô sản xuất xi măng:
TL:
1.Hệ thống lò ILC:
Sơ đồ 7.39-trang 218 và 7.40-trang 220(Công nghệ và thiết bị sản xuất XM Pooc-lăng)
Ưu-nhược điểm:
-Phân huỷ nhanh và triệt để đá vôi
-Khí thải đc làm nguội và làm sạch trong hệ thống lọc bụi riêng
-Mức độ tổn thất nhiệt của hệ thống lò thấp(1.6-2.0Kcal/kg clanke)
-Hệ thống lò có thể làm việc với thể tích xả đạt tới 100%
-Vì lò sử dụng oxy trong khí thải lò nung để đốt cháy nhiên liệu trong buồng phân huỷ đá vôi nên cần phải tăng hệ số dư không khí khi đốt nhiên liệu trong lò quay
2.Hệ thống lò SLC
Sơ đồ 7.41 trang 221(Công nghệ và thiết bị sản xuất XM Pooc-lăng)
Ưu-nhược điểm:
-Lưu lượng khí qua mỗi tháp tiền nung đc điều chỉnh độc lập với nhau
-Buồng phân huỷ đá vôi có thể đốt tất cả các loại nhiên liệu
-Mức độ phânhuỷ đá vôi cao
-Buồng phân huỷ đá vôi nhỏ hơn vì khí từ lò nung k đi qua đây
-Việc trộn đều phhối liệu,nhiên liệu và gió3 đc hoà trộn hiệu quả hơn
-Lò xả đc 100% khí lò ra ngoài
- Mức độ tổn thất nhiệt của hệ thống lò thấp(1.6-2.0Kcal/kg clanke)
Câu 17:Phân tích giải pháp công nghệ nâng cao năng suất lò nung,giảm nhiệt tiêu hao khi nung clanke xi măng pooc lăng?
TL:
*Đối với lò quay phương pháp ướt:
-Giảm độ ẩm của bùn phối liệu.Thực tế cho thấy khi giảm độ ẩm của bùn phối liệu đi 1% thì năng suất lò tăng 1,5% và tiêu tốn nhiệt giảm từ 1÷1,5%.
-Sử dụng hiệu quả khí thải lò nung.Để tăng hiệu quả sử dụng nhiệt khí thải người ta thường mắc xích trao đổi nhiệt trong lò quay,sử dụng thiết bị lọc,đốt nóng…Khi sử dụng thiết bị này làm tăng truyền nhiệt giữa khí lò và vật liệu,tăng sự tiếp xúc của chúng nên nhiệt khí thải được sử dụng hiệu quả hơn.
-Ngoài ra người ta còn sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt ngoài lò như máy cô đặc bùn,làm giảm độ ẩm của bùn.
*Đối với lò quay phương pháp khô:
-Sử dụng hệ thống gia nhiệt ngoài lò quay.Thực tế hệ thống gia nhiệt ngoài lò đã đảm nhiệm 1 phần chức năng của lò quay nung clanhke,vì vậy lò ngắn hơn so với lò quay phương pháp ướt.Thiết bị gia nhiệt làm tăng năng suất lò đến 30%,có khả năng tận dụng nhiên liệu phế thải ,làm tăng tính ổn định của vật liệu chịu lửa,làm giảm khó khăn của quá trình vận hành lò nung,giảm lượng khí thải và nhiệt độ khí thải ,sản xuất được xi măng có hàm lượng alkali thấp và giảm tiêu tốn nhiệt.Khi lò nung sử dụng thiết bị gia nhiệt hoàn hảo có thể đạt tiêu tốn nhiệt đến khoảng 725Kcal/kg clanhke.
Bột phối liệu từ phễu chứa được tiếp liệu đưa vào giữa ống dẫn khí từ xyclon bậc III sang xyclon bậc IV,nhờ dòng khí đưa vào xyclon bậc IV .Tại đây xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa bột phối liệu với không khí nóng ở trạng thái lơ lửng,do đó bột phối liệu bị đốt nóng và bốc ẩm.Nhờ tác dụng của xyclon trao đổi nhiệt,bột phối liệu được tách ra và lắng xuống đáy xyclon,sau đó lại được đưa vào giữa ống dẫn khí đi từ xyclon bậc II sang xyclon bậc III và được dòng khí đưa vào xyclon bậc III .Tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa bột phối liệu và không khí nóng có nhiệt độ cao hơn, do đó vật liệu tiếp tục được tăng nhiệt độ ,bốc hơi nước hóa học của hỗn hợp nguyên liệu, sau đó bột phối liệu lại được tách ra khỏi dòng khí và lắng xuống đáy xyclon III rồi lại được đưa vào giữa ống dẫn khí từ xyclon bậc I sang xyclon bậc II và được đưa vào xyclon bậc II .Như vậy bột phối liệu lần lượt được đi từ xyclon bậc IV sang xyclon bậc I còn không khí nóng thì ngược lại từ lò nung có nhiệt độ cao 1000÷1100 ˚C được đi lần lượt từ xyclon bậc I đến xyclon bậc IV và trao đổi nhiệt với bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng, do đó nhiệt độ giảm dần , đến khi ra khỏi xyclon bậc IV có nhiệt độ khoảng 300÷350 ˚C và đi vào hệ thống lọc bụi và thải ra ngoài trời ở nhiệt độ t ~ 200 ˚C. Khi đi từ xyclon bậc IV đến xyclon bậc I,vật liệu được nung nóng dần lên,đầu tiên bị mất nước lý học,sau đó bị mất nước hóa học đến khi vào xyclon bậc I vật liệu có nhiệt độ khoảng 800÷900˚C và bắt đầu xảy ra quá trình phân hủy đá vôi nhưng chậm,tiếp theo vật liệu được đưa vào lò.Tiêu hao nhiệt với loại lò nung có hệ thống xyclon trao đổi nhiệt khoảng 800÷950 kcal/kg clanhke.
Khi đi vào trong các xyclon,bột phối liệu được hòa trộn với không khí nóng,mỗi xyclon là một thiết bị gia nhiệt.Thông thường xyclon trên cùng thường là xyclon kép.
*Trong lò nung:
-Vào lò nung ,vật liệu gặp dòng khí nóng nhưng nhiệt độ được nâng lên tới 1100÷1250˚C nhưng là vùng quan trọng của quá trình nung nhiệt độ ≥ 1450˚C tại đây xuất hiện pha lỏng và các khoáng của XM được hình thành…
Câu 18:Phân tích và lý giải tại sao clanhke xi măng lò đứng lại không ổn định và chất lượng thường thấp hơn so với clanhke xi măng lò quay?
TL:
*Nguyên nhân về nhiệt:
+Nung clanhke lò đứng :lò ngắn ≤ 12m → không có sự phân hủy rõ rệt các quá trình xảy ra trong lò → chế độ nhiệt kém ổn định:
+Do áp lực lò lớn.
+Do độ rỗng xốp không đều.
+Than lẫn.
*Công nghệ sản xuất:
+Lò thiết kế nung than
+Than có hàm lượng tro lớn → giảm chất lượng clanhke.
+Than trộn lẫn nguyên liệu → không cháy triệt để → giảm chất lượng clanhke.
-Mức độ đồng nhất và chính xác các cấp phối không cao cho phép
ΔT ≤ 0,2% so với tít yêu cầu.
-Mức độ tạp lẫn phối liệu:kích thước,cường độ…thùng tạo bột → bí lò.
*Nguyên nhân quá trình nung:
+Quá trình cháy trong lò không đều do than trộn lẫn phối liệu → từng hạt phối liệu xảy ra các quá trình cháy khác nhau.
+Các quá trình tạo khoáng xảy ra không đồng thời.
+Hay xảy ra sự cố…
+Do độ đồng đều bên trong lò kém → khả năng cháy khác nhau.
Do sự nóng chảy của các thành phần :tạo thành bên trong luồng khí khi nhiệt độ của hạt phối liệu ≥ 300˚C → cháy than.
Khi thiếu oxi(khử) có C + ½ O2 → CO
C + CO2 →2CO
→ qúa trình thiêu khí.
-Fe2O3 + CO → FeC + CO →Fe3O4 → (FeO.Fe2O3) nóng chảy nhanh t˚ thấp.
Câu 19:Khi nghiền xi măng,độ mịn của xi măng được lựa chọn dựa trên cơ sở nào?
TL:
*Cơ sở lý thuyết của quá trình nghiền xi măng.
Khả năng nghiền clanhke phụ thuộc vào các yếu tố:
+Phụ thuộc vào thành phần khoáng clanhke
C3S cứng và giòn → dễ nghiền.
C2S cứng nhất → khó nghiền.
C4AF dẻo → khó nghiền.
Suy ra cần chú ý đến 2 thành phần khoáng C2S và C4AF.
Khi C2S và C4AF ↑ suy ra khả năng nghiền ↓
+Độ cứng tế vi của các tinh thể .
+Khi kích thước càng nhỏ → càng khó nghiền (độ cứng ↑)
+Độ cứng ↑ đi từ ngoài tinh thể vào bên trong tinh thể.
+Điều kiện kết tinh và làm lạnh ảnh hưởng đến khả năng nghiền.
+Khi độ mịn càng ↑ suy ra khả năng ↑(tiêu tốn điện năng ↑)
*Ảnh hưởng của công nghiền: ( biểu đồ )
1.Cát thạch anh.
2.Clanhke.
Đường nghiền:
+Phần I,khi tăng công nghiền thì tỉ diện tích tăng mạnh.Chủ yếu xảy ra ở quá trình phá vỡ cấu trúc thông qua bề mặt phân chia pha → độ rỗng càng tăng → từ lực càng nhỏ → khả năng nghiền tăng.
+Phần II,khi công nghiền tăng → tỷ diện tích tăng chậm lại → bắt đầu quá trình nghiền các tinh thể riêng biệt là chính.
+Phần III,trở lực nghiền tăng → công nghiền tăng nhanh nhưng tỷ diện tích (s) tăng chậm.
Nguyên nhân:
-Khi nghiền độ mịn cao → từ lực ma sát ↑ nhanh ,suy ra t˚ ↑
Hiện tượng tĩnh điện của các hạt vật liệu nghiền → tạo hiện tượng bám dính và tập hợp.
→ Đối với XM Pooc lăng thông thường độ mịn có tỷ diện ≥ 2700 cm2/g.
Câu 20:Các thiết bị sử dụng để nghiền xi măng ?Các dạng sơ đồ nghiền? Ưu nhược điểm của các sơ đồ này?
TL:
*Các thiết bị sử dụng để nghiền XM:
Trong công nghệ đoạn nghiền XM,những nguyên vật liệu phải gia công nghiền mịn là clanhke và các phụ gia.Để đảm trách việc này ,các thiết bị nghiền sau đây thường được sử dụng:
-Máy nghiền bi.
-Máy nghiền con lăn đứng.
-máy nghiền trục cán áp lực cao.
-Máy nghiền Horomill.
Để nghiền clanhke XM Pooc lăng ,máy nghiền bi thường được sử dụng phổ biến nhất.
Thông thường máy nghiền bi có nhiều ngăn (từ 2÷4 ngăn)
*Các dạng sơ đồ nghiền và các ưu nhược điểm của từng sơ đồ.
-Sơ đồ nghiền kín 1 hay 2 giai đoạn
Ưu điểm:
+Độ nghiền mịn cao, có thể điều chỉnh độ mịn XM nhờ tốc độ dòng khí.
+Năng suất cao, đảm bảo vệ sinh môi trường.
Nhược điểm:
+Tiêu tốn điện năng.
+Thiết bị cồng kềnh ,phức tạp.
+Giá đầu tư cao.
-Sơ đồ nghiền hở 1 hay 2 giai đoạn
Ưu điểm:
+Thiết bị đơn giản, gọn nhẹ.
+Tiêu tốn ít điện năng.
+Giá đầu tư thấp.
Nhược điểm:
+Ô nhiễm môi trường.
+Năng suất thấp.
+Độ mịn thấp.
Câu 21: Các biện pháp để nâng cao hiệu quả nghiền xi măng?
TL:
- Các nguyên nhân gây nên năng suất thấp, hiệu quả thấp:
+ Do cấu tạo của máy nghiền.
Vd: trong máy nghiền bi thì khả năng sinh công thấp mà chủ yếu là sinh nhiệt.
+ Lực va đập là chính
+Lực chủ yếu trong quá trình nghiền là rơi tự do.
+Nhiệt độ của máy tăng lên nhanh do lực ma sát và lực va đập.
+ Trong quá trình nghiền thông thường nhiệt độ của vật liệu trong máy tăng đến ≤ 150oC. Do lực tác dụng tĩnh điện của vật liệu, hiện tượng bám dính tập hợp khi vật liệu có kích thước nhỏ.
- Biện pháp nâng cao:
+ Sử dụng chu trình nghiền kín kết hợp với thiết bị phân ly không khí.
+Sử dụng biện pháp làm lạnh vỏ máy nghiền → giảm nhiệt độ của máy nghiền
+ Sử dụng chất trợ nghiền (đây là phụ gia hoạt tính bề mặt, trung hoà về điện, chống bám dính)
+ Chế độ bổ sung và thay thế bi đạn.
+ Vật liệu đưa vào nghiền phải có thời gian ủ hợp lý.
Câu 22: Phân tích quá trình hyđrát hoá của khoáng xi măng poóc lăng? Các yếu tố ảnh hưởng?
TL: Quá trình hyđrát hoá của các khoáng xi măng poóc lăng và các yếu tố ảnh hưởng:
*) Khả năng tương tác của xi măng với nước phụ thuộc vào:
+ Thành phần khoáng
+ Hàm lượng các khoáng
+ Hàm lượng các pha thuỷ tinh
+ Điều kiện tương tác(lượng nước, nhiệt độ mtrường, nồng độ Ca(OH)2, độ ẩm môi trường).
*) Các khoáng xi măng gồm : C3S, C2S, C3A, C4AF.
- C3S: Chiếm 45- 60%
+ Khi tươg tác với nước tương tác nhanh, toả nhiệt nhiều, tạo sản phẩm hyđrô silicat cãni có thành phần thay đổi phụ thuộc vào điều kiện nhiệt độ và nồng độ Ca(OH)2; Ở điều kiện thường và nồng độ Ca(OH)2 : 0,05÷ 0,1g/lít.
→ Sphẩm là CSH
Khi Ca(OH)2 càng thấp thì độ bazơ sp càng giảm
+Khi bão hoà Ca(OH)2 ở nhiệt dộ thấp thì tạo thành C2SH2 hay C2SH1 nhưng :
khi nhiệt độ từ 30÷50 → Sản phẩm tạo thành là C3S2H3
khi nhiệt độ từ 50÷100 → Sản phẩm tạo thành là CSH(B) + C2SH2
khi nhiệt độ từ 120÷170 → Sản phẩm tạo thành là C2SH(A)
khi nhiệt độ từ 175÷200 → Sản phẩm tạo thành là C2SH(A) + C2SH(C).
Ca(OH)2 được tạo thành trong tất cả các quá trình ở điều kiện đóng rắn
Khi kết hợp C3S với cát nghiền + vôi với một tỷ lệ tính toán và gia công ở nhiệt độ 200oC với áp suất P= 9-16 atm sản phẩm chủ yếu tạo thanh C2SH2 cho cường độ cao. Ngoài ra còn 1 số sp khác.
- C2S: chiếm 20-30%
Sphẩm tạo thành phụ thuộc nhiệt độ và Ca(OH)2
- C3A: chiếm 5-15%
C3A + H2O → C3AH10÷12 →
C3AH6 t > 275 C3A H1,5
Ca(OH)2 < 0,25g/l Ca(OH)2 + Al(OH)3
Ca(OH)2 > 1,08g/l C4AH13
Các sphẩm silicát canxi có vai trò quan trọng trong viẹc tạo cương độ sphẩm.Sphẩm từ C3A có đặc tính cường độ thấp.
-C4AF: còn lại.
Câu 23: Sử dụng thuyết Baicốp giải thích QTrình rắn chắc của xi măng?
TL:
Theo thuyết Baicốp chia quá trình đóng rắn của xi măng làm 3 giai đoạn:
+ Gđoạn hoà tan: đầu tiên các khoáng hoà tan vào trog nước tạo thành dung dịch.
+ Gđoạn hoá keo: Đvới xi măng gđoạn này tương đói dài và phát triển mạnh nhất ở nhiệt độ cao. các sản phẩm tạo thành có kích thước nhỏ dạng gel, dạng keo (các khoáng C3S, C2S).
Tỉ diện tích bề mặt sản phẩm lớn(thông thường 200÷400 m2/g).
+ Gđoạn thứ 3 là giai đoạn rắn chắc.
Tại giai đoạn này quá trình hyđrát hoá tiếp tục, liên kết lớn lên trong các tinh thể nhỏ. đây là hai quá trình đối nghịch nhau ảnh hưởng tới cường độ.
Theo thời gian : tốc độ hyđrát hoá giảm→ mức độ giảm.
Mức độ tăng kích thước tăng , quá trình tăng, cường độ giảm
Thời gian của quá trình rắn chác phụ thuộc vào thành phần, hàm lượng khoáng và độ mịn và phụ thuộc vào môi trường đóng rắn.
*) Thành phần pha rắn tạo thành ở dạng keo đóng vai trò quan trọng trong thời gian đóng rắn của xi măng vì ở giai đoạn này hyđrát silicát canxi hình thành tạo điều kiện rắn chắc và phát triển cường độ sau này.
Câu 24: Hãy trình bày một số tính chất của hồ và đá xi măng.?
*) Độ nhớt cấu trúc:
Biểu diễn theo công thức:
η = ηn+ ηc.
Trong đó: ηn – độ nhớt Niu tơn
ηc – độ nhớt cấu trúc của hệ
Hệ như trên gọi là hệ nhớ dẻo.
Độ nhớt của hệ là do lực Vanđécvan liên kết các phần tử phân tán mịn trong huyền phù. Khi giảm áp suát, độ nhớt tiêu chuẩn giảm đi nhưng đối với độ nhớt cấu trúc thì phải tác động 1 lực tương úng với ứng suất trượt tới hạn gây nên sự chuyển hệ từ trạng thái đàn hồi dẻo sang trạm trộn chảy cục bộ.khi đó cấu trúc hệ bị phá huỷ độ nhớt giảm,hệ huyền phù có tính chảy.
Độ nhớt cấu trúc của hồ xi măng phụ thuộc vào tính chất của xi măng, nồng độ huyền phù, nhiệt độ và thời gian tồn tại huyền phù, lượng và loại phụ gia trong huyền phù.
Để xác định độ nhớt cấu trúc của hồ,vữa người ta sử dụng nhớt kế rung.
*) Hiện tượng trầm lắng:
Hệ hồ và vữa xi măng linh động dễ bị phân tầng dưới tác dụng của lực trọng trường.Các hạt lớn và nặng từ lớp trên chuyển xuống phái dưới và bên trên trở nên đặc chắc hơn. hiện tượng đó gọi là sự trầm lắng của hệ.
Khi hệ bị trầm lắng, độ cô đặc chắc của hệ ko đều, cấu trúc phía trên của hệ tơi xốp, phía dưới đặc chắc và có cường độ cao, vì vậy ảnh hưởng xấu đến cường độ của hệ và nhiều tính chất khác.
*) Sự toả nhiệt:
Khi nhào trộn xi măng với nước, trong hỗn hợp xảy ra các phản ưng thuỷ hoá các khoáng của xi măng là các phản ứng toả nhiệt, vì vậy nhiệt độ của hỗn hợp tăng lên. Sự toả nhiệt của xi măng poóc lăng phụ thuộc vào thành phần khoáng và độ mịn của cm. Trong xi măng có các khoáng chính là C3S, C2S, C3A, C4AF tác dụng với nước chúng sẽ toả nhiệt khác nhau, đồng thời tốc độ toả nhiệt cũng khác nhau.
Hàm lượng C3S, C3A càng nhiều thì nhiệt thuỷ hoá càng lớn.
Độ mịn của xi măng càng lớn thì khả năng phản ứng của khoáng với nước càng lớn tảo nhiệt càng lớn ở thời kì đầu.
*) Sự thay đổi hàm lượng pha rắn
Trong quá trình rắn chắc của hỗn hợp xi măng nước, lượng nước trong hệ liên tục giảm đi và hàm lượng pha rắn tạo thành ngày càng tăng, khi đó các pha rắn tạo thành là: hyđrô silicat canxi, hyđrô aluminát canxi, alumôferit canxi và các chất chủ yếu ở dạng gel.
*) Cấu trúc của hồ và đá xi măng
Khi nhào trộn xi măng với nước, hồ xi măng được tạo thành là hỗn hợp dẻo của các hạt clanhke xi măng, nước cà một lượng ko khí lẫn vào khi nhào trộn. Trong quá trình rắn chắc, hồ xi măng chuyển dần thành đá xi măng bền vững là hệ gồm 3 pha rắn lỏng và khí có cấu trúc rỗng phức tạp.
*) Các dạng liên kết nước trong hồ và đá xi măng
Trong hỗn hợp xi măng nước xảy ra quá trình phản ứng phức tạp làm thay đổi hàm lượng các pha trong hệ dẫn tới sự phân bố và xuất hiện các lkết phức tạp của nước trong hệ.trong đó xi măng nước co thể tồn tại ở dạng lkết hoá học, lkết hấp phụ, lkết bằng lực mao dẫn và ở trạng thái tự do.
Nước lkết hoá học là nước tham gia vào cấu trúc mạng lưới tinh thể của các chất tạo thành bởi liên kết hoá trị chỉ bị tách ra khi nhiêt độ cao.
Nước hấp phụ là nước được giữ lại và phân bố trên bề mặt cá hạt pha rắn bằng lực Van đếc Van của nguyên tử hay ion ko bão hoà.
Nước mao quản là nước được giữ lại trong các mao quản của đá xi măng có kích thước d= 20÷40μm bằng lực mao quản.
Nước tự do chứa đầy trong các lỗ rỗng lớn của đá xi măng ,chúng được giữ lại bởi một vài lớp phân tử phân bố trên bề mặt pha rắn và lkết hấp phụ.
*) Tính kiềm của pha lỏng trong hồ và đá xi măng
Pha lỏng của hồ và đá xi măng là nước chứa các chất hoà tan như Ca(OH)2, NaOH,KOH.. Sự tồn tại các hợp chất hoà tan trong nước tạo nên tính kiềm cao của pha lỏng trong hồ và đá xi măng.
Tính kiềm của pha lỏng đặc trưng bởi độ pH thông thường từ 12÷13. Độ pH ảnh hưởng tới sự ăn mòn cốt thép trong đá xi măng.
Câu 25: Sự đông kết của đá xi măng pooc lăng, tính ổn định thể tích, cường độ của xi măng ? các yếu tố ảnh hưởng?
TL:
*Sự đông kết của đá xi măng pooc lăng:
Quá trình hỗn hợp xi măng nước tương đối linh động dần dần đặc lại và có cường độ ba đầu nào đó thìngọi là quá trình đông kết. Khi có sự tác động cơ học lại hỗn hợp này gặp khó khăn và không thể được vì nó ảnh hưởng đến sự hình thành cấu trúc và cường độ sản phẩm sau này.
Khi nhào trộn xi măng với nước, đầu tiên xảy ra quá trình đông kết hỗn hợp, sau đó là quá trình rắn chắc và phát triển cường độ. Tốc độ đông kết của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke xi măng, độ nghiền mịn, loại phụ gia và lượng phụ gia đưa vào, điều kiện môi trường, lượng nước nhào trộn.
*Tính ổn định thể tích:
Xi măng nếu thay đổi thể tích không đồng thời sẽ ảnh hưởng làm giảm cường độ của xi măng đóng rắn, có khi dẫn đến phá hủy sản phẩm.
Nguyên nhân là do trong xi măng có lượng CaO và MgO lớn nên khi xi măng đóng rắn CaO, MgO tự do sẽ tác dụng với nước làm tăng thể tích. Do đó phá hủy cấu trúc sản phẩm, nên đưa ra yêu cầu MgO tự do < 5%, CaO < 2%.
*Cường độ của xi măng:
Là tính chất quan trọng của xi măng ,là khả năng đóng rắn khi tác dụng với nước, sau một thời gian cho sản phẩm có cường độ cao. Cường độ của xi măng có thể đánh giá bằng các phương pháp khác nhau : cường độ chịu uốn, kéo, nén….
Cường độ của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của xi măng độ mịn thành phần hạt, thời gian bảo quản , môi trường bảo quản xi măng , loại xi măng , lượng nước nhào trộn và phụ gia trong xi măng.
* Các yếu tố ảnh hưởng:
_ Thành phần khoáng của clanhke xi măng
_ Độ nghiền mịn.
_ Loại phụ gia và lượng phụ gia đưa vào.
_ Điều kiện môi trường.
_ Lượng nước nhào trộn.
Câu 26 : Các quá trình ăn mòn xảy ra trong đá xi măng và bê tông? Thực tế độ bền của đá xi măng và bê tông sử dụng trong đk thường phụ thuộc chủ yếu vào những quá trình nào?
TL:
1.Các quá trình ăn mòn xảy ra trong đá xi măng và bê tông:
_ Ăn mòn hóa học.
_ Ăn mòn lý học.
_ Ăn mòn hữu cơ.
_ Ăn mòn tác dụng nhiệt.
a.Ăn mòn hóa học:(chủ yếu)
*Ăn mòn khử kiềm:
_Là do sự hòa tan của thành phần kiềm trong đá xi măng & môi trường sử dụng
_Do hòa tan thành phần này à 2 nhân tố :
+ Tạo độ rõng :R giảm,tạo điều kiện cho quá trình ăn mòn khác.
+ Giam đôh pH đá xi măng, bê tông àthay đổi thành phần đóng rắn.
_Trong đá xi măng :chủ yếu Ca(OH)2 do quá trình thủy hóa silicat canxi: C3S tạo ra Ca(OH)2 lớn, C2S tạo ra Ca(OH)2 ÍT.
_ Ca(OH)2 kết tinh ở dạng tinh thể yếu cá đặc tính:
+ Liên kết, cường độ thấp.
+Độ hòa tan lớn
+Hàm lượng: 16-24% sau khi thủy hóa hòan tòan.
_Độ hòa tan Ca(OH)2:
+1,3 g/l ở điều kiện thường.
.Thay đổi t0 tính chất nước àthay đổi độ hòa tan Ca(OH)2:
-To
- độ cứng của nước -ap suat m/tr nước nhỏ àthấm kém và ngược lại.
àgây ảnh hưởng sự phân hủy các hợp chất.
+1,1 g/l à chuyển hóa các sp hydrat bazo caoàbazo thấp.
+≤ 1,08 g/l àphân hủy C4AH13
+≤ 0,56 g/l à C3AH6 thành C2AH8
+≤ 0,36 g/l à phân hủy.
+≤ 0,06-0,08 g/l àphân hủy hydro silicat canxi có đô bazo thấp
Ca(OH)2:SiO2.H2O.
_Giảm ăn mòn khi kiềm :
+Lựa chọn xi măng có C3S thấp.
+Sử dụng phụ gia khoáng hoạt tính.
+Tăng độ axit đặc của sản phẩm
*Ăn mòn Axit:
Xuất hiện do các axit vô cơ và axit hữu cơ tác dụng với hydroxit canxi và các hợp chất khác trong đá xi măng.
-Đặc điểm: xảy ra rất mạnh.
-Phụ thuộc:
+Loại axit.
+Nồng độ axit.
-Đá xi măng pooc lăng & bê tông không bền axit.
-Phản ứng xảy ra chủ yếu các thành phần đá xi măng (Ca(OH)2)với axit, muối.
*Ăn mòn Cacbonic:
-Cơ chế:
Ca(OH)2 + CO2 +H2O = Ca CO3 + 2H2O.
Ca CO3 + CO2 +H2O = Ca(HCO3)2 ↓(bi cacbonat)hòa tan àăn mòn cacbonic.
_Thực tế trong nước có tồn tại một lượng Ca(HCO3)2 , Mg(HCO3)2.
_Để tồn tại Ca(HCO3)2 thì cần 1 lượng CO2 nhất định (CO2 ổn định ). Độ cứng tăng à CO2 ổn định tăng.
→quá trình ăn mòn CO2 chỉ xảy ra khi CO2 trong môi trường > CO2 ổ.đ
=>Để hạn chế ăn mòn CO2 :
+ Giam hàm lượng Ca(OH)2.
+ Sử dụng trong môi trường nước có nồng độ cứng cao.
+ Các hợp chất khác có mặt.
+ Xếp đá vôi xung quanh các công trình sử dụng trong môi trường nc.
*Ăn mòn sunfat:
_Là quá trình xra do sự tạo thành hợp chất Ca(SO4).2H2O
_Khi trong môi trường có Na2 SO4.K2 SO4(OH)2. SO4àtạo thành SO4 2-
Xra: Ca(OH)2+ Na2 SO4+ H2O = Ca SO4.2H2O+NaOH(tan)
CaSO4.2H2O+C3AH6 + H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31 H2O (E)
(V tăng 4 lần so với C3AH6 )
àgây ƯS & làm nứt sản phẩm
CaSO4.2H2O còn thừa nằm lại trong đá xi măng ,bê tông có thể gây nứt sản phẩm
_ Điều kiện xra ăn mòn:
+Do tạo thành CaSO4.2H2O để tạo (E) khi SO4 2- > 250mg/l.
+Thạch cao: SO4 2- > 1000mg/l.
*Ăn mòn Mg & MgSO4
_Khi môi trường có MgCl2:
MgCl2 + Ca(OH)2 = CaCl2+Mg(OH)2 ↓.liên kết yếu, không có R
→gây phá hoại cấu trúc→ăn mòn
_ Điều kiện xra Mg2+ > 500mg/l.
_ Khi môi trường có Mg SO4:
MgSO4 + Ca(OH)2 + H2O => Mg(OH)2 ↓+ CaSO4.2H2O
MgSO4 + C3AH6 + H2O => CaSO4.2H2O + Al(OH)3 + Mg(OH)2 ↓.
MgSO4 +3CaO.2SiO2.3H2O =>CaSO4.2H2O +SiO2nH2O+ Mg(OH)2↓
+MgSO4>0,5% →gây ăn mòn.
+Thông thường môi trường có cả MgCl2 và MgSO4 → ăn mòn xra mạnh hơn.
b.Ăn mòn hữu cơ:
_Khi các chất béo và mỡ tiếp xúc với đá xi măng hay bê tông chúng sẽ tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành axit béo và rượu đa phân tử dễ bị rửa trôi, do đó gây nên sự ăn mòn bê tông.
_Các chất tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành các muối cũng có tác dụng gây ăn mòn đối với bê tông
_Vì vậy: để đảm bảo độ bền vững bê tông trong môi trường xâm thực cần phải sử dụng bê tông có mật độ cao hay sử dụng các dạng xi măng đặc biệt.
c. Ăn mòn lý học:
_Sự thay đổi của độ ẩm kéo theo biến dạng co ngót và trương nở của vật liệu, sự lắng đọng của các muối hòa tan trong lỗ rỗng đá xi măng, sự đông lạnh và tan băng là các nhân tố gây nên sự ăn mòn lý học trong đá xi măng và bê tông.
_Khi nước chuyển thành băng, thể tích của chúng tăng lên gần 10%, do đó nước trong các lỗ rỗng và mao quản gây áp lực lớn lên thành lỗ rỗng, làm xuất hiện lực căn gây giãn nở thể tích và kẽ nứt, làm giảm cường độ đá xi măng và bê tông và có thể gây nên sự ăn mòn.
d. Ăn mòn tác dụng nhiệt.
2.Thực tế độ bền của đá xi măng và bê tông sử dụng trong đk thường phụ thuộc:
Độ bền của đá XM và bê tông đc thể hiện qua tính bền nứt.Các vết nứt xuất hiện do ứng lực hay biến dạng xuất hiện khi sản phẩm chịu tác động của tải trọng ban đầu,sự thay đổi độ ẩm hay nhiệt độ cao.
Khả năng tạo thành vết nứt của đá XM bà bê tông sử dụng trong điều kiện thường phụ thuộc vào:
-Giá trị chênh lệch của nhiệt độ và độ ẩm
-Tính chất và cường độ của sản phẩm
-Khả năng chịu kéo tới hạn,kích thước và hình dạng sản phẩm,loại xi măng sử dụng.
VD:
+Sử dụng XM rắn chắc nhanh,tính bền nứt tăng lên
+Sử dụng phụ gia, đặc biệt là phụ gia hoạt tính bề mặt ảnh hưỏng lớn đến khả năng chịu kéo nên làm tính bền nứt tăng
+Kích thước sản phẩm càng lớn,,cường độ sản phẩm càng nhỏ,lượng nước nhào trộn càng lớn thì tính bền nứt càng giảm
Câu 27: Các dạng phụ gia hoạt tính sử dụng trong xi măng pooc lăng? Cách đánh giá độ hoạt tính?
TL:
a. Các dạng phụ gia hoạt tính sử dụng trong xi măng pooc lăng:
* Phụ gia nguồn gốc tự nhiên:
+ Phụ gia nguồn gốc núi lửa:
_Tro núi lửa:đa xốp,60% hạt dạng bụi, cát, đá dăm.
_Túp núi lửa: tro núi lửa bị lèn chặt à dạng đá xốp.
_Trass: khi túp núi lửa bị lèn chặt và biến chất.
_Đá Baran và bọt đá được tạo thành do hoạt động của núi lửa.
+ Phụ gia nguồn gốc kết tủa:
_Điatomit: đá kém bền, nhẹ, máu vàng(sáng), 94% SiO2.
_Trepen: khi điatomit bị biến chất
_Gezo: đá nặng hơn trepan.
* Phụ gia nguồn gốc nhân tạo:
_Glinhit:nung đất sét ở 600-8000C.
_Metacaolanh: nung caolinhit ở 750-8500C.
_Tro xỉ:tạo thành ở t0 cao do tác dụng hóa lý của nguyên liệu ban đầu(nhiên liệu, chất chảy, quặng sắt...)với môi trường khí.
b. Cách đánh giá độ hoạt tính:
*Cách 1:
_Độ hút vôi:là lượng CaO mà phụ gia liên kết sau 28 ngày trong điều kiện tiêu chuẩn. mg CaO/g FG.
*Cách 2:
_Chỉ số hoạt tính: là phương pháp gián tiếp xác định ảnh hưởng phụ gia đến cường độ hoạt tính xi măng:
i= R mẫu tn / R mẫu
Với: _ R mẫu tn: cường độ mẫu thí nghiệm.
_ R mẫu: cường độ mẫu đối chứng.
Câu 28: Bản chất hoạt tính của phụ gia khoáng?
TL:
Bản chất và nguyên nhân hoạt tính của phụ gia phụ thuộc vào thành phần pha của chúng, vì vậy nó phụ thuộc vào nguồn gốc và điều kiện tạo thành.
Phụ gia khoáng: _ phụ gia puzolan.
_ phụ gia xỉ.
*Phụ gia puzolan:gồm thiên nhiên hay nhân tạo.
_Nhóm 1: tồn tại SiO2 vô định hình: trepan, gezo, tro trấu...do Ca(OH)2 + SiO2 tạo thành các hydroxit thuộc nhóm CSH(B)có kích thước nhỏ dạng gel.
_Nhóm 2: có mặt cả SiO2, Al2O3 và metacaolinhit Al2O3.2 SiO2. như: đất sét nung, gliezo,metacaolanh....
_Nhóm 3: bản chất phụ thuộc vào dang thủy tinh hydrat và thủy tinh không hydrat trong phụ gia. Như : túp, trass, bọt đá....
*Phụ gia xỉ:phụ thuộc vào thành phần pha thủy tinh và pha tinh thể, điều kiện tạo thành mà chúng có hoạt tính khác nhau.
Tro là thành phần có độ hoạt tính thấp hơn xỉ. khi nghiền mịn và nhào trôn với nước, có mặt Ca(OH)2 thì hầu hết các thành phần khoáng cả xỉ có khả năng hydrat hóa. Thành phần của tro chỉ phản ứng ở t0 120-2000C tạo thành C3A.(0,5-0,7)S.(4,6-5)H và hydrosilicat tạo nên sự rắn chắc của hệ.
Câu 29: Phân tích quá trình xảy ra khi rắn chắc xi măng pooc lăng xỉ và xi măng pooc lăng puzolan. Ưu nhược điểm các loại xi măng hỗn hợp này?
TL:
+ Xi măng Pooc lăng xỉ:
Quá trình rắn chắc: Khi nhào trộn xi măng pooc lăng xỉ với nước, đầu tiên các khoáng của canhke xi măng poóc lăng bị hyđrát hóa tạo thành các sản phẩm hyđrát và Ca(OH)2 . Ca(OH)2 và thạch cao có trong xi măng đóng vai trò chất kích thích kiềm làm tăng quá trình hyđrát hóa các khoáng của xỉ. Do tác dụng này, các khoáng của xỉ bị hyđrát hóa tạo thành Hyđrôsilicát và Hyđrôghelenhít … làm tăng quá trình đóng rắn của hệ. Tuy nhiên xi măng poóc lăng xỉ đóng rắn chậm, đặc biệt ở nhiệt độ thấp. Tăng nhiệt độ trong điều kiện đủ ẩm, tăng độ mịn của xi măng thì quá trình rắn chắc và cường độ của xi măng poóc lăng xỉ tăng lên.
Xi măng xỉ thường có lượng nước tiêu chuẩn thấp hơn so với xi măng póoc lăng, nhưng sự tách nước xảy ra mạnh hơn. Khi tăng độ nghiền mịn của xỉ, sự tách nước giảm đi.
Ưu điểm so với ximăng poóclăng: Khi xi măng xỉ rắn chắc, lượng nhiệt tỏa ra thấp, vì vậy nó thường được sử dụng trong công trình khối lớn. Mặt khác ximăng poóclăng xỉ bền trong môi trường xâm thực, nước sunfát và nước mềm, vì vậy nó được sử dụng để xây dựng các công trình ở vùng biển hay ven biển, các công trình thủy lợi.
Nhược điểm: quá trình đóng rắn chậm, sự tách nước xảy ra mạnh, quá trình sản xuất khó khăn hơn do khó nghiền hơn.
+ Xi măng Poóc lăng Puzơlan:
Quá trình rắn chắc : Khi nhào trộn xi măng poóc lăng Puzơlan với nước, quá trình rắn chắc xảy ra do quá trình hyđrát của các khoáng clanhke xi măng poóc lăng và sự tác dụng của các thành phần hoạt tính trong phụ gia với sản phẩm thủy hóa của xi măng là Ca(OH)2 tạo thành các chất có khả năng tăng cường độ. Các sản phẩm tạo thành có thể là dạng CSH(B), C2ASH8 hay C3ASxH6-2x , phụ thuộc vào đặc tính của phụ gia và điều kiện gia công.
Trong giai đoạn đầu của quá trình rắn chắc của xi măng Puzơlan, quá trình hyđrát của các khoáng clanhke ximăng poóclăng xảy ra mạnh hơn do sự có mặt của phụ gia làm giảm hàm lượng Ca(OH)2 trong pha lỏng của hệ. Cũng do sự giảm nồng độ Ca(OH)2, các khoáng hyđrôsilicát và hyđrôaluminát canxi cao bazơ sẽ chuyển thành các sản phẩm có độ bazơ thấp hơn.
Ưu điểm so với ximăng pooclăng: thường có khối lượng riêng và khối lượng thể tích nhỏ hơn. Tỏa nhiệt nhỏ hơn, sự tách nước nhỏ hơn, có độ bền xâm thực lớn hơn
Nhược điểm: Phát triển cường độ chậm trong gian đoạn đầu, nhưng cường độ cuối cùng cao hơn cường độ ximăng poóclăng cùng mác. Tính chịu lạnh và độ bền trong môi trường có sự thay đổi khô - ẩm kém hơn.
Câu 30: Hãy trình bày thành phần khoáng, thành phần hóa của ximăng Alumin? Tại sao lại chọn thành phần khoáng như vậy? Cơ sở để lựa chọn nguyên liệu sản xuất ximăng Alumin?
TL:
- Thành phần hóa: phụ thuộc vào chất lượng nguyên liệu sử dụng và phương pháp sản xuất lựa chọn. SiO2 (5÷15%); Al2O3 (30÷50%); Fe2O3 (5÷15%); TiO2 (1.5÷2.5%); CaO (35÷45%); MgO (0.5÷1.5%); SO3 (0÷1.2%); K2O (0÷0.4%); Na2O (0÷0.6%)
- Thành phần khoáng: Loại 1: CaO.Al2O3 (CA); 12CaO.7Al2O3 (C12A7); 2CaOSiO2 (C2S).
Loại 2: CaO.Al2O3 (CA); CaO.2Al2O3 (CA2); 2CaO.Al2O3.SiO2 (C2AS);
Loại ít thủy tinh: CaO.Al2O3 (CA); 2CaO.SiO2 (C2S); 2CaO.Al2O3.SiO2 (C2AS);
- Chọn thành phần khoáng như vậy vì, thành phần khoáng của ximăng alumin phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguyên liệu và phương pháp sản xuất. Dựa trên biểu đồ 3 cấu tử CaO-Al2O3-SiO2 , vùng của ximăng alumin phân bố là vùng tạo khoáng CaO.Al2O3 và vùng kết tinh ghelenhít, phụ thuộc vào thành phần chất nấu chảy của ximăng alumin.
( hình ) vùng xi măng alumin
- Cơ sở để lựa chọn nguyên liệu sản xuất ximăng Alumin: Nguyên liệu chính là đá vôi và quặng bôxít. Việc lựa chọn nguyên liệu phải dựa vào thành phần các ôxít có trong Bôxít và đá vôi.
+ Bôxít: thường sử dụng bôxít có mác từ B-2 đến B-7, phải có thành phần Al2O3 tối thiểu là 30% và tỷ lệ Al2O3/SiO2 phù hợp với yêu cầu.
+ Đá vôi: phải thỏa mãn các yêu cầu kỹ thuật là SiO2 ≤ 1.5% ; MgO ≤ 2%
+ Ngoài ra xỉ nhôm cũng có thể được sử dụng để chế tạo ximăng alumin, thành phần xỉ phải có hàm lượng Al2O3 từ 75-80%.
Câu 31: Ảnh hưởng của chất lượng nguyên liệu đến phương pháp sản xuất ximăng alumin? Ưu nhược điểm của từng phương pháp?
TL:
+ Chất lượng nguyên nhiên liệu kém thì chỉ có thể sử dụng phương pháp (pp) nấu chảy. PP thiêu kết yêu cầu nhiên liệu sử dụng phải ít tro, bôxít phải có SiO2 ≤ 8% ; Fe2O3 ≤ 10%
+ PP thiêu kết: có thể sử dụng lò đứng, lò quay, lưới thiêu, lò tuynen với PP ướt hoặc khô.
- Ưu điểm: tiêu tốn ít nhiên liệu và clanhke dễ nghiền
- Nhược điểm: nhiên liệu sử dụng phải ít tro, yêu cầu chất lượng nguyên liệu cao (bôxít phải có SiO2 ≤ 8% ; Fe2O3 ≤ 10%) => nguyên liệu khó kiếm và giá thành cao
+ PP nấu chảy: là PP phổ biến có thể sử dụng lò đứng, lò điện, lò thổi, lò cao.
- Ưu điểm: Có thể sử dụng được Bôxít chất lượng thấp (hàm lượng SiO2 và Fe2O3 lớn). Hỗn hợp nấu chảy gồm đá vôi, bôxít, than cốc, phoi bào kim loại. Than cốc có tác dụng khử SiO2 thành silíc, sau đó trong phối liệu nấu chảy, silíc tác dụng với phoi bào kim loại tạo thành ferốilíc có khối lượng riêng (6,5g/cm3) lớn hơn nhiều KLR của XM Alumin (3g/cm3) => phân tầng và dễ dàng tách ra.
- Nhược điểm: tiêu tốn nhiệt rất lớn
Câu 32: Quá trình rắn chắc của XM Alumin? Các tính chất cơ bản của XM Alumin?
TL:
a) Quá trình rắn chắc: Khi nhào trộn với nước, các khoáng có trong XM alumin hyđrát hóa tạo thành sản phẩm chủ yếu là hyđrát của canxi aluminát. Trong quá trình hyđrát hóa, quá trình tỏa nhiệt xảy ra nhanh, sau 1 ngày có thể tỏa ra đến 70-80% tổng lượng nhiệt và chỉ sau vài giờ đóng rắn đã đạt cường độ cao. Tuy nhiên trong quá trình rắn chắc, sự chuyển hóa của CAH10 thành C3AH6 là nguyên nhân phá hoại cấu trúc bê tong và làm giảm cường độ của sản phẩm. Mức độ quá trình này phụ thuộc vào tỷ lệ N/X, nhiệt độ của sản phẩm, phương pháp bảo dưỡng, nồng độ CO2 và điều kiện môi trường xung quanh. Tổn thất cường độ càng lớn khi tỷ lệ N/X càng lớn, và nhiệt độ rắn chắc của hỗn hợp càng cao. Để khắc phục hiện tượng giảm cường độ có thể đưa vào XM alumin 1 lượng anhyđric (25-30%)bằng cách nung thạch cao ở nhiệt độ 600-700oC. Khi XM rắn chắc có xảy ra PƯ (C3AH6 + 3CaSO4 + 25H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O ) PƯ này xảy ra trong thời kỳ đầu rắn chắc của XM alumin vì thế có thể cải thiện tích chất XD của XM alumin và nên sử dụng XM này ở đk nhiệt độ thấp.
b)Các tính chất cơ bản: Khối lượng riêng ga = 3-3,3 g/cm3, khối lượng thể tích ở dạng tơi 1000-1300 kg/m3, trạng thái chặt từ 1600-1800 kg/m3. Nước tiêu chuẩn tương tự XMPC từ 23-28%. Rắn chắc nhanh nhưng đông kết chậm ( theo TC Liên Xô thời gian bắt đầu đông kết ko sớm hơn 30phút kết thúc đông kết sau 12h ). Khi rắn kết XM Alumin có sự phát triển cường độ cơ học nhanh, vì thế xác định mác XM Alumin theo kết quả cường độ thí nghiệm của mẫu sau 3 ngày đêm bảo dưỡng trong nước. Sau 15-18h cường độ XM alumin có thể đạt 50-90%28 ngày, thông thường lấy 3 ngày là 100% thì sau 7ngày rắn chắc cường độ có thể đạt 120%, 28ngày đạt 140% và 2 tháng đạt tới 160%. Tuy nhiên XM alumin có thể bị thay đổi độ bền theo thời gian rắn chắc phụ thuộc vào nhiệt độ và độ ẩm môi tr. Bê tông sử dụng XM alumin bền và ít thấm nước so với bê tông sử dụng XMPC trong môi trường nước mềm, sunfát, nước biển, nước chứa CO2 và dung dịch CaCl2. Ngoài ra cũng bền hơn so với XMPC dưới tác dụng 1 số chất hữu cơ như đường, axít béo, axít phoócmíc và 1 số axít hữu cơ khác, nhưng kém bền hơn trong dung dịch axít vô cơ và kiềm.
Bạn đang đọc truyện trên: Truyen2U.Pro