Tổng quan về phụ gia khoáng hóa
Trong thực tế, phụ gia khoáng hóa cho công đoạn nung luyện clinker xi măng đã được nghiên cứu và áp dụng từ khá lâu.
Sử dụng phụ gia khoáng trong sản xuất xi măng và sử dụng Máy mài sàn bê tông đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn đọc cái nhìn tổng quan về phụ gia khoáng hóa cũng như tình hình sử dụng phụ gia khoáng hóa trong nung luyện clinker.
Khái niệm và các lợi ích của phụ gia khoáng hóa:
Phụ gia khoáng hóa (PGKH) là một lượng vật chất vô cùng nhỏ đưa vào phối liệu nhằm mục đích:
- Giảm nhiệt độ phân hủy nguyên liệu ban đầu thành các oxit có hoạt tính cao, ái lực hóa học lớn, tạo điều kiện tăng nhanh tốc độ phản ứng tạo khoáng clinker trong pha rắn.
- Khi có mặt PGKH, tạo điều kiện xuất hiện pha lỏng phá vỡ hay làm yếu cầu nối cấu trúc pha lỏng, giảm độ nhớt, tăng lượng, tăng tính linh động pha lỏng, làm cho khả năng thấm ướt của pha lỏng cao, từ đó nâng tốc độ hòa tan, phân tán mạnh C2S và CaO trong pha lỏng, giúp chúng dễ tiếp xúc với nhau để tại C3S.
- Cải thiện chất lượng clinker: tăng khả năng nghiền (dễ nghiền), tăng cường độ xi măng do tăng được hàm lượng C3S và ngăn cản quá trình chuyển βC2S thànhC2S...
- Giúp quá trình vận hành lò dễ dàng hơn do giảm được hàm lượng bụi trong lò, giảm tiêu hao nhiệt lượng riêng của clinker (khoảng 100KCal/kg clk) do giảm được nhiệt độ nung luyện (từ 1.450 độ C xuống còn khoảng 1.350 độ C), giảm NOx phát thải.
* Phân biệt PGKH và chất trợ dung:
Chất trợ dung là chất làm giảm điểm nóng chảy của pha lỏng, trong khi đó PGKH làm tăng tốc độ của quá trình phản ứng xảy ra ở trạng thái rắn khi có mặt pha lỏng hay trên bề mặt lỏng - rắn. Nói cách khác, chất trợ dung là chất thúc đẩy phản ứng tạo clinker bằng việc tăng chất lượng pha lỏng ở một nhiệt độ nhất định, làm giảm nhiệt độ hình thành pha lỏng, còn PGKH làm tăng nhiệt động học phản ứng thông qua sự thay đổi trạng thái, kết cấu của pha lỏng. PGKH cũng làm giảm nhiệt độ xuất hiện pha lỏng như chất trợ dung, tuy nhiên, chất trợ dung là những chất được thêm vào thành phần phối liệu với khối lượng đáng kể và được tính đến như là các cấu tử trong bài phối liệu, còn PGKH thì chỉ sử dụng với khối lượng nhỏ thêm vào phối liệu, không được tính toán trong bài phối liệu.
Một số loại PGKH và cơ chế hoạt động của chúng:
PGKH phổ biến và có tính hiệu quả nhất trong công nghiệp xi măng hiện nay là hợp chất của Florua như CaF2 tinh khiết, hay khoáng thiên nhiên Na2SiF6, phế thải công nghiệp sản xuất phân phốt phát dưới dạng phốt pho thạch cao, thạch cao thiên nhiên hay bao nung, phế thải công nghiệp gốm sứ...
Tác dụng của PGKH là làm giảm nhiệt độ tạo pha lỏng, bản chất phụ thuộc vào loại phụ gia, trong đó, các hợp chất Florua được quan tâm nhiều hơn bất kỳ một hợp chất nào khác được sử dụng làm PGKH.
Khi có mặt, PGKH phân tán đều, tiếp xúc với các hạt phối liệu ngay trên bề mặt tiếp xúc 2 pha hình thành điểm Etecti nóng chảy nhiệt độ thấp hơn cấu tử phản ứng, đó là nguyên nhân tạo nên pha lỏng sớm.
Ở giai đoạn đầu, quá trình nung luyện PGKH làm biến dạng mạng lưới cấu trúc Cacbonát, khoáng sét, tăng nhanh tốc độ phân hủy cacbonát và đất sét ở nhiệt độ thấp, hình thành nhiều Oxyt hoạt tính chuẩn bị cho quá trình phản ứng nhanh trong pha rắn.
Trong thực tế, phụ gia khoáng hóa cho công đoạn nung luyện clinker xi măng đã được nghiên cứu và áp dụng từ khá lâu.
Sử dụng phụ gia khoáng trong sản xuất xi măng và sử dụng Máy mài sàn bê tông đem lại hiệu quả kinh tế cao.
Bài viết này sẽ cung cấp cho bạn đọc cái nhìn tổng quan về phụ gia khoáng hóa cũng như tình hình sử dụng phụ gia khoáng hóa trong nung luyện clinker.
Khái niệm và các lợi ích của phụ gia khoáng hóa:
Phụ gia khoáng hóa (PGKH) là một lượng vật chất vô cùng nhỏ đưa vào phối liệu nhằm mục đích:
- Giảm nhiệt độ phân hủy nguyên liệu ban đầu thành các oxit có hoạt tính cao, ái lực hóa học lớn, tạo điều kiện tăng nhanh tốc độ phản ứng tạo khoáng clinker trong pha rắn.
- Khi có mặt PGKH, tạo điều kiện xuất hiện pha lỏng phá vỡ hay làm yếu cầu nối cấu trúc pha lỏng, giảm độ nhớt, tăng lượng, tăng tính linh động pha lỏng, làm cho khả năng thấm ướt của pha lỏng cao, từ đó nâng tốc độ hòa tan, phân tán mạnh C2S và CaO trong pha lỏng, giúp chúng dễ tiếp xúc với nhau để tại C3S.
- Cải thiện chất lượng clinker: tăng khả năng nghiền (dễ nghiền), tăng cường độ xi măng do tăng được hàm lượng C3S và ngăn cản quá trình chuyển βC2S thànhC2S...
- Giúp quá trình vận hành lò dễ dàng hơn do giảm được hàm lượng bụi trong lò, giảm tiêu hao nhiệt lượng riêng của clinker (khoảng 100KCal/kg clk) do giảm được nhiệt độ nung luyện (từ 1.450 độ C xuống còn khoảng 1.350 độ C), giảm NOx phát thải.
* Phân biệt PGKH và chất trợ dung:
Chất trợ dung là chất làm giảm điểm nóng chảy của pha lỏng, trong khi đó PGKH làm tăng tốc độ của quá trình phản ứng xảy ra ở trạng thái rắn khi có mặt pha lỏng hay trên bề mặt lỏng - rắn. Nói cách khác, chất trợ dung là chất thúc đẩy phản ứng tạo clinker bằng việc tăng chất lượng pha lỏng ở một nhiệt độ nhất định, làm giảm nhiệt độ hình thành pha lỏng, còn PGKH làm tăng nhiệt động học phản ứng thông qua sự thay đổi trạng thái, kết cấu của pha lỏng. PGKH cũng làm giảm nhiệt độ xuất hiện pha lỏng như chất trợ dung, tuy nhiên, chất trợ dung là những chất được thêm vào thành phần phối liệu với khối lượng đáng kể và được tính đến như là các cấu tử trong bài phối liệu, còn PGKH thì chỉ sử dụng với khối lượng nhỏ thêm vào phối liệu, không được tính toán trong bài phối liệu.
Một số loại PGKH và cơ chế hoạt động của chúng:
PGKH phổ biến và có tính hiệu quả nhất trong công nghiệp xi măng hiện nay là hợp chất của Florua như CaF2 tinh khiết, hay khoáng thiên nhiên Na2SiF6, phế thải công nghiệp sản xuất phân phốt phát dưới dạng phốt pho thạch cao, thạch cao thiên nhiên hay bao nung, phế thải công nghiệp gốm sứ...
Tác dụng của PGKH là làm giảm nhiệt độ tạo pha lỏng, bản chất phụ thuộc vào loại phụ gia, trong đó, các hợp chất Florua được quan tâm nhiều hơn bất kỳ một hợp chất nào khác được sử dụng làm PGKH.
Khi có mặt, PGKH phân tán đều, tiếp xúc với các hạt phối liệu ngay trên bề mặt tiếp xúc 2 pha hình thành điểm Etecti nóng chảy nhiệt độ thấp hơn cấu tử phản ứng, đó là nguyên nhân tạo nên pha lỏng sớm.
Ở giai đoạn đầu, quá trình nung luyện PGKH làm biến dạng mạng lưới cấu trúc Cacbonát, khoáng sét, tăng nhanh tốc độ phân hủy cacbonát và đất sét ở nhiệt độ thấp, hình thành nhiều Oxyt hoạt tính chuẩn bị cho quá trình phản ứng nhanh trong pha rắn.