Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

>> Một số kết quả nghiên cứu, sử dụng phụ gia khoáng hóa trong nung luyện clinker xi măng pooclăng (P1)

Nhiệt độ nung luyện clinker khoảng 1350 độ C thấp hơn xấp xỉ 100 độ C so với sản xuất clinker thông thường không có PGKH. Các chất sulphat có nhiệt độ chảy lỏng khoảng 1000 độ C - 1200 độ C. Hầu hết các phản ứng pha rắn xuất hiện trong khoảng 1150 độ C đến 1200 độ C trước khi xuất hiện pha lỏng. Việc tạo ra Alít sớm, nhanh phụ thuộc vào nhiệt độ tạo ra pha lỏng và hàm lượng Ca2+, độ nhớt của chúng trong phối liệu. Khoảng 2/3 các chất sulphat xuất hiện dưới dạng hòa tan, chủ yếu là Ca-langbeinite. Các sunphat này nằm trong pha silicat, bởi vậy Belit có hoạt tính cao vì chứa hàm lượng sunpha lớn.

Nhiệt độ nung luyện clinker thấp và áp suất riêng phần O2 ngăn chặn khả năng thoát chất bốc, trong đó có các sulphat. Flo bay hơi không đáng kể. Tuy vậy vòng tuần hoàn các chất bay hơi loại này cần được khống chế chặt chẽ trong lò nung. Khi sử dụng PGKH, nhiên liệu tiết kiệm được khoảng 5%, hàm lượng NO giảm khoảng 50%. Tổng hàm lượng NOx thoát ra môi trường phụ thuộc vào lượng NOx thoát ra tại Calciner, việc giảm hàm lượng NOx có thể đạt được mức giảm 10 - 30% tùy thuộc vào lượng Nitrogen trong nhiên liệu.

Chất PGKH không làm ảnh hưởng khác biệt đến tính chất của xi măng Portland mà chủ yếu ảnh hưởng đến thời gian đông kết và thời gian phát triển cường độ của xi măng. Sơ đồ dưới đây cho biết mối quan hệ giữa thời gian ninh kết của xi măng có sử dụng PGKH với hàm lượng Flo trong xi măng đó:


Thời gian ninh kết xi măng tăng khi tăng hàm lượng Flo trong pha Alit. Các nghiên cứu của Renichi Kondo đã chỉ rõ sự kết tủa của CaF2 trên bề mặt của tinh thể Alit trong quá trình hydrat hóa. Bảng trên là mối quan hệ giữa thời gian ninh kết của xi măng có sử dụng PGKH với hàm lượng Flo trong xi măng sản xuất tại nhà máy Aalborg (Đan Mạch), vữa được chuẩn bị theo tiêu chuẩn EN-196. Các nghiên cứu này cũng cho thấy thời gian đông kết của vữa xi măng sử dụng PGKH có sự sai khác khoảng 30 phút so với xi măng thông thường, tùy thuộc vào loại PGKH và tỷ lệ sử dụng. Đặc biệt, cường độ ban đầu của xi măng được ghi nhận tăng. Điều này được giải thích là do việc tăng phản ứng pha rắn khi có khoáng hóa như S, F trong các pha Silicat với sự góp mặt của Al. Hình dưới đây cho thấy sự khác biệt về phát triển cường độ giữa xi măng khoáng hóa và xi măng không khoáng hóa. Thành phần khoáng và các tính chất cơ lý của 2 loại xi măng này như đã trình bày trong Bảng 1.


Đối với clinker khoáng hóa có thể tăngn LSF mà vẫn đảm bảo nung luyện tốt sẽ góp phần làm tăng khả năng phát triển cường độ ban đầu. Việc phát triển cường độ đối với xi măng MH 420 và MH251 có thành phần khoáng hóa và các chỉ tiêu cơ lý chỉ ra ở Bảng 2. Từ kết quả đó cho thấy việc phát triển cường độ xi măng sớm không nhất thiết đòi hỏi phải nghiền xi măng thật mịn (đồng nghĩa với việc tiêu tốn nhiều điện năng và vật liệu nghiền hơn). Điều này cho phép sử dụng một số phụ gia trơ như đá vôi... Việc phát triển cường độ xi măng khi sử dụng 14% bột đá vôi thu hồi từ lọc bụi (xi măng MH420L và xi măng MH251L) được chỉ ra ở hình 3.

Loại xi măng MH420L chủ yếu được sản xuất ở Đan Mạch từ năm 1994, nó hoàn toàn phù hợp với các tiêu chuẩn ENV 197-1 cũng như PC 52.5 xi măng đá vôi portland (type II/A-L). Các mẫu xi măng đã thử nghiệm đều vượt qua giới hạn 62Mpa theo tiêu chuẩn ENV 197, độ mịn clinker đạt được nằm trong khoảng 250m2/kg, đồ thị p hát triển cường độ được chỉ ra trong hình 3. Xi măng có pha phụ gia là bột đá vôi thu hồi từ lọc bụi thì độ mịn của bột đá vôi này thường cao hơn nhiều độ mịn của xi măng. So sánh với xi măng PC42.5 thì chi phí nghiền tiết kiệm được trên 20%. Ngoài ra, xi măng pha 14% phụ gia bột đá vôi thu hồi cũng góp phần làm giảm khoảng 30% lượng NOx phát thải ra.

Khi sử dụng xi măng chế tạo từ clinker sử dụng PGKH, các mẫu bê tông cũng được ghi nhận không có suy giảm độ bền vững so với bê tông chế tạo từ xi măng portland thông thường. Các nghiên cứu của Viện kiểm tra vật liệu xây dựng Danish (DTI) và trong một số kết quả nghiên cứu của các  nhà nghiên cứu khác đều cho thấy, mặc dù về lý thuyết, clinker chứa hàm lượng sulphat cao hơn bình thường có thể làm tăng khoáng Ettringgite thứ cấp (C3A.CaSO4.31H2O) dẫn đếnn việc trương nở thể tích ở mức độ không mong muốn, tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu này đã cho thấy không có bằng chứng rõ ràng giữa sự nở của bê tông với hàm lượng sulphat trong clinker gốc của loại xi măng sử dụng. Còn đối với các chất PGKH nhóm Halogen bao gồm Chlorite, Fluorite, hay sự ăn mòn của CaF2 với các kết cấu thép của bê tông thì cần tiếp tục được theo dõi, nghiên cứu.