Thông tin chuyên ngành Xi măng Việt Nam

Chuyên đề xi măng

Giải pháp phụ gia khi sử dụng nhiên liệu thay thế (P1)

19/09/2022 2:44:00 PM

Trong bài viết này, Riccardo Stoppa, Giám đốc Tiếp thị Toàn cầu thuộc bộ phận Phụ gia xi măng và Tiến sỹ Richard "Ted" Sibbick, nhà khoa học chính, Công ty GCP Applied Technologies, sẽ trình bày phương pháp giảm bớt các ảnh hưởng của nhiên liệu thay thế tới chất lượng xi măng.

Không thể tránh khỏi việc các nhiên liệu hóa thạch sẽ được thay thế ngày càng nhiều hơn bởi các nhiên liệu thay thế (AFs) trong những năm tới. Nếu như chất lượng xi măng hoặc bê tông là một mối quan tâm, thì các phụ gia hóa học xi măng có thể hỗ trợ, mang lại những cải thiện về động học và hình thái học cho các sản phẩm xi măng.

Nhiên liệu hóa thạch

Việc đốt cháy nhiên liệu chiếm hơn 30% phát thải CO2 của một nhà máy xi măng chủ yếu sử dụng các nguồn hóa thạch,1 và, theo GCP ước tính, chiếm khoảng ¼ lượng carbon có trong bê tông. Do đó, không có gì phải ngạc nhiên khi quan sát những cố gắng mà ngành xi măng hiện đang thực hiện để thay thế các nguồn hóa thạch bằng các nguồn nhiên liệu thay thế, thân thiện với môi trường.
Thông qua sự kết hợp giữa đổi mới và các công nghệ mới nổi, các nhà máy xi măng đang đạt được những kết quả rõ rệt trong việc thay thế các nhiên liệu hóa thạch.

Như là một ví dụ, các nhà máy xi măng thuộc Dự án "Thu thập Số liệu Chính xác" đã gia tăng sử dụng AFs từ < 3 triệu tấn trong năm 1990 lên > 20 triệu tấn trong năm 2019, cho thấy tỷ lệ tăng trưởng kép hàng năm là 1,7%.2 Tỷ lệ thay thế hơn 80% thường xuyên đạt được ở một số nhà máy.1

Hơn nữa, ngành này đã cam kết sẽ liên tục, và thậm chí tăng tốc chuyển đổi sang AFs. Ví dụ, Cembureau ước tính rằng có thể đạt mức trung bình 60% năng lượng lò sinh ra nhờ AFs vào năm 2050.3 Thêm 1 - 2% (hoặc cao hơn) mức thay thế nhiên liệu hóa thạch sẽ đạt được trong năm nay, và các phụ gia xi măng sẽ hỗ trợ giảm bớt thêm một số tác động tiêu cực và không có lợi tới chất lượng clinker và xi măng thành phẩm.

Nhiên liệu thay thế

Việc lựa chọn các nhiên liệu thay thế đòi hỏi phải xem xét cẩn thận tác động tiềm ẩn tới phát thải môi trường, quy trình vận hành công nghệ, sức khỏe và an toàn xi măng, hiệu suất xi măng và nền kinh tế nói chung, cũng như sự tuân thủ luật pháp có liên quan. Các nhiên liệu mà thường được sử dụng làm nhiên liệu thay thế cho các nhiên liệu hóa thạch bao gồm: nhựa phế thải, cao su, lốp xe, gỗ, giấy, vải dệt, những thành phần có nguồn gốc từ rác thải đã qua xử lý, nước thải đô thị và bùn công nghiệp, thức ăn động vật, phế thải nông nghiệp, sơn, dầu và dung môi.

Bảng 1 tóm lược kinh nghiệm của GCP về một số nhược điểm của các AF phổ biến nhất, liên quan tới việc bổ sung thêm các thành phần thứ yếu trong clinker, cũng như các vấn đề khác liên quan tới nhiệt trị của AF, tính ổn định, nguồn cung ứng, tài chính, các quy định, CAPEX (chi phí vốn), tồn trữ, công tác chuẩn bị và sử dụng. Hình 1 là một ví dụ điển hình trong đó nguyên liệu RDF còn sót lại được tìm thấy thực tế trong kết hạch clinker.
 
Bảng 1. Kinh nghiệm của GCP trước một số nhược điểm của các AF thông thường nhất
Nhiên liệu thay thế Những hạn chế và nhược điểm tiềm ẩn liên quan tới thành phần clinker 
Lốp xe đã qua sử dụng, cao su phế thải Các điều kiện lò nung không ổn định
Hàm lượng sắt và lưu huỳnh
Dung môi đã qua sử dụng Các mức clo cao
Hàm lượng kim loại nặng cao
Nhiên liệu có nguồn gốc từ rác thải Clo
Bột thức ăn động vật Photphorơ
Clo và kim loại
Bùn nước thải Có thể gây ra các vấn đề khoáng hóa clinker
Photphorơ, clo
Hàm lượng kim loại nặng cao, đặc biệt là Al và Fe
 
 
Các thành phần thứ yếu

Việc đưa vào sử dụng các thành phần hóa học thứ yếu thông qua AFs là một trong những mối quan tâm chính liên quan tới chất lượng clinker và xi măng. Các thành phần thứ yếu có thể ảnh hưởng tới các đặc tính của các pha clinker, cuối cùng gây ra những thay đổi trong phản ứng pha, kích thước tinh thể, sự hoàn thiện về hình thái hoặc cấu trúc, và cũng có thể làm thay đổi vi cấu trúc của clinker nói chung.4
 

Hình 1: Khi mọi thứ mắc phải sai lầm nghiêm trọng: cục clinker có lẫn một mẩu RDF.

Những ảnh hưởng tới tinh thể do các thành phần thứ yếu có thể bao gồm: ức chế hoặc tăng cường sự phát triển, thay đổi hình thái tinh thể, độ nhớt pha nóng chảy và các tinh thể phân hủy hoàn toàn.

Vai trò của rất nhiều thành phần thứ yếu đã được nghiên cứu đủ để dự đoán những ảnh hưởng tiềm ẩn nhất định, ví dụ liên quan tới thời gian đông kết (ngắn hơn/dài hơn) và cường độ chịu nén (sớm/muộn). Bảng 2 tóm lược một số nhược điểm có liên quan nhất của các thành phần thứ yếu này.
 
Bảng 2. Các nhược điểm của các thành phần thứ yếu
Thành phần thứ yếu Tác động tiêu cực điển hình đến chất lượng và hiệu suất xi măng
Cl Đông kết (nhanh), cường độ sớm, ăn mòn
B, Y, La Đông kết (nhanh)
P, As, Zr, Zn Đông kết (chậm)
Pb Đông kết (chậm), cường độ muộn
F Độ khoáng hóa, đông kết (chậm), cường độ muộn
Na, K Cường độ sớm (tăng) và cường độ muộn (giảm)
Cr, Co EH&S của Xi măng
Cr, V, Mn Màu sắc
Mg Đặc tính giản nở
Sr, As, Bo, P Sự mất ổn định của belite
Sr, Ba Sự ổn định của belite
Phụ gia hóa học xi măng

Việc gia tăng sử dụng AFs đôi khi có thể dẫn đến trường hợp suy giảm chất lượng clinker và xi măng. Đặc biệt là khi AFs được thử nghiệm lần đầu, có thể quan sát thấy sự thất thoát đáng kể về cường độ và thời gian đông kết. Ngay khi xác định được sự ảnh hưởng đến chất lượng, thì việc sử dụng phụ gia xi măng thích hợp có thể giảm thiểu ảnh hưởng của sự suy giảm chất lượng, do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng AF.
 
Bảng 3. Những lợi ích hiệu suất điển hình sử dụng phụ gia xi măng hiện đại
Thông số chất lượng Lợi ích mong muốn nhờ phụ gia xi măng
Quá trình (Tạo lớp cô-la, đóng gói, năng suất máy nghiền, PSD) +5 đến +30%
Cường độ bền nén 2 ngày +10 đến +30% (2-8 MPa)
Cường độ bền nén 28 ngày +5 đến +20% (2-12 MPa)
Thời gian bắt đầu đông kết (nhanh) -15 đến -60 phút
Thời gian bắt đầu đông kết (chậm) +15 đến +90 phút
Nhu cầu nước của bê tông -2 đến -5%
Thử nghiệm độ sụt +20 - 70 mm  45 phút

Phụ gia xi măng là cách biểu diễn hóa học của nước được tích hợp vào trong xi măng. Chúng hoặc được bổ sung thêm vào băng tải cấp liệu máy nghiền hoặc được phun thẳng vào máy nghiền qua một vòi phun. Tùy thuộc vào các đặc tính hiệu suất mong muốn, phụ gia xi măng có thể có khoảng từ 3 - 8 thành phần hóa học.5 Định lượng rất khác nhau nhưng nhìn chung đều thấp, trong khoảng từ 300 - 3.000 ppm trong xi măng thành phẩm. Phụ gia xi măng hỗ trợ quá trình thủy hóa xi măng bằng cách cải thiện mức độ thủy hóa các khoáng xi măng, hình thái học của các sản phẩm thủy hóa, và sự phân bố kích thước lỗ rỗng trong hồ xi măng tạo ra, như vậy khi vữa hoặc bê tông sau đó được phối trộn, quá trình thủy hóa xi măng sẽ được tăng cường ở mọi độ tuổi.6 Bảng 3 tóm lược các lợi ích về hiệu suất điển hình đạt được nhờ một phụ gia xi măng hiện đại như OPTEVA® Quality Improvers (Chất Cải tiến Chất lượng) hoặc CO2ST® Reducers (Chất Khử giảm).
(Còn nữa)
 
Riccardo Stoppa và Richard Sibbick, GCPApplied Technologies
Nguyễn Thị Kim Lan dịch từ Tạp chí World Cement số tháng 5/2022

ximang.vn

 

Share |

Các tin khác:

Quản lý chất lượng các nhiên liệu thay thế (P2) ()

Nghiên cứu ứng dụng bê tông siêu tính năng - UHPC cho xây dựng cầu tại Việt Nam (P2) ()

Quản lý chất lượng các nhiên liệu thay thế (P1) ()

Đánh giá việc sử dụng nhiên liệu thay thế trong ngành Xi măng (P2) ()

Nghiên cứu ứng dụng bê tông siêu tính năng - UHPC cho xây dựng cầu tại Việt Nam (P1) ()

Đánh giá việc sử dụng nhiên liệu thay thế trong ngành Xi măng (P1) ()

Hydro - Chủ đề nóng nhất trong ngành sản xuất xi măng (P2) ()

Báo cáo biến đổi khí hậu của Liên Hiệp Quốc phát ra "Mã đỏ cho loài người" (P2) ()

Hydro - Chủ đề nóng nhất trong ngành sản xuất xi măng (P1) ()

Báo cáo biến đổi khí hậu của Liên Hiệp Quốc phát ra "Mã đỏ cho loài người" (P1) ()

TIN MỚI

ĐỌC NHIỀU NHẤT

bannergiavlxd
faq

Bảng giá :

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Insee

1.000đ/tấn

1.800

Starcemt

1.000đ/tấn

1.760

Chifon

1.000đ/tấn

1.530

Hoàng Thạch

1.000đ/tấn

1.490

Bút Sơn

1.000đ/tấn

1.450

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Insee đa dụng

1.000đ/tấn

1.830

Kiên Giang

1.000đ/tấn

1.670

Vicem Hà Tiên

1.000đ/tấn

1.650

Tây Đô

1.000đ/tấn

1.553

Hà Tiên - Kiên Giang

1.000đ/tấn

1.440

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Xem bảng giá chi tiết hơn

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Hòa Phát

đồng/kg

18.940

Việt Ý

đồng/kg

18.890

Việt Đức

đồng/kg

18.880

Kyoei

đồng/kg

18.880

Việt Nhật

đồng/kg

18.820

Thái Nguyên

đồng/kg

19.390

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Hòa Phát

đồng/kg

19.040

Việt Ý

đồng/kg

18.990

Việt Đức

đồng/kg

19.180

Kyoei

đồng/kg

19.080

Việt Nhật

đồng/kg

18.920

Thái Nguyên

đồng/kg

19.540

Chủng loại

ĐVT

Giá bán

Hòa Phát

đồng/kg

18.890

Việt Ý

đồng/kg

18.840

Việt Đức

đồng/kg

18.830

Kyoei

đồng/kg

18.830

Việt Nhật

đồng/kg

18.770

Thái Nguyên

đồng/kg

19.340

Xem bảng giá chi tiết hơn

Vicem hướng tới công nghệ mới ngành Xi măng

Xem các video khác

Thăm dò ý kiến

Theo bạn, giá xi măng bình quân năm 2022 sẽ diễn biến như thế nào?