Thạch cao đã được con người sử dụng làm phụ gia cho xi măng và các ngành công nghiệp khác từ nhiều năm trước. Sau này, người ta thấy rằng có nhiều loại xi măng Portland không cần pha thạch cao vẫn có khoảng thời hạn đóng rắn ban đầu đáp ứng yêu cầu sử dụng của người dùng; tuy nhiên, các nghiên cứu sau này thấy rằng thạch cao ở tỷ lệ pha thích hợp, ngoài tác dụng điều chỉnh thời gian đóng rắn ban đầu còn làm tăng cường độ vữa xi măng. Trên thực tế, hầu như 100% số xi măng phân phối trên toàn Thế giới đều pha thạch cao. Như vậy, đối với việc sản xuất xi măng Portland, thạch cao là nguyên liệu quan trọng.
>> Công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo trong ngành công nghiệp xi măng (P1)
>> Công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo trong ngành công nghiệp xi măng (P3)
Thuyết minh phương án công nghệ
a) Sơ đồ công nghệ xử lý ướt PG
![]()
b) Mô tả dây chuyền công nghệ xử lý ướt bãi thải PG
1. Cấp liệu:
PG từ bãi thải được máy xúc lật đưa vào bunke sau đó xuống băng tải dài vận chuyển từ bãi thải tới băng định lượng (có điều chỉnh tốc độ) ở phía dưới rồi đưa vào sàng quay.
2. Cấp nước:
Nước được cấp định lượng vào sàng quay cùng với liệu theo 1 tỷ lệ rắn/lỏng là ¼.
3. Sàng quay :
Sàng quay có nhiệm vụ loại bỏ phần hạt có kích thước lớn lẫn trong PG. Phần còn lại chảy vào thùng khuấy điều hòa.
4. Thùng khuấy điều hòa:
Tại đây dung dịch huyền phù được tạo ra. Tỷ lệ rắn lỏng được điều khiển tự động thông qua thay đổi tỷ lệ cấp liệu và nước. Độ pH thường là 2 ÷ 3 do có lượng axit trong bã thải PG.
5. Bơm bùn:
Bơm bùn có nhiệm vụ bơm dung dịch huyền phù từ thùng khuấy điều hòa lên thùng khuấy tiếp xúc 1 (TX1).
6. Thùng khuấy tiếp xúc 1 (TX1):
Liệu từ thùng khuấy điều hòa được bơm lên thùng khuấy tiếp xúc 1(TX1). Tại đây, một lượng chất tạo bọt được đưa vào và dung dịch huyền phù tự chảy sang thiết bị tuyển nổi than.
7. Thiết bị tuyển nổi than:
Than lẫn một lượng thạch cao hạt mịn bơm vào bọt khí nổi lên được gạt ra chảy vào bể lắng than. Sản phẩm ngăn máy là thạch cao cùng với các tạp chất khác tiếp tục được dẫn sang thùng khuấy tiếp xúc 2 (TX2).
8. Thùng khuấy tiếp xúc 2 (TX2):
Ở thùng khuấy tiếp xúc 2, chất tập hợp được cấp vào bám vào hạt thạch cao, chất đè chìm được đưa vào đè chìm các tạp chất khác, chất trung hòa được cấp vào tạo môi trường pH=8 cho quá trình tuyển nổi. Liệu lại tiếp tục di chuyển sang thùng tiếp xúc 3.
9. Thùng khuấy tiếp xúc 3 (TX3):
Ở thùng khuấy tiếp xúc 3, chất tạo bọt được đưa vào sau khi được nhũ hóa và liệu lại tiếp tục di chuyển sang hệ thống tuyển nổi thạch cao.
10. Hệ thống tuyển nổi thạch cao:
Thạch cao sau khi được bọc một hợp chất tập hợp bám vào bọt khí nổi lên, được gạt xuống máy thu. Mỗi máy có 1 máng thu. Sản phẩm hạt từ máng thu cuối cùng số 3 được đưa về ngăn đầu của máy tuyển số 2. Sản phẩm bọt của máng thu số 2 lại được đưa về ngăn đầu của máy tuyển số 1 và sản phẩm thạch cao được lấy từ máng thu số 1 được dẫn vào bể lắng thạch cao. Sản phẩm ngăn máy là các tạp chất chủ yếu SiO2 còn lẫn một phần thạch cao là sản phẩm phụ được dẫn về bể lắng sản phẩm phụ. Sản phẩm phụ được sử dụng làm phụ gia cho gạch bê tông nhẹ chưng áp.
11. Cô đặc:
Quá trình cô đặc được thực hiện trong hệ thống bể lắng. Cùng với dòng sản phẩm vào bể có một lượng dung dịch keo tụ A110-300 với lượng tiêu hao rất ít 0,5g/m3 được cấp vào. Sản phẩm chính là thạch cao và sản phẩm phụ là hỗn hợp SiO2 và CaSO4.2H2O được lắng xuống. Nước trong cùng với một lượng tạp chất các muối hòa tan chảy ra cuối bể dẫn về bể xử lý nước tái sử dụng. Còn sản phẩm trong bể sau một ngày được máy xúc đổ đống, nước sẽ bay hơi và róc tiếp tục đưa độ ẩm về 25%.
Độ ẩm của thạch cao sau tuyển nổi, cô đặc và xúc đổ đống hiện đang là 25% mà yêu cầu đang là xấp xỉ 10%. Như vậy bắt buộc phải qua công đoạn sấy. Trong quá trình thạch cao dạng Dihydrate CaSO4.2H2O dễ dàng phân hủy mất đi ¾ lượng nước kết tinh để chuyển thành Hemihydrate CaSO4.0,5H2O. Quy trình này không được phép xảy ra khi muốn sử dụng làm phụ gia cho xi măng làm thạch cao tấm.
Công nghệ sấy thạch cao CaSO4.2H2O
a) Sơ đồ công nghệ sấy thạch cao CaSO4.2H2O
![]()
b) Mô tả công nghệ sấy thạch cao CaSO4.2H2O
1. Hệ thống cấp liệu:
Thạch cao có độ ẩm 25% được đưa vào bunke bằng máy xúc lật. Bên dưới bunke là băng tải định lượng có điều chỉnh tốc độ. Liệu sau khi định lượng được đổ vào băng tải vận chuyển lên lò sấy.
2. Lò sấy gián tiếp:
Quá trình sấy được thực hiện trong lò sấy kiểu quay đốt gián tiếp. Liệu được cấp vào đầu lò sấy, di chuyển dần về cuối lò. Trong quá trình di chuyển, vật liệu được tiếp xúc với vỏ thùng sấy quay đã được đốt nóng.
3. Xử lý bụi:
Bụi sinh ra trong quá trình sấy thạch cao được thu lại nhờ thiết bị lọc bụi trước quạt hút. Bụi thu hồi được vận chuyển đổ vào băng tải sau lò sấy, khí sạch ra khỏi lọc bụi được thải ra môi trường yêu cầu < 30mg/Nm3.
4. Ủ thạch cao:
Thạch cao trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao dễ chuyển pha từ Dyhydrate CaSO4.2H2O thành Hemihydrate CaSO4.0,5H2O hoặc thạch cao khan CaSO4, là điều không mong muốn khi sử dụng làm phụ gia cho xi măng . Vì vậy sau khi sấy, thạch cao sẽ được đưa vào buồng ủ. Tại buồng ủ nước được phun vào để tạo độ ẩm thích hợp, tái kết tinh sang dạng pha canxi sunfate ngậm 2 nước (CaSO4.2H2O) và đóng cứng lại theo phương trình:
5. Tạo hạt:
Thạch cao sau khi ủ tạo thành dạng CaSO4.2H2O sẽ được đưa vào máy tạo hạt để tạo thành phẩm có kích thước yêu cầu.
6. Hệ thống ngăn ngừa sự cố:
Trong trường hợp xảy ra mất điện lưới, thùng sấy sẽ dừng quay trong khi nhiệt độ lò chưa kịp giảm, liệu vào lại ngừng cấp, có thể gây nguy hại tới vỏ thùng quay. Vì vậy, cần có nguồn điện dự phòng từ máy phát điện tự động khi mất điện lưới.
7. Băng tải ra sản phẩm:
Sản phẩm sau máy tạo hạt được đổ vào các tuyến băng tải, đổ đống vào kho chứa thành phẩm. Tùy theo yêu cầu của khách hàng, thạch cao xuất đi dạng rời hoặc có thể đóng bao. Sản phẩm sau khi đóng gói được lên ô tô đưa ra cảng xuất hàng.
>> Công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo trong ngành công nghiệp xi măng (P3)
Thuyết minh phương án công nghệ
a) Sơ đồ công nghệ xử lý ướt PG
b) Mô tả dây chuyền công nghệ xử lý ướt bãi thải PG
1. Cấp liệu:
PG từ bãi thải được máy xúc lật đưa vào bunke sau đó xuống băng tải dài vận chuyển từ bãi thải tới băng định lượng (có điều chỉnh tốc độ) ở phía dưới rồi đưa vào sàng quay.
2. Cấp nước:
Nước được cấp định lượng vào sàng quay cùng với liệu theo 1 tỷ lệ rắn/lỏng là ¼.
3. Sàng quay :
Sàng quay có nhiệm vụ loại bỏ phần hạt có kích thước lớn lẫn trong PG. Phần còn lại chảy vào thùng khuấy điều hòa.
4. Thùng khuấy điều hòa:
Tại đây dung dịch huyền phù được tạo ra. Tỷ lệ rắn lỏng được điều khiển tự động thông qua thay đổi tỷ lệ cấp liệu và nước. Độ pH thường là 2 ÷ 3 do có lượng axit trong bã thải PG.
5. Bơm bùn:
Bơm bùn có nhiệm vụ bơm dung dịch huyền phù từ thùng khuấy điều hòa lên thùng khuấy tiếp xúc 1 (TX1).
6. Thùng khuấy tiếp xúc 1 (TX1):
Liệu từ thùng khuấy điều hòa được bơm lên thùng khuấy tiếp xúc 1(TX1). Tại đây, một lượng chất tạo bọt được đưa vào và dung dịch huyền phù tự chảy sang thiết bị tuyển nổi than.
7. Thiết bị tuyển nổi than:
Than lẫn một lượng thạch cao hạt mịn bơm vào bọt khí nổi lên được gạt ra chảy vào bể lắng than. Sản phẩm ngăn máy là thạch cao cùng với các tạp chất khác tiếp tục được dẫn sang thùng khuấy tiếp xúc 2 (TX2).
8. Thùng khuấy tiếp xúc 2 (TX2):
Ở thùng khuấy tiếp xúc 2, chất tập hợp được cấp vào bám vào hạt thạch cao, chất đè chìm được đưa vào đè chìm các tạp chất khác, chất trung hòa được cấp vào tạo môi trường pH=8 cho quá trình tuyển nổi. Liệu lại tiếp tục di chuyển sang thùng tiếp xúc 3.
9. Thùng khuấy tiếp xúc 3 (TX3):
Ở thùng khuấy tiếp xúc 3, chất tạo bọt được đưa vào sau khi được nhũ hóa và liệu lại tiếp tục di chuyển sang hệ thống tuyển nổi thạch cao.
10. Hệ thống tuyển nổi thạch cao:
Thạch cao sau khi được bọc một hợp chất tập hợp bám vào bọt khí nổi lên, được gạt xuống máy thu. Mỗi máy có 1 máng thu. Sản phẩm hạt từ máng thu cuối cùng số 3 được đưa về ngăn đầu của máy tuyển số 2. Sản phẩm bọt của máng thu số 2 lại được đưa về ngăn đầu của máy tuyển số 1 và sản phẩm thạch cao được lấy từ máng thu số 1 được dẫn vào bể lắng thạch cao. Sản phẩm ngăn máy là các tạp chất chủ yếu SiO2 còn lẫn một phần thạch cao là sản phẩm phụ được dẫn về bể lắng sản phẩm phụ. Sản phẩm phụ được sử dụng làm phụ gia cho gạch bê tông nhẹ chưng áp.
11. Cô đặc:
Quá trình cô đặc được thực hiện trong hệ thống bể lắng. Cùng với dòng sản phẩm vào bể có một lượng dung dịch keo tụ A110-300 với lượng tiêu hao rất ít 0,5g/m3 được cấp vào. Sản phẩm chính là thạch cao và sản phẩm phụ là hỗn hợp SiO2 và CaSO4.2H2O được lắng xuống. Nước trong cùng với một lượng tạp chất các muối hòa tan chảy ra cuối bể dẫn về bể xử lý nước tái sử dụng. Còn sản phẩm trong bể sau một ngày được máy xúc đổ đống, nước sẽ bay hơi và róc tiếp tục đưa độ ẩm về 25%.
Độ ẩm của thạch cao sau tuyển nổi, cô đặc và xúc đổ đống hiện đang là 25% mà yêu cầu đang là xấp xỉ 10%. Như vậy bắt buộc phải qua công đoạn sấy. Trong quá trình thạch cao dạng Dihydrate CaSO4.2H2O dễ dàng phân hủy mất đi ¾ lượng nước kết tinh để chuyển thành Hemihydrate CaSO4.0,5H2O. Quy trình này không được phép xảy ra khi muốn sử dụng làm phụ gia cho xi măng làm thạch cao tấm.
Công nghệ sấy thạch cao CaSO4.2H2O
a) Sơ đồ công nghệ sấy thạch cao CaSO4.2H2O
b) Mô tả công nghệ sấy thạch cao CaSO4.2H2O
1. Hệ thống cấp liệu:
Thạch cao có độ ẩm 25% được đưa vào bunke bằng máy xúc lật. Bên dưới bunke là băng tải định lượng có điều chỉnh tốc độ. Liệu sau khi định lượng được đổ vào băng tải vận chuyển lên lò sấy.
2. Lò sấy gián tiếp:
Quá trình sấy được thực hiện trong lò sấy kiểu quay đốt gián tiếp. Liệu được cấp vào đầu lò sấy, di chuyển dần về cuối lò. Trong quá trình di chuyển, vật liệu được tiếp xúc với vỏ thùng sấy quay đã được đốt nóng.
3. Xử lý bụi:
Bụi sinh ra trong quá trình sấy thạch cao được thu lại nhờ thiết bị lọc bụi trước quạt hút. Bụi thu hồi được vận chuyển đổ vào băng tải sau lò sấy, khí sạch ra khỏi lọc bụi được thải ra môi trường yêu cầu < 30mg/Nm3.
4. Ủ thạch cao:
Thạch cao trong quá trình sấy ở nhiệt độ cao dễ chuyển pha từ Dyhydrate CaSO4.2H2O thành Hemihydrate CaSO4.0,5H2O hoặc thạch cao khan CaSO4, là điều không mong muốn khi sử dụng làm phụ gia cho xi măng . Vì vậy sau khi sấy, thạch cao sẽ được đưa vào buồng ủ. Tại buồng ủ nước được phun vào để tạo độ ẩm thích hợp, tái kết tinh sang dạng pha canxi sunfate ngậm 2 nước (CaSO4.2H2O) và đóng cứng lại theo phương trình:
CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O = CaSO4.2H2O hoặc CaSO4 + 2H2O = CaSO4.2H2O
5. Tạo hạt:
Thạch cao sau khi ủ tạo thành dạng CaSO4.2H2O sẽ được đưa vào máy tạo hạt để tạo thành phẩm có kích thước yêu cầu.
6. Hệ thống ngăn ngừa sự cố:
Trong trường hợp xảy ra mất điện lưới, thùng sấy sẽ dừng quay trong khi nhiệt độ lò chưa kịp giảm, liệu vào lại ngừng cấp, có thể gây nguy hại tới vỏ thùng quay. Vì vậy, cần có nguồn điện dự phòng từ máy phát điện tự động khi mất điện lưới.
7. Băng tải ra sản phẩm:
Sản phẩm sau máy tạo hạt được đổ vào các tuyến băng tải, đổ đống vào kho chứa thành phẩm. Tùy theo yêu cầu của khách hàng, thạch cao xuất đi dạng rời hoặc có thể đóng bao. Sản phẩm sau khi đóng gói được lên ô tô đưa ra cảng xuất hàng.
Quỳnh Trang (Theo TTKHKT Xi măng số 1 năm 2015)
