TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCMKHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

TIỂU LUẬN MÔN:PHÂN TÍCH CÔNG NGHIỆPĐẠI CƯƠNG VỀ XI MĂNG VÀ THÀNH PHẦN.QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG.XÁC ĐỊNH HÀM LƯỢNG MẤT KHI NUNG,HÀM LƯỢNG SIO2 TRONG XI MĂNG.

GVGD : Th.S Trần Nguyễn An SaSVTH : Phạm Lê VũMSSV : 09072791Lớp : DHPT5

1.Đại cương và Thành phần.

• 1.1.Đại cương.• 1.2.Thành phần.

2.Quá trình sản xuất xi măng.

3.Xác định hàm lượng mất khi nung.

4.Xác định hàm lượng SiO2

5.Tài liệu tham khảo.

1.Đại cương và Thành phần.1.1. Đại cương.

a)Giới thiệu chung về xi măngb)Phân loại xi măng

1.2. Thành phần.c)Thành phần hóa học.d)Thành phần khoáng.

1.1 Đại cương.a) Giới thiệu chung về xi măng.Là một chất kết dính trong nước.Có khả năng đóng rắn trong môi trường không khí và

nước.Thành phần chủ yếu của xi măng pooclăng là CaO kết

hợp với 3 oxit chính SiO2, Al2O3, Fe2O3 .

Tạo thành 4 khoáng chính: Alit C3S (3CaO.SiO2), Belit C2S (2CaO.SiO2), Celit C3A (3CaO.Al2O3), Alumino-Felit C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3).

Được sản xuất bằng cách nung hỗn hợp phối liệu đã được nghiền mịn tạo clinker, sau đó clinker được trộn với phụ gia và một lượng nhỏ thạch cao ( đem nghiền tạo xi măng.

Dựa vào độ khoáng.Dựa vào thành phần khoáng C3S và C2S:-Xi măng poolang alit khi: -Xi măng pooclang thường: -Xi măng poolang belit: Dựa vào thành phần khoáng C3A và C4AF:-Xi măng alumin: -Xi măng pooclang thường: = 0,4-1,5-Xi măng xêlit: < 0,4

1. 1 Đại cương.b) Phân loại

Dựa vào mục đích sử dụng của công trình: xi măng poolang hỗn hợp xi măng trắng, xi măng màu Xi măng pooclăng puzolan Xi măng pooclăng bền sunfat Xi măng pooclăng ít tỏa nhiệt Xi măng pooclăng xỉ hạt lò cao Xi măng aluminat Xi măng nở

1.2. Thành phầna.Thành phần hóa học.

Hàm lượng Tham gia thành phần

Ảnh hưởng

CaO 62% - 69% Tạo tất cả khoáng chính của clinke.

Nhiều CaO đóng rắn nhanh, mác cao, kém bền trong môi trường xâm thực.

SiO2 17% - 26% Tham gia tạo các nhóm khoáng silicat ( khoáng khó nóng chãy) của clinke xi măng poolang

Nhiều SiO2 đóng rắn chậm, mác cao, bền trong môi trường xâm thực.

Al2O3 4% - 10% Tham gia tạo khoáng nóng chảy (aluminat canxi và alumoferit canxi)

Nhiều Al2O3 đống rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, bền trong môi trường xâm thực, tăng độ nhớt pha lỏng clinke.

a.Thành phần hóa họcHàm lượng

Tham gia thành phần Ảnh hưởng

Fe2O3 0,1 - 5% Chủ yếu tham gia tạo khoáng nóng chảy alumoferit canxi

Nhiều Fe2O3, giảm mác xi măng, tăng bền trong môi trường xâm thực, giảm độ nhớt pha lỏng clinke, giảm nhiệt độ nung clinke.

R2O (gồm Na2O và K2O)

0,1 – 5%

Ở nhiệt độ cao bay hơi một phần, một phần tham gia tạo khoáng chứa kiềm.

Nhiều R2O, giảm mác xi măng, không ổn định thể tích, gây loang màu (nếu dùng làm vửa trát, ăn mòn cốt thép).

SO3 0 – 1% Ở nhiệt độ cao sinh khí SO2 bay ra một phần, một phần tham gia tạo khoáng chứa SO3 , làm giảm hàm lượng một số khoáng chính.

Nhiều SO3, giảm mác xi măng, tạo các hợp chất có nhiệt độ nóng chảy thấp gây hại cho hệ thống lò,

b. Thành phần khoáng.

Thông thường, trong clinke, thành phần phần trăm theo khối lượng của các khoáng vật thay đổi như sau :

Alit: 3CaO.SiO2 (C3S) chiếm 60-65%

Belit: 2CaO.SiO2 (C2S) chiếm 20-25%

Celit: 3Cao.Al2O3 (C3A) chiếm 4-12%

Alumino-Ferit: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (C4AF) chiếm 1-5%(7-14%)

2. Quá trình sản xuất xi măng.

a. Nguyên liệu sản xuất xi măng.

b. Các giai đoạn sản xuất xi măng.◦ Giai đoạn 1: Chuẩn bị nguyên liệu.◦ Giai đoạn 2: Phối hợp nguyên liệu.◦ Giai đoạn 3: Nung tạo clinke.◦ Giai đoạn 4: Nghiền clinke với các phụ gia

khác.

Chỉ tiêu CN CN lò đứng CN lò quay ướt CN lò quay khô

1. Nguyên lílàm việc

-Làm việc gián đoạn-Phối liệu được cấp vào theo từng mẻ, đi từ trên xuống -Quá trình tạo khoáng diễn ra theo chiều cao của lò và trong từng viên phối liệu

-Làm việc liên tục-Phối liệu được nạp từ đầu cao của lò, đảo trộn đều theo vòng quay của lò-quá trình tạokhoáng được diễn ra theo chiều dài lò-Công suất lớn( có thể đạt 3000-5800 tấn clinke/ ngày)

-Làm việc liên tục-Tương tự lò quay ướt - Tương tự lò quay ướt - Tương tự lò quay ướt

2. Phối liệu -Đá vôi, đất sét, phụ gia,xỉ pirit-Thêm phụ gia khoáng hóa photphorit-ở dạng viên, độ ẩm 14%, trộn lẫn vào nhau

-Tương tự côngnghệ lò đứng-Phối liệu dạng bùn, độ ẩm 40%, phối liệu không trộn lẫn than

-Tương tự côngnghệ lò đứng-Phối liệu đưa vào dạng bột mịn, độ ẩm1-2%, và không trộn lẫn với nhau

Chỉ tiêu CN

CN lò đứng CN lò quay ướt CN lò quay khô

3. Nhiên liệu

-Chỉ dung nhiên liệurắn(than)-Tiêu tốn nhiều nhiên liệu trên 1 đơn vị sản phẩm lớn

- Có thể dùng thanhoặc dầu, khí-Tiêu tốn nhiên liệu trên 1 đơn vị sản phẩm là lớn nhất

-Tương tự lò quayướt-Tiêu tốn nhiên liệu trên 1 đơn vị sản phẩm là nhỏ nhất

4.Quá trìnhnung

-Sử dụng lò đứng-Phải trải qua giai đoạn sấy giảm độ ẩm từ 40% xuống2%

-Sử dụng lò quay-Tương tự lò đứng

-Sử dụng lò quay-Lò quay khô có hệ thống trao đổi nhiệt, tháp xyclon

5.Nhiệt độ vàchất lượng

-Nhiệt độ lò rất khó đạt tới1450ºC-Chất lượng không tốt và ổn định

-Nhiệt độ nung1450ºC-Chất lượng sản phẩm tốt và ổn định

Tương tự lò quayướt-Chất lượng tốt và ổn định

6. Mức độgây ô nhiễm

-Lượng khí thải gây ônhiễm lớn-Đặc biêt công nghệ này thải ra 1 lượng HF- cần công nghệ xử lí hiện đại và chi phí cao

-Lượng khí thải gâyô nhiễm là lớn nhất do sử dụng rất nhiều nhiên liệu

-Lượng khí thải gâyô nhiễm la nhỏ nhất

Sơ đồ sản xuất ximăng pooclăngt bằng phương pháp ướt1. Đất sét, đá vôi từ mỏ về; 2. Chuẩn bị phối liệu; 3. Định lượng; 4. Lò quay;5. Truyền nhiên liệu; 6. Chuyển Clinke; 7. Kho Clinke;

Sản phẩm trong các giai đoạn trong lò nung tạo clinke.Giai đoạn 1: CaCO3, Al2O3.2SiO2.2H2O, Fe2O3

Giai đoạn 2: CaCO3, Al2O3.2SiO2, Fe2O3

Giai đoạn 3: CaO, Al2O3.2SiO2, Fe2O3

Giai đoạn 4: CaO, Al2O3, SiO2, Fe2O3

Giai đoạn 5: CaO + Al2O3 -> 3CaO.Al2O3 (Celit)

CaO + SiO2 -> 2CaO.SiO2 (Belit)

2CaO.SiO2nc + CaO -> 3CaO.SiO2 (Alit)

đất sét 1 đất sét 2 đá vôi quặng sắt

Thạch cao

Kho chứa đất sét

đập nhỏ đất sét

sáy khô đất sét

SILO đất sét 1

SILO đất sét 2

máy đập

kho trộn đều

SILO đá vôi

máy đập

SILO quặng sắt

SILO thạch cao

máy đập

nguyên liệu

máy nghiền

SILO trộn đều

lò nung

thiết bị làm nguội

SILO clinke

máy nghiền xi măng

SILO xi măng

xuất xi măng rời

đóng bao

phụ gia

3. Xác định hàm lượng mất khi nung (MKN). ( theo TCVN 141 :2008)

Nguyên tắc: mẫu thử được nung ở Nung 10000C ± 500C đến khối lượng không đổi. Từ sự suy giảm khối lượng tính ra hàm lượng mất khi nung.

Chén sứ

Cân10000C ± 500C

Nung 10000C ± 500C

1h

Chén sứ + 1g mẫum1

Để nguội trong bình hút ẩm

Nung 10000C ± 500C

1h

Cân

Nung 10000C ± 500C

15 phút

Cách tiến hành

Cân m2

Tính toán kết quả

% MKN =

Trong đó:m1 là khối lượng mẫu và chén trước khi nung (g).

m2 là khối lượng mẫu và chén sau khi nung (g).

m là khối lượng mẫu lấy để phân tích (g).

Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,08%.

4. Xác định hàm lượng SiO2. (theo TCVN 141: 2008)

Xác định hàm lượng

SiO2

Nung mẫu với hỗn hợp nung chảy

Phân hủy mẫu bằng

HCl và NH4Cl

SiO2 còn lại bằng

phương pháp so

màu

Hàm lượng SiO2 tổng

4. Xác định hàm lượng SiO2.Phương pháp nung mẫu với hỗn hợp nung chảy

Nguyên tắc: phân hủy mẫu xi măng bằng cách nung với hỗn hợp nung chảy, hòa tan khối nóng chảy bằng dung dịch axit clo hydric loãng, cô cạn dung dịch để tách nước của H2SiO3. Nung kết tủa ở 10000=C ± 500C, dùng dung dịch HCl để tách Si ở dạng SiF4, nung, cân, lượng mất đi tương ứng với hàm lượng SiO2.

1 g mẫu xi măng

Chén bạch kim có sẳn 4 - 5g mẫu hh

nung chảy+

Nung 900- 9500C 30 phút, để nguội

Chuyển khối nung chảy vào bát sứ

Đậy bát sứ bằng mặt kính đồng hồ

30 ml HCl đđ

Mẫu tan hết

Dùng nước sôi rửa thành bát sứ và mặt kính đồng hồ

Khuấy đều

Cách tiến hànhBước 1: hòa tan mẫu

Dung dịch

Dung dịch

Cở hạt < 2mm

Cô cạn trên bếp cách cát,(100 -1100C)đến khô

Dùng đũa dầm nhỏ hạt muối

Tiếp tục cô 1- 1h30phút

Để nguội

15ml HCl đđ, để yên 10phút

90-100 mlKhuấy đều

Dung dịch đã tan hết muối

Cách tiến hành.Bước 2: chuyển thành muối

Dung dịch đã tan hết muối

Lọc dung dịch còn nóng

dd HCl 5% nóng để rửa kết tủa và thành bát

Lọc gạn 3 lần, chuyển kết tủa vào giấy lọc

Rửa bằng nước cất sôi đến hết Cl-

Thu nước lọc Và nước rửa

Bình định mức 500ml

Chuyển giấy lọc có kết tủa SiO2 vào chén bạch kim, sấy và đốt

Để nguội.Nung lại ở to trên đến khối lượng không đổi

Cân chén m1

Cách tiến hành.Bước 3: Tách SiO3

Chén cân m1Vài giọt nước

+ 0,5 ml H2SO4 (1+1) +10ml HF 40%

Làm bay hơi chất chứa trong chén

Chén cân

3-4 ml HF. Làm bay hơi đến ngừng bóc khói trắng

Nung chén Pt và cặn ở 10000C ± 500C

Chén cân

Lấy ra, để nguôi đến t0 phòng

Nung lại ở t0 trên đến khối lượng không đổi

Cânm2

Cách tiến hành.Bước 4: thu SiO2

Cách tính

% SiO2= × 100

Trong đó

m1 là khối lượng chén bạch kim và kết tủa trước khi xử lý bằng HF (g).

m2 là khối lượng chén bạch kim và kết tủa sau khi xử lý bằng HF (g).

m là khối lượng mẫu lấy để phân tích (g).

5. Tài liệu tham khảo.1. TCVN 141 : 2008

2. Trần Nguyễn An Sa, GIÁO TRÌNH PHÂN TÍCH CÔNG NGHIỆP, trường đại học Công nghiệp TP HCM, trung tam công nghệ hóa học, 2009.

3. phanquangthoai@yahoo-upload, Báo cáo quy trình sản xuất và kiểm soát chất lượng xi măng.

4. Xi_măng_Portland.htm.

5. Nguyễn Thành Long, Nguyễn Quang Sáng, Trần Văn Việt, Nguyễn Văn Hiến, CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG LÒ QUAY KHÔ VÀ CÁC VẤN ĐỂ MÔI TRƯỜNG

6. Nguyễn Văn Chánh, Trần Vũ Minh Nhật, NGHIÊN CỨU DÙNG XỈ TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLAN XỈ, khoa kỹ thuật xây dựng, đại học Bách khoa TP HCM,

7. Một số tài liệu nước ngoài.