Giáo trình Chất kết dính vô cơ (Ngành: Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:150

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình "Chất kết dính vô cơ (Ngành: Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng - Cao đẳng)" được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên nắm được các kiến thức về: Tính chất và cách sử dụng các loại chất kết dính vô cơ; nguyên liệu sản xuất và yêu cầu của nguyên liệu dùng để sản xuất chất kết dính vô cơ; phương pháp sản xuất và các công đoạn sản xuất chính cho từng loại chất kết dính, nêu được yêu cầu và mục đích của từng công đoạn;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Chất kết dính vô cơ (Ngành: Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng - Cao đẳng) - Trường Cao đẳng Xây dựng số 1

BỘ XÂY DỰNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG XÂY DỰNG SỐ 1 GIÁO TRÌNH CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 389 ĐT/QĐ-CĐXD1 ngày 30 tháng 9 năm 2021 của Hiệu trưởng trường CĐXD số 1 Hà Nội, năm 2021 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI NÓI ĐẦU Giáo trình CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ được biên soạn nhằm phục vụ cho giảng dạy và học tập cho trình độ Cao đẳng ngành Công nghệ kỹ thuật vật liệu xây dựng ở trường Cao đẳng Xây dựng số 1. CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ là môn học chuyên ngành nhằm cung cấp các kiến thức về chất kết dính vô cơ, phương pháp sản xuất và các tính chất cơ bản của các loại vật liệu vô cơ dùng cho ngành Xây dựng. Giáo trình CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ do Ths. Phạm Thị Vinh Lanh thuộc bộ môn Cơ Xây dựng làm chủ biên đã và đang giảng dạy trực tiếp trong bộ môn. Giáo trình này được viết theo đề cương môn học Vật liệu cách nhiệt. Nội dung gồm 2 phần 07 chương sau: PHẦN I: CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ BỀN TRONG KHÔNG KHÍ Chương 1: Chất kết dính thạch cao Chương 2: Vôi rắn trong không khí PHẦN II: CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ BỀN TRONG NƯỚC Chương 3: Tổng quan về xi măng pooc lăng (PC) Chương 4: Công nghệ sản xuất xi măng PC Chương 5: Quá trình rắn chắc và các tính chất cơ lý của xi măng PC Chương 6: Độ bền của đá xi măng trong môi trường xâm thực Chương 7: Các dạng xi măng khác Trong quá trình biên soạn, tác giả đã được sự động viên quan tâm và góp ý của các đồng chí lãnh đạo, các đồng nghiệp trong và ngoài trường. Mặc dù có nhiều cố gắng, nhưng trong quá trình biên soạn, biên tập và in ấn khó tránh khỏi những thiếu sót. Chúng tôi xin được lượng thứ và tiếp thu những ý kiến đóng góp. Trân trọng cảm ơn! Hà Nội, ngày……tháng……năm……… Tham gia biên soạn: ThS. Phạm Thị Vinh Lanh - Chủ biên 3
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ...................................................................................................... 3 CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC ............................................................................ 8 BÀI MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 9 I. KHÁI NIỆM VỀ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ ............................................... 9 1. Khái niệm .................................................................................................. 9 1. Đặc điểm của chất kết dính vô cơ ............................................................. 9 II. PHÂN LOẠI CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ.................................................... 9 1. Phân loại chất kết dính vô cơ .................................................................... 9 2. Phân loại Chất kết dính vô cơ ................................................................. 10 III. CÁC CHẤT PHỤ GIA.............................................................................. 10 1. Phụ gia khoáng hoạt tính ......................................................................... 11 2. Phụ gia đầy ( phụ gia trơ) ........................................................................ 11 3. Phụ gia cải thiện tính chất đặc biệt cho chất kết dính ............................. 11 4. Phụ gia hoạt tính bề mặt (phụ gia tăng dẻo) ........................................... 11 5. Phụ gia cải thiện một số tính chất của chất kết dính ............................... 11 6. Phụ gia công nghệ ................................................................................... 12 IV. HỆ THỐNG LỌC BỤI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THẠCH CAO................................................................................................................. 12 1. Buồng lọc bụi .......................................................................................... 12 2. Xyclon lọc bụi ......................................................................................... 13 3. Lọc bụi tay áo .......................................................................................... 14 4. Lọc bụi điện trường ................................................................................. 16 CHƯƠNG 1: CHẤT KẾT DÍNH THẠCH CAO ............................................... 18 I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CÁC DẠNG CHẤT KẾT DÍNH THẠCH CAO................................................................................................................. 18 1. Khái niệm ................................................................................................ 18 2. Phân loại các dạng chất kết dính thạch cao ............................................. 18 II. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT .................................................................... 19 1. Đá thạch cao thiên nhiên dạng CaSO4.2H2O .......................................... 19 2. Đá anhyđric thiên nhiên (CaSO4) ........................................................... 20 3. Thạch cao sét ........................................................................................... 20 4. Thải phẩm công nghiệp ........................................................................... 20 III. SỰ BIẾN ĐỔI CỦA NGUYÊN LIỆU THẠCH CAO DƯỚI TÁC DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ............................................................................................. 21 1. Dạng thạch cao kỹ thuật (αCaSO4.0,5H2O). ......................................... 22 2. Dạng βCaSO4 .0,5H2O. .......................................................................... 22 3. Đặc điểm chung của dạng αCaSO4 và dạng βCaSO4 gần nước. ............. 22 4. Đặc điểm chung của thạch cao dạng α và βCaSO4 hòa tan .................... 22 5. Dạng Anhdric không hòa tan CaSO4 ...................................................... 22 6. Dạng CaSO4 bị phân hủy ........................................................................ 23 7. Dạng CaSO4 nóng chảy ........................................................................... 23 4
IV. THẠCH CAO XÂY DỰNG. ........................................................................ 23 1. Sản suất thạch cao theo phương pháp sấy + nghiền - nung. ................... 24 2. Sản xuất thạch cao xây dựng theo phương pháp sấy - nghiền - nung đồng thời............................................................................................................... 26 3. Sản xuất thạch cao xây dựng theo phương pháp nung nguyên liệu dạng cục. .............................................................................................................. 28 V. THẠCH CAO KỸ THUẬT. .......................................................................... 29 1. Sản xuất thạch cao kỹ thuật trong môi trường lỏng, lưu thông áp suất. . 29 2. Sản xuất thạch cao kỹ thuật trong thiết bị kín (nồi hấp - Abtoclav). ...... 30 VI. QUÁ TRÌNH ĐÔNG KẾT VÀ RẮN CHẮC CỦA CHẤT KẾT DÍNH THẠCH CAO. ................................................................................................. 32 VII. TÍNH CHẤT VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG. ................................................... 33 1. Tính chất của thạch cao xây dựng và thạch cao kỹ thuật. ....................... 33 2. Phạm vi sử dụng của thạch cao. .............................................................. 35 CHƯƠNG 2: CHẤT KẾT DÍNH VÔI RẮN TRONG KHÔNG KHÍ ............... 36 I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ....................................................................... 36 1. Khái niệm ................................................................................................ 36 2. Phân loại .................................................................................................. 36 II. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT VÔI. ............................................................... 37 1. Đá vôi - Cacbonat Canxi (CaCO) ........................................................... 37 2. Đá đôlômi (CaCO3.MgCO3) ................................................................... 37 III. QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÔI.................................................................... 38 1. Vôi cục .................................................................................................... 38 2. Vôi hydrat (bột vôi chín và vữa vôi) ....................................................... 42 3. vôi bột chưa tôi và vôi bột cacbonat. ...................................................... 43 IV. QUÁ TRÌNH ĐÔNG KẾT RẮN CHẮC CỦA VÔI. ................................... 45 1. Đông kết rắn chắc cácbonát. ................................................................... 45 2. Đông kết rắn chắc hyđrát. ....................................................................... 45 3. Đông kết rắn chắc silicát. ........................................................................ 46 V. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CỦA VÔI ............................ 46 VI. TÍNH CHẤT VÀ PHẠM VI SỬ DỤNG...................................................... 46 1. Khối lượng riêng và khối lượng thể tích. ................................................ 46 2. Tính dẻo và khả năng giữ nước. .............................................................. 47 3. Thời gian đông kết rắn chắc. ................................................................... 47 4. Sự thay đổi thể tích.................................................................................. 47 5. Cường độ. ................................................................................................ 48 6. Phạm vi sử dụng của vôi tôi. ................................................................... 48 CHẤT KẾT DÍNH BỀN TRONG NƯỚC .................................................. 49 CHƯƠNG 3: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ XI MĂNG POÓC LĂNG ................. 49 I. KHÁI NIỆM .................................................................................................... 49 II. THÀNH PHẦN KHOÁNG CỦA CLANHKE XI MĂNG POÓC LĂNG. ... 49 1. Khoáng Alit (3CaO.SiO2 - tricanxium silicát), ký hiệu là C3S ............. 50 2. Khoáng bêlít (Đicanxium silicát), ........................................................... 51 3. Pha Canxi aluminát (3CaO.Al2O3 - C3A ) ............................................ 52 4. Pha Canxi alumô ferít .............................................................................. 52 5
5. Pha thuỷ tinh............................................................................................ 52 6. Các ôxít tự do .......................................................................................... 52 III. THÀNH PHẦN HOÁ CỦA CLANHKE XI MĂNG POÓC LĂNG. .......... 52 1. Các ôxít chính.......................................................................................... 53 2. Các ôxít khác ........................................................................................... 54 IV. ĐẶC TRƯNG CỦA CLANHKE XI MĂNG. .............................................. 55 1. Đặc trưng của clanhke theo các hệ số. .................................................... 55 2. Đặc trưng của clanhke xi măng theo thành phần khoáng. ...................... 57 V. PHÂN LOẠI XI MĂNG. ............................................................................... 58 1. Phân loại dựa theo thành phần khoáng ................................................... 58 2. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682- 1992 ....................................... 58 3. Theo tiêu chuẩn của Mỹ ASTM – C150 (The American Society for Testing and Meterials). ................................................................................ 58 VI. TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG POÓC LĂNG. ............ 59 1. Nguyên tắc lựa chọn hệ số cho bài toán phối liệu. ................................. 60 2. Các bước tính bài toán phối liệu. ............................................................ 60 3. Tính toán phối liệu sản xuất xi măng theo các hệ số (Tự xem tài liệu) .. 61 CHƯƠNG 4: CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG POÓC LĂNG .......... 66 I. NGUYÊN LIỆU VÀ NHIÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG POÓC LĂNG. ......................................................................................................................... 66 1. Nguyên liệu sản xuất xi măng poóc lăng. ............................................... 66 2. Nhiên liệu sản xuất clanhke xi măng poóc lăng. .................................... 68 II. SẢN XUẤT XI MĂNG POÓC LĂNG. ..................................................... 69 1. Khái quát chung ...................................................................................... 69 2. Khai thác và vận chuyển nguyên liệu (đá vôi, đất sét và các nguyên liệu khác) ............................................................................................................ 69 3. Chuẩn bị hỗn hợp nguyên liệu (phối liệu). ............................................. 70 4. Nung hỗn hợp nguyên liệu. ..................................................................... 73 5. Làm lạnh clanhke trong thiết bị làm lạnh. .............................................. 88 6. Nghiền xi măng pooclăng. ...................................................................... 89 CHƯƠNG 5: QUÁ TRÌNH RẮN CHẮC VÀ TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG. ................................................................................................................ 97 I. QUÁ TRÌNH RẮN CHẮC .......................................................................... 97 1. Các quá trình hoá học xảy ra khi xi măng tác dụng với nước ................ 97 2. Tốc độ hyđrát hoá của xi măng poóclăng ............................................. 101 3. Lý thuyết rắn chắc của xi măng poóc lăng khi tác dụng với nước. ...... 101 II. TÍNH CHẤT CƠ LÝ CỦA XI MĂNG. ................................................... 104 1. Khối lượng riêng và khối lượng thể tích. .............................................. 104 2. Độ mịn ................................................................................................... 104 3. Lượng nước tiêu chuẩn ......................................................................... 105 4. Thời gian đông kết ................................................................................ 105 5. Tính ổn định thể tích. ............................................................................ 107 6. Cường độ của xi măng .......................................................................... 107 7. Sự co ngót và trương nở của đá măng khi thay đổi độ ẩm. .................. 108 6
CHƯƠNG 6: ĐỘ BỀN CỦA ĐÁ XI MĂNG TRONG MÔI TRƯỜNG XÂM THỰC ................................................................................................................ 110 I. ĂN MÒN HÓA HỌC ................................................................................ 110 1. Ăn mòn khử kiềm .................................................................................. 110 - Sử dụng phụ gia chống chấm, phụ gia khoáng hoạt tính ........................ 111 2. Ăn mòn axít ........................................................................................... 111 3. Ăn mòn cacbonat................................................................................... 111 4. Ăn mòn sunfat ....................................................................................... 112 5. Ăn mòn magiênhi và magiênhi sunfat .................................................. 112 6. Ăn mòn kiềm cốt liệu (ASR - Alkali Silica Reaction).......................... 113 II. ĂN MÒN HỮU CƠ .................................................................................. 114 III. ĂN MÒN LÝ HỌC ................................................................................. 114 CHƯƠNG 7: CÁC DẠNG XI MĂNG KHÁC ................................................. 117 1. Khái niệm .............................................................................................. 117 2. Phụ gia khoáng hoạt tính ...................................................................... 117 3. Các loại xi măng pooc lăng hỗn hợp ..................................................... 119 II. XI MĂNG KỊ NƯỚC ............................................................................... 121 III. XI MĂNG POOC LĂNG BỀN SUNFAT .............................................. 122 IV. XI MĂNG POOC LĂNG ĐÓNG RẮN NHANH .................................. 122 V. XI MĂNG POOC LĂNG TRẮNG .......................................................... 123 VI. XI MĂNG ALUMIN .............................................................................. 125 VII. XI MĂNG GIẾNG KHOAN SÂU (Xi măng giếng dầu, giếng khí) .... 136 VIII. XI MĂNG DÃN NỞ ............................................................................ 137 IX. XI MĂNG ĐÓNG RẮN NHANH.......................................................... 139 X. MĂNG SIÊU MỊN ................................................................................... 142 XI. XI MĂNG BARI..................................................................................... 144 XII. XI MĂNG BỀN AXÍT .......................................................................... 145 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 150 7
CHƯƠNG TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: chất kết dính vô cơ Mã môn học: MH 20 Thời gian thực hiện môn học: 105 giờ (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, bài tập: 86 giờ; Kiểm tra: 4 giờ). I. VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔN HỌC - Vị trí của môn học: Môn học được bố trí học kì I của năm thứ 3, sau môn học Hóa lý Silicat. - Tính chất môn học: Là môn học chuyên ngành. II. MỤC TIÊU MÔN HỌC - Về kiến thức: Trình bày được: + Tính chất và cách sử dụng các loại chất kết dính vô cơ; + Nguyên liệu sản xuất và yêu cầu của nguyên liệu dùng để sản xuất chất kết dính vô cơ; + Phương pháp sản xuất và các công đoạn sản xuất chính cho từng loại chất kết dính, nêu được yêu cầu và mục đích của từng công đoạn; + Phương pháp thí nghiệm xác định tính chất của chất kết dính và cách đánh giá kiểm tra chất lượng sản phẩm. - Về kỹ năng + Lựa chọn được các thiết bị cho từng công đoạn sản xuất. + Tính được bài toán phối liệu chế tạo clanhke xi măng + Thực hiện được các thí nghiệm xác định các tính chất của vôi và xi măng. + Đánh giá chất lượng của của vôi và xi măng + Tính và lựa chọn được các thiết bị cho từng công đoạn sản xuất; + Biết cách tổ chức, bố trí máy móc, thiết bị trên dây chuyền công nghệ sản xuất; + Lập các bản vẽ về mặt bằng, mặt cắt các chi tiết theo yêu cầu của giảng viên - Về thái độ: Hình thành thái độ nghiêm túc trong học tập. 8
BÀI MỞ ĐẦU Mục tiêu bài học: - Giới thiệu chung về Chất kết dính vô cơ (CKDVC): Khái niệm, phân loại, nguyên liệu và các loại phụ gia đưa vào. - Hệ thống lọc bụi dùng trong sản xuất CKDVC I. KHÁI NIỆM VỀ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ Trong xây dựng có 2 loại chất kết dính là chất kết dính vô cơ có nguồn gốc từ khoáng vật; chất kết dính hữu cơ có nguồn gốc chủ yếu từ sản phẩm dầu mỏ. 1. Khái niệm Chất kết dính vô cơ là vật liệu vô cơ được sử dụng chủ yếu dạng bột mịn, khi nhào trộn với nước hay các dung môi thích hợp sẽ tạo thành hỗn hợp dẻo. Qua quá trình thuỷ hoá, tự rắn chắc hỗn hợp chuyển sang trạng thái rắn và phát triển cường độ. Công dụng: Dùng để liên kết các vật liệu rời rạc (gọi là cốt liệu) thành một khối vững chắc có cường độ. - Cốt liệu gồm: - Vai trò của các cốt liệu: 1. Đặc điểm của chất kết dính vô cơ - Được sử dụng trong xây dựng chủ yếu dưới dạng bột mịn - Được sử dụng kết hợp với các cốt liệu rời rạc. - Được sản xuất từ các loại đá khoáng thiên nhiên và phải trải qua quá trình gia công nhiệt các loại đá khoáng. II. PHÂN LOẠI CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ Có 2 cách phân loại: 1. Phân loại chất kết dính vô cơ Dựa vào điều kiện môi trường rắn chắc CKDVC được chia làm 3 loại: - Chất kết dính vô cơ rắn chắc trong không khí: gồm vôi, thạch cao, thủy tinh lỏng, ... - Chất kết dính vô cơ rắn chắc trong nước: gồm các loại xi măng, vôi thủy 9
- Chất kết dính vô cơ rắn chắc trong điều kiện gia công nhiệt ẩm (Avtoclav): CKD Vôi-silic 2. Phân loại Chất kết dính vô cơ Dựa vào khả năng bền vững của CKDVC trong môi trường sử dụng CKDVC được chia làm 3 loại: Nhóm 1: Các CKDVC bền trong môi trường không khí, là những chất kết dính chỉ đông kết rắn chắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí. Trong môi trường ẩm ướt hay nước thì nó bị giảm cường độ và bị phá hoại. Gồm: Vôi canxi, Thạch cao, Thủy ti h lỏng, Chất kết dính magie Nhóm 2: Các CKDVC bền vững trong môi trường nước, chúng có khả năng thuỷ hoá, đông kết rắn chắc và phát triển cường độ trong cả môi trường nước và không khí. Chia thành các nhóm: Các loại xi măng, vôi thủy - Nhóm các CKD cơ bản không pha phụ gia hay có pha phụ gia đầy với hàm lượng không quá 20% (theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5439 - 1991): + Các loại xi măng pooc lăng: + Xi măng alumin: + Vôi thuỷ: - Nhóm các CKD được sản xuất từ nhóm chất kết dính cơ bản kết hợp với hàm lượng các phụ gia khoáng hoạt tính lớn hơn 20% như: + Chất kết dính cơ bản là xi măng poóc lăng. Ví dụ như: + Chất kết dính cơ bản là vôi rắn trong không khí hay vôi thuỷ. Ví dụ như: + Chất kết dính cơ bản là thạch cao và xi măng poóc lăng. Ví dụ như: Nhóm 3: Các CKDVC bền trong môi trường xâm thực. Ví dụ như: vôi – tro, vôi – xỉ. III. CÁC CHẤT PHỤ GIA Trong công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ người ta sử dụng nhiều loại phụ gia. Mục đích: Nâng cao sản lượng và điều chỉnh mác chất kết dính (phụ gia đầy), cải thiện các tính chất kỹ thuật của chất kết dính, nâng cao hiệu suất của các thiết bị công nghệ (phụ gia công nghệ). Gồm 6 nhóm cơ bản sau: 10
1. Phụ gia khoáng hoạt tính Là phụ gia có thể kết hợp với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường tạo nên sản phẩm khoáng silicát ngậm nước làm tăng khả năng chịu lực và độ bền cho sản phẩm. Khả năng hoạt tính của phụ gia phụ thuộc nhiều vào hàm lượng oxít dạng vô định hình ( SiO2, Al2O3) và các khoáng hoạt tính khác có trong phụ gia. - Độ hoạt tính của phụ gia: Đánh giá thông qua việc thí nghiệm: + Độ hút vôi (hiện nay không sử dụng). + Chỉ số hoạt tính cường độ với vôi hay với XM poóclăng: 2. Phụ gia đầy ( phụ gia trơ) Là thành phần cốt liệu nghiền mịn, có tác dụng cải thiện thành phần hạt và cấu trúc của đá xi măng, tăng năng suất. Ví dụ: Theo TCVN 6260-1997 hàm lượng PG 20% so với khối lượng clanhke. Đặc điểm: không có hoặc có độ hoạt tính rất thấp nên không có khả năng kết hợp với vôi ở nhiệt độ thường, nhưng ở môi trường nhiệt ẩm (nhiệt độ cao, áp suất cao) có thể có hoạt tính, có khả năng kết hợp với Ca(OH)2 tạo nên sản phẩm khoáng nâng cao cường độ và rắn chắc cho sản phẩm. 3. Phụ gia cải thiện tính chất đặc biệt cho chất kết dính Là phụ gia có khả năng tăng độ bền nhiệt, bền kiềm và bền axít cho chất kết dính. Bao gồm các vật liệu chịu nhiệt, chịu axít và chịu kiềm có trong tự nhiên hay nhân tạo. 4. Phụ gia hoạt tính bề mặt (phụ gia tăng dẻo) Loại phụ gia này có khả năng hoạt tính bề mặt cao, chúng có khả năng tạo thành một lớp màng mỏng trên bề mặt hạt CKD khi thủy hóa. Tác dụng: làm giảm SCBM phân chia pha rắn lỏng, giảm ma sát trượt, giảm lượng dùng nước mà vẫn giữ nguyên tính công tác (phụ gia giảm nước, giảm nước tầm cao). Ví dụ: bã rượu sunphít (CCB), nước thải bã giấy (dịch kiềm đen), các loại axit béo tổng hợp. 5. Phụ gia cải thiện một số tính chất của chất kết dính - Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết - rắn chắc của chất kết dính - Phụ gia cải thiện cấu trúc của CKD làm tăng khả năng chống thấm, tính bền vững của đá xi măng 11
- Phụ gia sợi nhỏ (microfibre) tăng khả năng chịu kéo, hạn chế ảnh hưởng xấu của các ứng xuất trong quá trình đông kết rắn chắc của chất kết dính (Áp dụng: ??). - Phụ gia tổng hợp hữu cơ để tạo nên các tính chất đặc biệt cho chất kết dính, ... 6. Phụ gia công nghệ Đây là phụ gia để nâng cao hiệu suất của thiết bị công nghệ như: - Phụ gia thúc đẩy quá trình tạo khoáng trong lò nung xi măng. - Phụ gia trợ nghiền - Phụ gia kéo dài thời gian bảo quản xi măng. IV. HỆ THỐNG LỌC BỤI TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THẠCH CAO. Mục đích: thu hồi sản phẩm và làm sạch khí thải bảo vệ môi trường. Gồm các thiết bị: buồng lắng lọc bụi, xyclôn lọc bụi, lọc bụi tay áo và lọc bụi điện trường. 1. Buồng lọc bụi - Cấu tạo: Thiết bị có dạng hình hộp chữ nhật làm bằng kim loại hoặc bê tông cốt thép, phía dưới có bunke chứa để thu hồi bụi 12
- Nguyên tắc làm việc: Dựa vào sự giảm đột ngột vận tốc của hỗn hợp khí - bụi khi đi từ ống dẫn có kích thước nhỏ, vận tốc lớn đi vào buồng lọc bụi có kích thước lớn. → Hạt bụi mất động năng, tách ra và rơi xuống bunke chứa. - Hiệu suất lọc bụi: thấp và phụ thuộc vào sự giảm vận tốc, nồng độ bụi và kích thước hạt bụi. - Phạm vi sử dụng: Thường chỉ dùng lọc thô, lọc sơ bộ khi hàm lượng bụi ban đầu còn lớn và hạt bụi thô (thường kết hợp với hệ thống phun nước trong sản xuất xi măng) 2. Xyclon lọc bụi - Cấu tạo: 13
Gồm 2 phần: + Phần hình trụ thẳng đứng: bên trong có 1 ống trụ rỗng + Phần hình nón cụt - Nguyên tắc làm việc: Hỗn hợp khói bụi dẫn vào từ phía trên và chuyển động theo phương tiếp tuyến với ống trụ giữa từ trên xuống dưới. → Các hạt bụi sẽ xuất hiện lực li tâm và va đập vào thành ống, mất động năng và rơi xuống bunke chứa. - Hiệu suất lọc bụi: cao và phụ thuộc vào: + Đường kính xyclon + Tốc độ dòng khí bụi + Nồng độ bụi. Ví dụ: + Kích thước hạt bụi Không phụ thuộc vào nhiệt độ - Phạm vi sử dụng: lọc bụi khói lò và sử dụng trong tháp trao đổi nhiệt của XM lò quay. 3. Lọc bụi tay áo - Cấu tạo: Gồm nhiều ống vải dạng tay áo được ghép lại với nhau và gắn với hệ thống rung, lắc, rũ bụi thường xuyên. Chú ý: Các ống tay áo làm bằng sợi thủy tinh hoặc sợi bông khoáng để có thể làm việc được ở nhiệt độ cao. - Nguyên tắc làm việc: Hỗn hợp khí bụi đi vào ống tay áo, các hạt bụi được giữ lại và lắng xuống, còn khí sạch đi qua vải ra ngoài. 14
- Hiệu suất lọc bụi phụ thuộc vào: + Khối lượng hỗn hợp khí bụi + Nồng độ bụi + Nhiệt độ và độ ẩm + Tốc độ dòng khí + Bề mặt ống tay áo Ví dụ: - Phạm vi sử dụng: 15
4. Lọc bụi điện trường - Cấu tạo: gồm 2 phần Hình vẽ (GT) + 1 ống hay 2 tấm kim loại tích điện dương + Dây dẫn điện tích điện âm đặt ở giữa. Thiết bị được đặt nằm ngang hoặc thẳng đứng. - Nguyên tắc làm việc: Hỗn hợp dòng khói bụi dẫn vào trong ống kim loại (hoặc vào giữa 2 tấm kim loại). → Dưới tác động của điện trường mạnh, các hạt bụi bị ion hóa tích điện âm và dịch chuyển về phía cực dương va đập vào thành ống (hoặc 2 bản kim loại), rơi xuống hoặc bám vào bề mặt điện cực dương →cần sử dụng thiết bị rung định kỳ để tách bụi. - Hiệu suất lọc bụi rất cao và phụ thuộc vào: + Nồng độ bụi + Tốc độ dòng khí: 16
+ Nhiệt độ, độ ẩm + Bản chất hạt bụi Ví dụ: - Phạm vi sử dụng: lọc bụi ở nơi đòi hỏi mức độ lọc cao, độ sạch khí thải lớn hoặc dùng lọc bụi lần cuối cùng sau khi đã lọc sơ bộ qua các thiết bị lọc ở trên. Chú ý: khi lọc bụi theo phương pháp này cần chú ý đến giới hạn nhiệt độ và an toàn do nổ. Nhận xét: Như vậy hiệu suất lọc bụi của các thiết bị trên tăng dần từ lọc bụi buồng đến lọc bụi điện trường. Tuỳ theo mức độ yêu cầu về kỹ thuật, công nghệ, kinh tế và môi trường mà có thể sử dụng kết hợp các thiết bị lọc bụi khác nhau theo nguyên tắc hiệu suất lọc bụi tăng dần cho đến cuối dây chuyền. 17
PHẦN I CÁC CHẤT KẾT DÍNH BỀN TRONG KHÔNG KHÍ Chất kết dính vô cơ bền trong không khí là những chất kết dính chỉ đông kết - rắn chắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí. Gồm: Vôi và thạch cao. CHƯƠNG 1: CHẤT KẾT DÍNH THẠCH CAO Mục tiêu bài học: Trình bày được: - Khái niệm, phân loại và nguyên liệu sản xuất CKD thạch cao. - Sự biến đổi của đá thạch cao khi gia công nhiệt - Phương pháp sản xuất thạch cao xây dựng và thạch cao kỹ thuật. - Sự ninh kết và đóng rắn của thạch cao - Tính chất và phạm vi sử dụng I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI CÁC DẠNG CHẤT KẾT DÍNH THẠCH CAO 1. Khái niệm Chất kết dính thạch cao là sản phẩm có công thức hóa học chung: CaSO4.0,5H2O hay anhydríc CaSO4 được sản xuất bằng phương pháp nung nguyên liệu đá thạch cao CaSO4.2H2O và nghiền mịn. 2. Phân loại các dạng chất kết dính thạch cao Tuỳ thuộc vào nhiệt độ nung và điều kiện gia công nhiệt mà tạo ra các dạng sản phẩm thạch cao khác nhau: + Nếu nung trong môi trường lưu thông áp suất (hở) ở tnung =1001800C →sản phẩm nhận được nằm chủ yếu dưới dạng CaSO4.0,5H2O. Gọi là thạch cao xây dựng. Nước trong nguyên liệu thạch cao được thoát ra dưới dạng khí hơi. Đặc điểm: đông kết rắn chắc nhanh; 18
+ Nếu nung trong môi trường kín hoặc môi trường lỏng ở nhiệt độ t=120125oC →sản phẩm chủ yếu dưới dạng CaSO4.0,5H2O. Gọi là thạch cao kĩ thuật. Môi trường kín là môi trường hơi nước bão hoà có áp suất; môi trường lỏng là dung dịch muối có nhiệt độ sôi cao hơn nhiệt độ nung, khi đó nước trong thạch cao thoát ra dưới dạng lỏng. Đặc điểm: đông kết rắn chắc nhanh, có cường độ cao. + Nếu tnung=600900oC → thu được sản phẩm dạng CaSO4, có đặc điểm đông kết rắn chắc chậm hơn. II. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT Là các loại nguyên liệu có chứa thành phần CaSO4 1. Đá thạch cao thiên nhiên dạng CaSO4.2H2O Đây là loại đá trầm tích, có thành phần hóa học chủ yếu là CaSO4.2H2O. Có thành phần hóa học CaO:SO3:H2O = 32,56:46,51:20,93. Đặc điểm: - Thường có màu trắng nhưng phụ thuộc vào tạp chất mà có các màu khác nhau (xám, đỏ, nâu). - Cấu trúc: dạng phiến, sợi (thường gặp), kết tinh hạt nhỏ. - Khối lượng thể tích : (12001400) kg/m3, - Khối lượng riêng: (2,22,4)g/cm3, độ cứng thang Morh bằng 1,5  2, độ ẩm W=3-5%. - Nhiệt dung ở nhiệt độ 220C là C=0,254 Kcal/kg.độ. - Độ hoà tan: 00C là 0,17%; 180C là 0,20%; 400C là 0,21%; 1000C là 0,17%. Phân loại: + Theo hàm lượng CaSO4.2H2O, chia làm 3 loại: Loại 1: CaSO4.2H2O > 90%. Loại 2: CaSO4.2H2O > 75%. Loại 3: CaSO4.2H2O > 65%. + Theo hàm lượng tạp chất, chia làm 2 loại: Loại tốt: hàm lượng tạp chất 2-5% 19
Loại thường: hàm lượng tạp chất 10-15% Đặc điểm cấu trúc mạng lưới tinh thể: Gồm có 4 hoặc 8 phân tử CaSO4.2H2O và các ion Ca2+, SO42- được xắp xếp thành từng lớp, giữa các lớp ngăn cách bởi các phân tử nước. Vì vậy: → Khi mất nước, nước tách ra khỏi thạch cao nhưng mạng lưới tinh thể thạch cao không bị phá hoại. → Do sự phân bố các phân tử nước giữa các lớp Ca2+, SO42- nên nước có khả năng tách ra từng phần hoặc toàn bộ. 2. Đá anhyđric thiên nhiên (CaSO4) Là loại đá trầm tích, thường nằm ở bên dưới các lớp CaSO4.2H2O, chứ không tồn tại độc lập. Do tác dụng thẩm thấu của nước và thời gian, anhydric bị hydrát hoá chậm, lâu ngày tạo nên đá thạch cao. CaSO4 + 2H2O = CaSO4.2H2O Tại các mỏ thạch cao thường có: (510)% anhyđríc và (9095)% là đá thạch cao. Đặc điểm: - Khối lượng riêng: (2,93,1) g/cm3, màu trắng, khi có lẫn tạp chất tạo thành các màu khác nhau. Đá anhydríc thường cứng hơn đá thạch cao. - Thành phần hoá học: CaO = 41,18%; SO3 = 58,82%. 3. Thạch cao sét - Là loại đá thạch cao có chứa các hỗn hợp sét pha cát hay sét lẫn vôi. - Thành phần hóa không đồng nhất. Hàm lượng CaSO4.2H2O trong khoảng (3060)%. 4. Thải phẩm công nghiệp - Trong công nghệ sản xuất axít phốtphoríc hay super phốtphát: thải phẩm là thạch cao phốtpho; - Trong công nghệ sản xuất axít boric: thải phẩm là thạch cao boríc. Đặc điểm: Các loại thải phẩm này có lẫn nhiều tạp chất nên ít được sử dụng. 20