Bài viết này dựa trên nghiên cứu của nhóm tác giả thuộc trường đại học Gabes, Tunisia cùng một số cộng sự. Nội dung tập trung vào phân tích ảnh hưởng của độ mịn phối liệu và hệ số bão hòa vôi (LSF) đến khả năng nghiền clinker. Hiện nay, nâng cao khả năng nghiền clinker chính là một trong những phương pháp cải thiện hiệu quả sử dụng năng lượng.

Như đã biết kích thước tinh thể alite phụ thuộc vào hai yếu tố: tốc độ nâng nhiệt trong lò nung trên 1000oC và độ mịn của các hạt trong phối liệu, đặc biệt là kích thước hạt Quartz. Những hạt này rất khó bị phân tách trong quá trình nung luyện làm cho belite lớn lên ngăn  cản phản ứng hòa tan vào pha lỏng để tạo thành alite. Theo phương trình 2, hàm lượng belite cao làm cho clinker khó nghiền hơn.

Mối quan hệ giữa kích thước tinh thể trong clinker và hoạt tính thủy lực của xi măng được thể hiện trong bảng 3.

Khả năng nghiền của clinker phụ thuộc vào vi cấu trúc, thành phần và kích thước tinh thể. Clinker có khả năng nghiền tốt có hàm lượng belite thấp, alite cao, kích thước tinh thể alite nhỏ. Cấu trúc của clinker lại được quyết định bởi các thông số như độ mịn của phối liệu, mức độ đồng nhất, thời gian nung và tốc độ làm nguội. Từ mối quan hệ trên, thông qua độ  mịn phối liệu có thể dự đoán được khả năng nghiền của clinker cũng như tiêu hao năng lượng cho quá trình nghiền.

Hình 11 thể hiện phần trăm hạt qua sàng khi nghiền Clinker F1, F2, L1 và G. Thời gian nghiền giữ cố định trong 13 phút.

Từ đồ thị trên Hình 11, Clinker F1 có phần trăm hạt qua sàng thấp nhất. Kết hợp với các nhóm Hình 7-8-9 có thể thấy các cụm tinh thể trong các mẫu clinker phân bố không đồng đều. Điểm khác biệt giữa Clinker L1 và Clinker L2 là số lượng cụm belite. Theo nghiên cứu năm 1980 của Fundal, khi hệ số bão hòa vôi cao các cụm belite phát triển lớn và thường đi kèm với hàm lượng vôi tự do cao. Điều này hoàn toàn đúng với Clinker L2, tỷ lệ vôi tự do là 1,9% và hệ số bão hòa vôi 98,7%.

Đường cong với Clinker F2 có tỷ lệ phần trăm hạt qua sàng là cao nhất. Trong khi, đường cong với Clinker G có tỷ lệ các hạt qua sàng thấp nhất

Quá trình nghiền clinker thường được kiểm soát theo bề mặt riêng theo phương pháp Blaine, đánh giá năng lượng, và chỉ số nghiền I.

 

Clinker G có chỉ số nghiền thấp nhất, điều đó cũng đồng nghĩa với năng lượng nghiền cao nhất. Cụ thể, năng lượng nghiền ước tính đối với Clinker G là 1,014 kWh/t và đối với Clinker F là 0,814 kWh/t (Năng lượng nghiền ước tính với quy mô trong phòng thí nghiệm). Để làm rõ mối quan hệ giữa kích thước hạt và khả năng nghiền của Clinker cần xác định hàm chọn riêng (Specific Slection Function).

Hàm chọn riêng Si  được tính toán theo công thức sau:

Với E là năng lượng nghiền riêng tại thời điểm t.

Theo nghiên cứu của Lo và Herbst năm 1986 hàm chọn riêng phụ thuộc vào kích  thước bi nghiền.

Các nghiên cứu từ trước đã chứng minh hiệu quả nghiền là cao nhất khi giá trị hàm chọn riêng là lớn nhất. Do đó, có thể đưa ra kết luận khả năng nghiền Clinker F1 là tốt nhất, tiếp theo là Clinker F2 và L1

4. Kết luận
 
Nghiên cứu này khảo sát ảnh hưởng của độ mịn phối liệu và hệ số bão hòa vôi của phối liệu đến khả năng nghiền của Clinker và chất lượng xi măng. Từ kết quả và thảo luận ở trên, có thể tổng hợp thành các kết luận như sau:

• Khi so sánh với Clinker G, cấu trúc vi mô thể hiện kích thước alite giảm và kích thước belite tăng. Quan sát được sự thay đổi trong phân bố pha. Các pha trong clinker phân bố đồng đều hơn khi phối liệu được đồng nhất tốt và độ mịn phối liệu giảm. Các cụm tinh thể belite nhỏ hơn.

• Phối liệu khó nung sẽ làm cho clinker khó nghiền. Một trong các nguyên nhân là do kích thước tinh thể alite phát triển thành các tinh thể lớn. Khi cấp liệu khó nung, nhiệt độ cao và thời gian lưu nhiệt dài trong lò tạo nên các tinh thể lớn. Độ mịn phối liệu tối ưu là 13% - 15% trên sàng 100 µm.

• Hệ số bão hòa vôi LSF có ảnh hưởng lến đến khả năng nghiền của clinker. Khi LSF nằm ngoài khoảng 90 – 98%, clinker khó nghiền hơn.

• Giảm tiêu hao năng lượng cho quá trình nghiền bằng cách tăng độ mịn của phối liệu. Khuyến cáo độ mịn của phối liệu nên ở mức 13 - 15% trên sàng 100 µm giúp kích  thước alite và belite tối ưu và giảm tiêu hao năng lượng nghiền.

Quỳnh Trang

http://ximang.vn


Đánh giá:

lượt đánh giá: , trung bình: