Nghiệm thu đề tài "Nghiên cứu xây dựng quy trình nghiền xi măng tạo thành phần hạt hợp lý cải thiện chất lượng xi măng" Mã số: RD 30 - 04
Ngày 31 - 3 - 2006, Hội đồng KHCN chuyên ngành Bộ Xây dựng đã tổ chức nghiệm thu đề tài "Nghiên cứu xây dựng quy trình nghiền xi măng tạo thành phần hạt hợp lý cải thiện chất lượng xi măng" do TS. Tạ Minh Hoàng làm chủ nhiệm đề tài và một số cộng tác viên - Viện Vật liệu Xây dựng thực hiện.
Hiện nay, ở nước ta có khoảng 10 cơ sở sản xuất xi măng lò quay có công suất từ 1,2 - 2,4 triệu tấn xi măng/năm và khoảng 50 cơ sở sản xuất xi măng lò đứng với công suất 4-8 vạn tấn/năm và hàng chục trạm nghiền xi măng khác nhau với tổng công suất ước đạt 24 triệu tấn tính đến năm 2005. Bên cạnh đó, nhiều nhà máy xi măng và trạm nghiền tiếp tục ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu xi măng ngày càng tăng của sự nghiệp công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Theo dự báo nhu cầu xi măng sẽ là 45 triệu tấn vào năm 2010, và khoảng 60 - 70 triệu tấn vào các năm tiếp theo. Việc sản xuất xi măng sẽ thực hiện trong khung cảnh hội nhập quốc tế với sự cạnh tranh cao về chất lượng sản phẩm đồng thời trong bối cảnh giá cả nhiên liệu ngày càng trở nên đắt hơn. Vì vậy, nhu cầu nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm chi phí nguyên vật liệu, năng lượng thực hiện bằng giải pháp công nghệ là vấn đề mà tất cả các cơ sở sản xuất đều quan tâm.
Cùng với sự tăng độ nghiền mịn của xi măng là sự tăng cường độ và tốc độ đóng rắn xi măng trên cơ sở cùng nền mặt bằng thành phần khoáng và thành phần hoá của clinker. Nhưng để nghiên cứu với thành phần cỡ hạt độ mịn tối ưu, đảm bảo đồng thời được năng suất máy nghiền, năng lượng nghiền và cỡ hạt thích hợp là bài toán phức tạp.
Vì vậy việc nghiên cứu về các dải cỡ hạt trong xi măng cũng như việc sử dụng các cỡ sàng nhỏ hơn 80, 90 µm là cần thiết.
Mục tiêu của đề tài: Xác định thành phần hạt xi măng hợp lý và xây dựng quy trình nghiền để đạt thành phần hợp lý là xu thế phát triển chung của ngành công nghiệp xi măng hiện nay.
Nội dung của đề tài: gồm 4 chương và phần phụ lục
Chương I: Cơ sở khoa học, mục tiêu nghiên cứu
Tác giả đã đi sâu vào nghiên cứu cơ sở lý thuyết đóng rắn, lý thuyết đập nghiền để đưa ra được một số kết luận về vai trò của từng nhóm thành phần cỡ hạt mịn xi măng ảnh hưởng lớn đến tính chất của xi măng và đồng thời chịu ảnh hưởng của công nghệ nghiền như tăng hàm lượng cỡ dải hạt từ 0 - 30 µm ảnh hưởng quyết định đến hoạt tính và độ bền nén của xi măng, còn vai trò dải hạt > 30 µm là tạo khung đá xi măng.... Việc nghiên cứu nghiền mịn hơn sẽ cho phép nâng cao hàm lượng phụ gia sử dụng, giảm tỷ lệ clinker góp phần đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn.
Chương II: Phương pháp nghiên cứu
Thu thập và khảo sát một số công nghệ nghiền xi măng điển hình; Tiến hành nghiên cứu xác định thành phần hạt xi măng của một số cơ sở sản xuất xi măng; Xây dựng quy trình nghiền tạo thành phần hợp lý cho xi măng Hoàng Thạch; Thí nghiệm xác định dải cỡ hạt xi măng thực hiện trên máy phân tích cỡ hạt lazer Coulter LS Particle Size Analyzer 3.00.40 tại Viện Vật liệu Xây dựng.
Chương III: Kết quả nghiên cứu
Tác giả nghiên cứu các dải hạt xi măng của 9 nhà máy xi măng đang sản xuất Hoàng Thạch, Trung Hải, Xuân Mai, Chinh Phong, Bút Sơn, Nghi Sơn... và phân tích các kết quả nghiên cứu về vai trò của dải hạt kích thước dưới 5, 10, 20, 40, 80 µm đến cường độ của đá xi măng ở các tuổi 1, 3, 7, 28 ngày. Trên cơ sở các phân tích này, đề tài chỉ ra rằng việc sử dụng sảng 80, 90 µm để đánh giá độ mịn của xi măng là chưa đầy đủ, cần biết thêm các thông tin về các dải cỡ hạt và sử dụng loại sàng có kích thước mắt sàng nhỏ hơn để đánh giá độ mịn của xi măng.
Về công nghệ xi măng, đề tài đã phân tích các hệ thống nghiền xi măng hiện có như: Nghiền bi có phân ly; nghiền bi có sử dụng máy nghiền sơ bộ là cán ép, nghiền đứng; nghiền đứng và nghiền horomill. Đối với các hệ nghiền có máy nghiền bi là trung tâm, đề tài đã phân tích xu thế hiện đại hoá các chi tiết kết cấu bên trong máy nghiền và cơ sở khoa học cũng như hiệu quả của việc sử dụng phụ gia trợ nghiền. Các phân tích cho thấy, việc hiện đại hoá máy nghiền bi và sử dụng các thiết bị bổ sung nghiền sơ bộ vào hệ thống nghiền bi đã giảm đáng kể chi phí điện năng và cải thiện tính chất của xi măng. Trong đó, ưu điểm thuộc về hệ thống nghiền bi có bổ sung các thiết bị nghiền sơ bộ, như nghiền đứng và cán ép.
Chương IV: Kết luận và kiến nghị
Phần phụ lục gồm Phiếu thí nghiệm và Nhật trình sản xuất.
Kết quả nghiên cứu của đề tài
Các vấn đề được đề tài tổng kết phân tích có giá trị cho việc nghiên cứu thành phần thành phần hạt hợp lý và đề xuất công nghệ nghiền nhằm tạo thành phần hạt hợp lý cải thiện chất lượng xi măng. Tuy triển khai thực hiện các mục đích đặt ra của đề tài là một vấn đề khó khăn, phức tạp nhưng nhóm tác giả vấn đạt được kết quả sau:
- Các nhà máy xi măng sử dụng hệ thống nghiền bi có bổ sung thiết bị nghiền sơ bộ và hệ thống nghiền đứng đã tạo ra được xi măng có thành phần hạt hợp lý hơn, tức lượng hạt có kích thước lớn hơn 45 µm ít hơn.
- Đề tài đã tạo ra một số mẫu xi măng có cấp phối hạt khác nhau từ xi măng PCB 30 Hoàng Thạch và nghiên cứu các tính chất của các mẫu xi măng này. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khi hàm lượng các hạt mịn trong xi măng càng lớn thì cường độ ở tuổi 3 ngày càng cao. Khi giảm lượng sót sàng 45 µm thì cường độ xi măng tăng. Nếu lượng sót sàng 45 µm nhỏ có thể tăng đáng kể lượng phụ gia khoáng pha vào xi măng pooclăng hỗn hợp.
- Đề tài đã tiến hành sản xuất thử tại dây chuyền số 2 của Công ty Xi măng Hoàng Thạch. Mục đích của đợt sản xuất thử là điều chỉnh các thông số nghiền để nhận được xi măng có tỷ diện tích bề mặt thay đổi. Kết quả sản xuất thử thu được 5 loại xi măng có tỷ diện tích bề mặt là 3800, 4000, 4200, 4400 và 4600cm2/g. Cùng với sự tăng lên của tỷ diện tích bề mặt, hàm lượng cỡ hạt kích thước >45 µm giảm xuống. Cường độ của các mẫu tăng đồng biến cùng với sự tăng của tỷ diện tích bề mặt. Mẫu xi măng sản xuất thử đã được sử dụng để chế tạo bê tông mác 200.
- Đề tài đã đề xuất công thức tính toán hiệu quả kinh tế khi nghiền xi măng đạt thành phần hạt hợp lý trên cơ sở giả thiết rằng, do sự tăng hoạt tính xi măng mà có thể tăng lượng dùng phụ gia khoáng trong xi măng hỗn hợp. Trong phạm vi các thông số kể đến trong công thức thì công thức do đề tài đề xuất là hợp lý.
- Đề tài đã trình bày "Quy trình nghiền xi măng tạo thành phần hạt hợp lý cải thiện chất lượng xi măng" tại dây chuyền 2 Công ty Xi măng Hoàng Thạch. Bước đầu đã xây dựng quy trình sản xuất thử tạo thành phần cỡ hạt hợp lý, cải thiện chất lượng xi măng trên dây chuyền 2 với sử dụng 100% nguồn clinker từ silô.
Từ kết quả nghiên cứu các hệ thống nghiền của đề tài sẽ là khuyến cáo cho các cơ sở sản xuất xi măng trong việc lựa chọn dây chuyền nào cho phù hợp với kế hoạch đầu tư của đơn vị mình để đạt hiệu quả kinh tế nhất.
Đề tài được Hội đồng KHCN chuyên ngành Bộ Xây dựng nghiệm thu và đánh giá đạt loại khá.
Đào Tâm