Nguyên liệu thay thế trong sản xuất xi măng

Đăng lúc 05/11/2018

Công nghệ sản xuất xi măng có thể chia làm hai giai đoạn chính: Sản xuất ra Clinker, từ Clinker nghiền ra xi măng. Nguyên liệu để sản xuất ra Clinker xi măng Pooclăng bao gồm đá vôi, đất sét và một số phụ gia công nghệ. Sự khác nhau về hai loại nguyên liệu chính đá vôi, đất sét là ở hàm lượng các ô xít trong nguyên liệu. Mỗi dây chuyền sản xuất Clinker đều có thành phần phối liệu được tính toán với mục đích tạo ra thành phần hóa và thành phần khoáng của Clinker xác định. Sự khác nhau về nguồn gốc, thành phần hóa của đá vôi, đất sét ở các mỏ khác nhau được bổ sung thêm các phụ gia như để cung cấp thêm ô xít, silic, ô xít nhôm,… và phụ gia hỗ trợ quá trình nung như oxít sắt hoặc các phụ gia khác. Nói chung nguyên liệu thay thế đá vôi, đất sét được các nhà công nghệ quan tâm nhưng về cơ bản chỉ thay thế được ở một vài khu vực đặc thù như đá san hô, hoặc tro bay nhiệt điện nhưng ở mức độ không đáng kể. Tương tự nếu thay đổi phụ gia công nghệ như cao lanh (cung cấp Al203) hay quặng sắt… cũng với lượng nhỏ. Lượng nguyên liệu thay thế nhiều nhất là ở giai đoạn nghiền Clinker thành xi măng, phụ gia thay thế Clinker hiện nay được các nhà công nghệ quan tâm rất lớn.

Khu liên hợp Gang thép Hòa Phát 

Trước đây, khi sản xuất xi măng người ta chủ yếu chỉ nghiền Clinker với thạch cao để điều chỉnh thời gian ninh kết của xi măng. Một mặt, thời gian trước đây, mác Clinker sản xuất thấp nếu nghiền thêm phụ gia trơ tức phụ gia ít có hoạt tính xi măng thì sẽ giảm cường độ xi măng, không đảm bảo mác khi chế tạo bê tông. Mặt khác, lúc đó nhận thức về chất lượng bê tông chưa cặn kẽ, chưa có hiểu biết sâu về sự khác nhau giữa bê tông có chứa hàm lượng Clinker cao trong cấp phối ảnh hưởng xấu đến chất lượng bê tông trong quá trình chế tạo và cho lâu dài. Chính các nhà sản xuất xi măng ở các nước Đông Nam Á đánh giá cao ngành xi măng Việt Nam đã từ lâu lựa chọn phương thức sản xuất xi măng hỗn hợp là xi măng bao gồm Clinke và phụ gia.

Trong số các loại phụ gia xi măng mà ngành xi măng Việt Nam sử dụng phải kể đến các loại Puzơlan, đá Bazan, đá vôi, tro nhiệt điện, xỉ nhiệt điện. Đây là các loại phụ gia thông dụng nhưng hoạt tính xi măng kém nên tỷ lệ các phụ gia này được nghiền và thay thế được lượng Clinker không lớn.

Riêng xỉ hạt lò cao có hoạt tính xi măng cao, có thể sử dụng thay thế 60 – 70% Clinker trong xi măng, thậm chí có loại xỉ hạt lò cao thay thế gần 100% Clinker. Xỉ hạt lò cao là sản phẩm phụ của ngành sản xuất gang, có khối lượng toàn cầu lên đến 270 triệu tấn, được các nhà sản xuất xi măng trên thế giới sử dụng làm phụ gia xi măng. Ở Việt Nam, xỉ hạt lò cao là sản phẩm phụ của các lò luyện gang nhưng hiện nay vẫn đang bị gọi là phế liệu. Thực chất là sản phẩm phụ vì khi dòng xỉ chảy ra các nhà công nghệ phải dùng các vòi nước lạnh với áp suất lưu lượng lớn bắn dòng nước vào xỉ nóng chảy, tạo thành các hạt xỉ nhỏ, tròn. Nhờ sự làm lạnh đột ngột với dòng nước có tốc độ bắn phá cao, khối lượng nước lớn nên xỉ nóng chảy không đủ thời gian kết tinh mà tồn tại dưới dạng pha thủy tinh vô định hướng, kích thước hạt xỉ tròn nhỏ, nhờ đó xỉ hạt lò cao có độ hoạt tính xi măng cao, giòn, dễ nghiền hơn.

Nhà máy thép của Công ty Formosa Hà Tĩnh

Xi măng xỉ (xỉ hạt lò cao) là loại xi măng có chất lượng tốt, cường độ cao, bền trong môi trường xâm thực nên rất bền trong môi trường nước biển, môi trường khí hậu biển là xi măng bền Sunfat. Mặc dù lượng xỉ có thể sử dụng nghiền trong thành phần xi măng là rất lớn, lớn nhất trong các loại phụ gia thay thế Clinker nhưng xỉ hạt lò cao quá cứng nên chi phí điện năng nghiền cao hơn nghiền Clinker và các phụ gia khác. Mặt khác, nếu hàm lượng ô xít ma nhê trong xỉ cao sẽ ảnh hưởng xấu đến chất lượng xi măng. Vì vậy, các nhà sản xuất gang rất quan tâm nâng cao chất lượng xỉ hạt lò cao cả về tính chất hóa lý, cả về việc làm cho xỉ dễ nghiền hơn bằng cách tăng khả năng làm lạnh, giảm hàm lượng ô xít ma nhê, thậm chí pha thêm phụ gia vào xỉ.

Sử dụng xỉ lò cao còn nhiều rào cản

Lượng xỉ hạt lò cao ở Việt Nam đang ngày càng lớn, chủ yếu do các Tập đoàn sản xuất thép như Công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh và Tập đoàn Hòa Phát cung cấp, tương lai có thể đạt đến 5 triệu tấn.

Việc sử dụng xỉ hạt lò cao làm nguyên liệu phụ gia thay thế cho các loại phụ gia từ khoáng sản thiên nhiên sẽ là giải pháp tốt cho công nghiệp nói chung và cho xi măng nói riêng trong việc góp phần bảo vệ môi trường, gìn giữ nguồn tài nguyên thiên nhiên.

Quang Hà