Xem mẫu

  1. Bé X©y dùng Bé X©y dùng Bé X©y dùng ViÖn VLXD ViÖn VLXD ViÖn VLXD Bé x©y dùng ViÖn VËt liÖu x©y dùng 235, NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ: Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm cÊp nhµ n−íc nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh M∙ sè: KC-06 Da16 CN KS. TrÇn Quèc TÕ 5945 12/7/2006 Hµ Néi, 2006 B¶n quyÒn 2006 thuéc ViÖn VLXD. §¬n xin sao chÐp toµn bé hoÆc tõng phÇn tµi liÖu nµy ph¶i göi ®Õn ViÖn tr−ëng ViÖn VLXD trõ tr−êng hîp sö dông víi môc ®Ých nghiªn cøu.
  2. Bé x©y dùng ViÖn VËt liÖu x©y dùng 235, NguyÔn Tr·i, Thanh Xu©n, Hµ Néi B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ: Dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm cÊp nhµ n−íc nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh M∙ sè: KC-06 Da16 CN KS. TrÇn Quèc TÕ Hµ Néi, 2006 B¶n th¶o viÕt xong 03/2006 Tµi liÖu nµy ®−îc chuÈn bÞ trªn c¬ së kÕt qu¶ thùc hiÖn dù ¸n cÊp Nhµ n−íc, m· sè KC-06.DA 16 CN
  3. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 danh s¸ch nh÷ng ng−êi tham gia thùc hiÖn dù ¸n TT Hä vµ tªn Häc vÞ Chøc vô Chøc danh C¬ quan c«ng t¸c 1 TrÇn Quèc TÕ Kü s− Nghiªn cøu viªn Chñ nhiÖm dù ¸n 2 NguyÔn V¨n Huynh Th¹c sü Nghiªn cøu viªn Th− ký ViÖn khoa häc VËt liÖu 3 TrÞnh Minh §¹t Th¹c sü Nghiªn cøu viªn Chñ tr× x©y dùng ®Ò môc 4 §µo Quèc Hïng Th¹c sü Nghiªn cøu viªn Chñ tr× ®Ò môc 5 Vò ThÞ D− Kü s− Nghiªn cøu viªn Chñ tr× ®Ò môc 6 NguyÔn An Th¸i Kü s− Phã gi¸m ®èc Tham gia XÝ nghiÖp thùc hiÖn Sø L©m §ång 7 Ph¹m ThÕ §«ng Cö nh©n Tr−ëng phßng RD Tham gia C«ng ty Cæ thùc hiÖn phÇn Nam ViÖt Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN
  4. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 B¶ng gi¶i thÝch c¸c ch÷ viÕt t¾t, ®¬n vÞ ®o vµ tõ khãa 1. C¸c ch÷ viÕt t¾t: - Mªta cao lanh : MK - Silicafume : SF - Tro bay : FA - Phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét : SFC - Polyvinylalcohol: PVA - Ami¨ng xim¨ng: AC - Polyvinylalcohol xi m¨ng: PVA/C - Xim¨ng: XM - Tû lÖ N−íc: xim¨ng N/XM - MÊt khi nung: MKN 2. §¬n vÞ ®o: - ppm: Mét phÇn triÖu 3. Tõ khãa: Mªta cao lanh, xim¨ng sîi h÷u c¬, v÷a kh«ng co, bª t«ng chÊt l−îng cao. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN
  5. B¶ng gi¶I thÝch C¸c ch÷ viÕt t¾t, ®¬n vÞ vµ tõ kho¸ 1. C¸c ch÷ viÕt t¾t: Me ta cao lanh MK Silicafume SF Tro bay FA Tro trÊu RHA Phô gia kho¸ng PGK Modul ®é lín cña cèt liÖu nhá Mn Phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét SFC Polyvinylalcohol PVA Ami¨ng xim¨ng AC Xim¨ng XM Tû lÖ N−íc : Xim¨ng N/XM MÊt khi nung MKN 2. §¬n vÞ ®o: Ppm Mét phÇn triÖu 3. Tõ kho¸: Mªta cao lanh, xim¨ng sîi h÷u c¬, v÷a kh«ng co, bª t«ng chÊt l−îng cao.
  6. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Môc lôc Trang Tãm t¾t 1 Lêi më ®Çu 2 Ch−¬ng I: Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc 4 1.1. ë n−íc ngoµi 4 1.1.1. C¸c tÝnh chÊt vµ øng dông cña cao lanh trong c«ng nghiÖp 4 1.1.2. C¸c lo¹i h×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o mªta cao lanh 7 1.2. Trong n−íc 12 1.3. KÕt luËn ch−¬ng 14 Ch−¬ng II: Nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ 15 2.1. Nguyªn liÖu cao lanh 15 2.1.1. Nguån cao lanh ë ViÖt Nam 15 2.1.2. Yªu cÇu ®èi víi cao lanh nguyªn liÖu 16 2.2. ThiÕt bÞ 17 2.2.1. ThiÕt bÞ nung 17 2.2.2. ThiÕt bÞ nghiÒn 21 2.3. Nghiªn cøu ho¹t tÝnh MK tõ cao lanh A L−íi vµ Tr¹i M¸t 22 2.4. Nghiªn cøu s¶n xuÊt thö 23 2.4.1. Nghiªn cøu nung MK trong lß con thoi 23 2.4.2. Nghiªn cøu nghiÒn MK trªn m¸y nghiÒn c«ng nghiÖp 26 2.5. TÝnh to¸n hiÖu qu¶ kinh tÕ 28 2.5.1. TÝnh gi¸ thµnh s¶n phÈm 28 2.5.2. Kh¸i to¸n ®Çu t− 29 2.5.3. Tæng hîp c¸c nhu cÇu cho d©y chuyÒn 1.000 tÊn/n¨m 31 2.6. KÕt luËn ch−¬ng 31 Ch−¬ng III: Nghiªn cøu øng dông MK 32 3.1. øng dông MK trong s¶n xuÊt s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬ 32 Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN i
  7. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 3.1.1. øng dông MK trong SXTN tÊm lîp vµ tÊm ph¼ng PVA/C 32 3.1.2. øng dông MK trong SXTN tÊm ph¼ng xim¨ng sîi r¬m 40 3.1.3. øng dông MK trong SXTN tÊm lîp vµ tÊm ph¼ng PVA/C khi thay 40 thÕ mét phÇn sîi PVA b»ng b«ng bazan 3.2. øng dông MK trong chÕ t¹o v÷a kh«ng co 42 3.3. øng dông MK trong chÕ t¹o bª t«ng c−êng ®é cao 43 3.4. KÕt luËn ch−¬ng 51 KÕt luËn chung vµ kiÕn nghÞ 52 Lêi c¶m ¬n 53 Tµi liÖu tham kh¶o 54 Phô lôc I: Danh môc c¸c s¶n phÈm cña dù ¸n Phô lôc II: ý kiÕn nhËn xÐt cña c¸c ®¬n vÞ sö dông s¶n phÈm cña Dù ¸n Phô lôc III: Mét sè kÕt qu¶ kiÓm ®Þnh chÊt l−îng s¶n phÈm cña Dù ¸n Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN ii
  8. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Tãm t¾t Dù ¸n nµy nh»m nghiªn cøu hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt phô gia mª ta cao lanh. øng dông chÝnh cña phô gia lµ ®Ó lµm phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬ theo ph−¬ng ph¸p xeo. C¨n cø c¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu ®· ®¹t ®−îc vµ nh÷ng néi dung khoa häc cßn tån t¹i cña giai ®o¹n RD, dù ¸n ®· nghiªn cøu më réng thªm nguån nguyªn liÖu cao lanh, thö nghiÖm nung vµ nghiÒn cao lanh trªn thiÕt bÞ c«ng nghiÖp. S¶n phÈm s¶n xuÊt thö ®· thÓ hiÖn sù æn ®Þnh vÒ mÆt c«ng nghÖ vµ chÊt l−îng, ®¸p øng yªu cÇu lµm phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬ theo ph−¬ng ph¸p xeo. Mét quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt phô gia mªta cao lanh ®· ®−îc thiÕt lËp. Mét b¶n h−íng dÉn sö dông phô gia mªta cao lanh trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬ theo ph−¬ng ph¸p xeo vµ bª t«ng chÊt l−îng cao ®· ®−îc biªn so¹n. §· chuÈn bÞ vËt t−, nguyªn liÖu ®Ó s¶n xuÊt 400 tÊn s¶n phÈm vµ ®· s¶n xuÊt 300 tÊn, ®· tiªu thô 180 tÊn, sè cßn l¹i sÏ ph¶i kÐo dµi sang n¨m 2007. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 1
  9. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Lêi Më ®Çu Trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬, theo ph−¬ng ph¸p xeo kh«ng thÓ thiÒu thµnh phÈm phô gia bét siªu mÞn, ®−îc gäi lµ phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét (sheet-forming component - SFC). Lo¹i SFC dïng phæ biÕn nhÊt lµ silicafume (SF), nh÷ng n¨m gÇn ®©y ng−êi ta ®· quan t©m ®Õn Mªta caolanh (MK). Theo quyÕt ®Þnh 115/Q§/TTg ngµy 01/ 8/ 2001 cña Thñ t−íng ChÝnh phñ, tõ n¨m 2004, ë n−íc ta sÏ ngõng s¶n xuÊt tÊm lîp ami¨ng-xim¨ng (A/C) vµ thay thÕ b»ng vËt liÖu lîp míi. §Ó thùc hiÖn quyÕt ®Þnh nµy, Bé Khoa häc - C«ng nghÖ ®· giao nhiÖm vô cho ViÖn C«ng nghÖ - Bé C«ng nghiÖp triÓn khai nghiªn cøu ®Ò tµi: Nghiªn cøu c«ng nghÖ vµ thiÕt kÕ thiÕt bÞ s¶n xuÊt tÊm lîp kh«ng ami¨ng - M· sè KC-06-15. Bé X©y dùng ®· giao cho ViÖn VLXD triÓn khai ®Ò tµi: Nghiªn cøu c«ng nghÖ thÝch hîp s¶n xuÊt vËt liÖu tæ hîp xi m¨ng- polime cèt sîi v« c¬ - h÷u c¬ sö dông trong x©y dùng nhµ ë vµ c«ng tr×nh vïng ®Êt yÕu vµ vïng cã ®éng ®Êt” M· sè RDN-05-01. KÕt qu¶ cña 2 ®Ò tµi ®· chØ ra kh¶ n¨ng s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬ dùa trªn hÖ thèng thiÕt bÞ xeo tÊm lîp A/C cã bæ xung thªm mét sè thiÕt bÞ phô trî. Riªng phô gia SFC, nÕu ph¶i sö dông SF nhËp ngo¹i th× sÏ ®Èy gi¸ thµnh cña s¶n phÈm míi lªn cao. Do ®ã, Bé KH-CN ®· giao nhiÖm vô cho ViÖn VLXD triÓn khai dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm KC-06 DA16.CN: “Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta caolanh” trªn c¬ së kÕt qu¶ nghiªn cøu ®Ò tµi RD cÊp Bé n¨m 1997-1998: Nghiªn cøu c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh lµm phô gia trong chÕ t¹o bª t«ng chÊt l−îng cao - M· sè RD-97.25 ®Ó tiÕn tíi tæ chøc s¶n xuÊt SFC trong n−íc phôc vô cho ph¸t triÓn s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng - sîi h÷u c¬. Tuy nhiªn, ®Õn th¸ng 7/2004, xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn thøc tÕ, nªn Thñ t−íng ChÝnh phñ ®· cã Q§ 113/Q§/TTg ngµy 20/7/ 2004, cho phÐp c¸c doanh nghiÖp s¶n xuÊt tÊm lîp A/C ®−îc tiÕp tôc sö dông sîi ami¨ng cã kiÓm so¸t, ®ång thêi khuyÕn khÝch c¸c nhµ khoa häc vµ c¸c doanh nghiÖp nghiªn cøu ®a d¹ng ho¸ s¶n phÈm tÊm lîp b»ng c¸c lo¹i sîi kh¸c. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 2
  10. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Sù thay ®æi nµy ®· lµm cho dù ¸n s¶n xuÊt thö nghiÖm: “Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh” gÆp khã kh¨n rÊt lín trong viÖc tiªu thô khèi l−îng s¶n phÈm s¶n xuÊt thö nghiÖm theo hîp ®ång giao nhiÖm vô gi÷a Bé KH- CN víi ViÖn VËt liÖu x©y dùng còng nh− sù ph¸t triÓn tiÕp tôc cña s¶n phÈm nµy. Tr−íc t×nh h×nh ®ã, dù ¸n ®· t×m c¸c h−íng kh¸c ®Ó tiªu thô s¶n phÈm nh− bª t«ng ®Çm l¨n, bª t«ng ®óc s½n c−êng ®é cao, v÷a x©y dùng ®Æc chñng,... C¸c ®èi t−îng nµy cã nhiÒu triÓn väng sö dông khèi l−îng lín nh−ng t¹i thêi ®iÓm kÕt thóc dù ¸n th× khèi l−îng tiªu thô cßn rÊt nhá. Bëi vËy, b¸o c¸o tæng kÕt cña dù ¸n tËp trung vµo c¸c néi dung hoµn thiÖn c«ng nghÖ, x©y dùng qui tr×nh s¶n xuÊt vµ h−íng dÉn sö dông mªta caolanh trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬, trong v÷a vµ bª t«ng. PhÇn tiªu thô 400 tÊn s¶n phÈm, cã thÓ sÏ ph¶i kÐo dµi thªm sang 2007. Dù ¸n ®· t¹o ra 2 s¶n phÈm míi: Quy tr×nh c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh vµ H−íng dÉn sö dông mªta cao lanh trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xi m¨ng sîi h÷u c¬, bª t«ng chÊt l−îng cao. Dù ¸n ®· cã mét sè ®ãng gãp míi vÒ gi¶i ph¸p c«ng nghÖ: ®· sö dông mªta cao lanh lµm phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét trong s¶n xuÊt c¸c s¶n phÈm xim¨ng sîi h÷u c¬ ®· ®−îc thÝ nghiÖm trªn d©y chuyÒn c«ng nghiÖp. §· chØ ra kh¶ n¨ng thay thÕ c¸c phô gia c«ng nghÖ d¹ng bét ph¶i nhËp ngo¹i, gãp phÇn chñ ®éng trong cung cÊp phô gia, gi¸ thµnh s¶n phÈm thÊp h¬n. Toµn bé c¸c néi dung hoµn thiÖn ®· ®−îc thùc hiÖn trong 24 th¸ng, b¾t ®Çu tõ 01/2004 vµ kÕt thóc vµo 12/2005 víi tæng kinh phÝ lµ 2.350 triÖu ®ång, trong ®ã hç trî tõ ng©n s¸ch SNKH 800 triÖu ®ång, tû lÖ thu håi lµ 80% kinh phÝ hç trî. C¸c kÕt qu¶ nghiªn cøu cña dù ¸n còng ®· ®−îc c«ng bè trong mét sè th«ng tin trong n−íc. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 3
  11. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Ch−¬ng I Tæng quan t×nh h×nh nghiªn cøu trong vµ ngoµi n−íc 1.1. ë n−íc ngoµi 1.1.1. C¸c tÝnh chÊt vµ øng dông cña caolanh trong c«ng nghiÖp. Thµnh phÇn kho¸ng c¬ b¶n cña cao lanh lµ caolinit. C¸c tÝnh chÊt vËt lÝ vµ ho¸ häc cña caolinit quyÕt ®Þnh tíi lÜnh vùc sö dông cña kho¸ng nµy trong c«ng nghiÖp. C¸c tÝnh chÊt vËt lÝ vµ ho¸ häc l¹i phô thuéc vµo ®iÒu kiÖn ®Þa chÊt ®· h×nh thµnh nªn cao lanh, tæng thµnh phÇn kho¸ng vËt cña má cao lanh. Sè l−îng má cao lanh trªn thÕ giíi cã rÊt nhiÒu nh−ng c¸c má cã gi¸ trÞ th−¬ng m¹i th−êng rÊt Ýt. Cao lanh cã mµu tr¾ng hoÆc gÇn tr¾ng. Trong m¹ng cÊu tróc tinh thÓ cã Ýt nhãm thÕ, nªn ®iÖn tÝch líp rÊt nhá, ph¶n øng trao ®æi baz¬ thÊp. C¸c tinh thÓ caolinit cã d¹ng gi¶ lôc gi¸c xÕp chång gièng nh− mét quyÓn s¸ch lín hoÆc mét chång tµi liÖu (h×nh 1.1). Trªn h×nh 1.2 lµ ¶nh chôp b»ng kÝnh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt (SEM). CÊu tróc tinh thÓ cña caolinit ®−îc thÓ hiÖn rÊt râ. KÝch th−íc h¹t vµ sù ph©n bè kÝch th−íc h¹t cã tÇm quan träng bËc nhÊt quyÕt ®Þnh ®Õn sù øng dông cña caolinit trong c«ng nghiÖp (h×nh 1.3). H×nh 1.1: CÊu tróc tinh thÓ cña caolinit [1] Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 4
  12. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 H×nh 1.2: ¶nh hiÓn vi ®iÖn tö quÐt thÓ hiÖn cÊu tróc tinh thÓ cña caolinit [2]. H×nh 1.3: Ph©n bè cì h¹t vµ øng dông cña caolinit [1]. Mét tÝnh chÊt quan träng kh¸c lµ ®é nhít t−¬ng ®èi thÊp ë tØ lÖ hµm r¾n cao, nªn cao lanh øng dông rÊt hiÖu qu¶ trong s¶n xuÊt giÊy. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 5
  13. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Nh÷ng øng dông truyÒn thèng cña caolanh ®−îc tãm t¾t trong b¶ng 1.1. B¶ng 1.1: C¸c øng dông truyÒn thèng cña cao lanh. - Tr¸ng phñ giÊy - ChÊt ®én cho nhùa - ChÊt ®én trong keo d¸n - ChÊt ®én giÊy - ChÊt ®én mùc in - ChÊt ®én trong vÐc ni - ChÊt ®én s¬n - Xóc t¸c dÇu má - ChÊt ®én trong d−îc phÈm - Mét thµnh phÇn nguyªn - Mét thµnh phÇn nguyªn - ChÊt ®én trong mü liÖu trong ceramic liÖu s¶n xuÊt sîi thuû tinh phÈm - ChÊt ®én cao su - Sµng ph©n tö ë c¸c n−íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn, lÜnh vùc sö dông cao lanh nhiÒu nhÊt lµ s¶n xuÊt giÊy, trªn 50% s¶n l−îng, tiÕp ®Õn lµ ceramic vµ vËt liÖu chÞu löa, s¶n xuÊt s¬n, cao su, chÊt dÎo. Trong kho¶ng ®Çu thËp niªn 90 thÕ kû tr−íc ®Õn nay, møc ®é tiªu thô cao lanh trong s¶n xuÊt sîi thuû tinh t¨ng ®¸ng kÓ v× cao lanh cung cÊp c¶ silic vµ nh«m, lµ 2 thµnh phÇn thiÕt yÕu ®Ó t¹o nÒn sîi thuû tinh. øng dông míi cña cao lanh lµ cao lanh gia nhiÖt ë c¸c kho¶ng nhiÖt ®é nung kh¸c nhau: 650-8000C: mªta cao lanh; 1000-10500C: tiÒn mulit. C¶ hai s¶n phÈm cao lanh gia nhiÖt nµy ®ang ®−îc øng dông ngµy cµng t¨ng trong s¶n xuÊt giÊy vµ s¬n cao cÊp, thay thÕ mét phÇn bét mµu «xit titan (TiO2) vèn ®ang bÞ khan hiÕm dÇn trªn thÕ giíi. Trong líp tr¸ng phñ giÊy, cã thÓ thay thÕ tíi 60% bét mµu oxit titan, cßn trong s¶n xuÊt s¬n, cã thÓ thay thÕ tíi 25%, trong khi gi¸ cña caolanh nung tinh khiÕt chØ kho¶ng 20% gi¸ cña bét mµu «xit titan. HiÖn t¹i, Ên §é lµ n−íc ®ang ®i ®Çu vÒ lÜnh vùc s¶n xuÊt cao lanh nung ë d¶i nhiÖt ®é 1000-10500C øng dông trong n−íc vµ xuÊt khÈu [3]. Mªta cao lanh th−êng ®−îc biÕt ®Õn nh− lµ mét phô gia trong s¶n xuÊt chÊt kÕt dÝnh cÊp thÊp ë nhiÒu n−íc ®ang ph¸t triÓn tõ thËp kû 60 cña thÕ kû 20 [4,5,6,7], nh−ng ph¶i ®Õn thËp kû 90 th× mªta cao lanh míi ®−îc chÕ biÕn, n©ng cao gi¸ trÞ gia t¨ng khi sö dông lµm phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh cao trong s¶n xuÊt bª t«ng chÊt l−îng cao vµ xi m¨ng - sîi [8,9,10,11,12]. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 6
  14. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 1.1.2. C¸c lo¹i h×nh c«ng nghÖ chÕ t¹o Mªta cao lanh ChÕ ®é gia c«ng nhiÖt cao lanh bao gåm hai tham sè chÝnh lµ nhiÖt ®é nung vµ thêi gian nung. Hai tham sè nµy l¹i phô thuéc vµo ph−¬ng ph¸p nung (gia c«ng nhiÖt). D−íi ®©y tr×nh bµy mét sè ph−¬ng ph¸p nung. 1.1.2.1. C«ng nghÖ gia nhiÖt trong lß ®øng Ph−¬ng ph¸p s¶n xuÊt MK b»ng lß ®øng ®−îc sö dông réng r·i t¹i Ên §é tõ thËp kû 70 cña thÕ kû tr−íc. Nguyªn liÖu ®−îc n¹p vµo thiÕt bÞ d−íi d¹ng hçn hîp cao lanh vµ than vôn (cã thµnh phÇn: 48% tro, 31% c¸c bon vµ 20% chÊt bèc). Qu¸ tr×nh nung ®−îc tiÕn hµnh ë nhiÖt ®é 700 0C, thêi gian l−u lµ 3h, nhiÖt ®é nung ®−îc ®iÒu chØnh nhê cÆp nhiÖt ®iÖn vµ qu¹t khÝ còng nh− tèc ®é n¹p liÖu. ë Ên §é ®· ®−a vµo vËn hµnh lo¹i lß ®øng cã c«ng suÊt 10 tÊn/ngµy. Trªn h×nh 1.4 lµ s¬ ®å lß ®øng ®Ó s¶n xuÊt MK. Ph−¬ng ph¸p nung b»ng lß ®øng cã −u ®iÓm lµ c«ng nghÖ kh«ng phøc t¹p, ®Çu t− thiÕt bÞ kh«ng lín, thÝch hîp víi c¸c n−íc ®ang ph¸t triÓn. Nh−îc ®iÓm cña lß ®øng lµ s¶n xuÊt gi¸n ®o¹n, s¶n phÈm sau khi nung ph¶i ®em nghiÒn míi cã thÓ ®¹t ®−îc ®é mÞn yªu cÇu. Ngoµi ra viÖc khèng chÕ nhiÖt ®é ë vïng nung t−¬ng ®èi khã kh¨n, ®ßi hái ng−êi ®iÒu khiÓn ph¶i cã kinh nghiÖm. V× thÕ chÊt l−îng s¶n phÈm MK s¶n xuÊt theo ph−¬ng ph¸p nung b»ng lß ®øng kh«ng æn ®Þnh. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 7
  15. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 H×nh 1.4: S¬ ®å lß ®øng ®Ó s¶n xuÊt MK [6] 1.1.2.2. C«ng nghÖ gia nhiÖt trong lß tÇng s«i C«ng nghÖ sÊy tÇng s«i cã thÓ sö dông hiÖu qu¶ ®Ó nung cao lanh. S¶n phÈm MK ®−îc s¶n xuÊt theo c«ng nghÖ nµy ®¹t ®é ®ång nhÊt vµ ®é tinh khiÕt cao h¬n lß ®øng. Víi quy m« s¶n xuÊt pilot ng−êi ta ®· chÕ t¹o thiÕt bÞ víi c«ng suÊt 1,5 kg/ phót [13]. Lß tÇng s«i cã mét sè −u viÖt sau: + Thêi gian gia nhiÖt ng¾n (chØ vµi phót). Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 8
  16. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 + HiÖu qu¶ sö dông nhiÖt cña ph−¬ng ph¸p rÊt cao, cã thÓ tiÕt kiÖm tíi 50% chi phÝ nhiªn liÖu (dÇu) so víi ph−¬ng ph¸p sÊy quay hoÆc c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c. + ThiÕt bÞ gän nhÑ, sö dông mÆt b»ng Ýt. Víi c«ng suÊt 2 tÊn/ ngµy chØ cÇn mét thiÕt bÞ cã tiÕt diÖn ngang 152x152 mm (6x6 inch), chiÒu cao xÊp xØ 610 mm (20 ft). + Ýt ph¶i duy tu, b¶o d−ìng thiÕt bÞ. + ViÖc chÕ t¹o, vËn hµnh thiÕt bÞ t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n kh«ng cã yªu cÇu g× ®Æc biÖt vÒ tay nghÒ cña c«ng nh©n (tuy nhiªn xin l−u ý lµ mÆt b»ng so s¸nh lµ c¸c n−íc t−¬ng ®èi ph¸t triÓn). + ThiÕt bÞ vËn hµnh liªn tôc, n¨ng suÊt cao, chÊt l−îng ®ång ®Òu. + Ên §é ®· ®−a vµo vËn hµnh lo¹i lß tÇng s«i cã c«ng suÊt kho¶ng 20 ÷ 30 tÊn /ngµy. Trªn h×nh 1.5 lµ ¶nh chôp lß tÇng s«i cña Ên ®é. H×nh 1.5: Lß tÇng s«i nung cao lanh [13] Tuy nhiªn hiÖn t¹i ë ViÖt Nam ch−a cã mét thiÕt bÞ nµo ho¹t ®éng theo nguyªn lý nµy. V× vËy viÖc ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ kinh tÕ - kü thuËt ch−a thùc hiÖn ®−îc. 1.1.2.3. C«ng nghÖ gia nhiÖt trong lß tia chíp C«ng nghÖ sÊy theo kiÓu tia chíp ®· ®−îc øng dông t−¬ng ®èi réng r·i trong s¶n xuÊt s¬n bét vµ mét sè polyme bét. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 9
  17. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ë Ph¸p mét nhãm nghiªn cøu ®· vËn dông c«ng nghÖ sÊy tia chíp ®Ó gia nhiÖt cao lanh chÕ t¹o MK vµ ®· øng dông ë quy m« c«ng nghiÖp ®ã lµ nung b»ng "lß tia chíp". Mét sè −u ®iÓm næi bËt cña c«ng nghÖ nµy lµ: + Thêi gian l−u ®Æc biÖt ng¾n, chØ vµi chôc gi©y. Trong khi ph−¬ng ph¸p lß ®øng thêi gian l−u lµ vµi giê cßn ph−¬ng ph¸p tÇng s«i còng ph¶i mÊt vµi phót. + S¶n phÈm MK sau khi nung kh«ng ph¶i nghiÒn trong khi c¸c ph−¬ng ph¸p kh¸c ®Òu ph¶i tiÕn hµnh c«ng ®o¹n nghiÒn sau nung. Nh− vËy gi¶m ®−îc chi phÝ n¨ng l−îng nghiÒn. + §é mÞn cña s¶n phÈm MK cao. + Ho¹t tÝnh cña s¶n phÈm cao. H×nh 1.5: S¬ ®å nguyªn lý Lß tia chíp [14] Ghi chó: (1) §Çu ®èt trung t©m (2) 06 ®Çu ®èt phô (3) VËt liÖu ®· ®−îc gia nhiÖt s¬ bé (4) S¶n phÈm Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 10
  18. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 (5) KhÝ thø cÊp (6) KhÝ nãng (7) KhÝ s¬ cÊp (8) Phun kh«ng khÝ (9) Nhiªn liÖu (10) Kh«ng khÝ pha lo·ng (11) L−u l−îng kÕ (12) §−êng èng ch÷ U (13) Xyclon (CC) Khoang ®èt C«ng ty Malet (Céng hßa Ph¸p) ®· ®−a vµo vËn hµnh lß tia chíp ®Ó s¶n xuÊt MK víi c«ng suÊt 800 kg/h (h×nh 1.6). ThiÕt bÞ nµy c¬ ®éng, cã thÓ di chuyÓn ®Õn s¸t n¬i tiªu thô ®Ó s¶n xuÊt MK. H×nh 1. 6: ¶nh chôp hÖ thèng thiÕt bÞ nung MK kiÓu tia chíp c«ng suÊt 800 kg/h [14] Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 11
  19. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 1.2. Trong n−íc ë n−íc ta, cao lanh lµ nguån kho¸ng s¶n rÊt phong phó, suèt thËp kû 70 vµ mét sè n¨m ®Çu cña thËp kû 80, nhiÒu nhµ khoa häc trong n−íc ®· nghiªn cøu chÕ t¹o MK tõ cao lanh Th¹ch Kho¸n, Tam D−¬ng lµm nguyªn liÖu s¶n xuÊt ZeolÝt, Phô gia cho s¬n Silic¸t. Tuy nhiªn vÊn ®Ò nghiªn cøu chÕ t¹o MK ®Ó sö dông trong c¸c lo¹i vËt liÖu trªn c¬ së chÊt kÕt dÝnh xi m¨ng víi vai trß lµ mét phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh ch−a ®−îc quan t©m nhiÒu. N¨m 1997 Bé X©y dùng cã giao cho ViÖn VËt liÖu x©y dùng thùc hiÖn ®Ò tµi: “Nghiªn cøu s¶n xuÊt mª ta cao lanh sö dông trong chÕ t¹o bª t«ng chÊt l−îng cao”. Cã thÓ nãi ®©y lµ c«ng tr×nh ®Çu tiªn vµ duy nhÊt ë ViÖt Nam cho ®Õn nay ®Æt vÊn ®Ò nghiªn cøu chÕ t¹o mª ta cao lanh tõ nguån nguyªn liÖu cao lanh trong n−íc. §Ò tµi ®· tËp trung nghiªn cøu ¶nh h−ëng cña c¸c tham sè c«ng nghÖ chñ yÕu tíi ho¹t tÝnh cña s¶n phÈm mª ta cao lanh nh−: ®é tinh khiÕt cña cao lanh nguyªn liÖu, chÕ ®é gia c«ng nhiÖt, c¸c ph−¬ng ph¸p nghiÒn. §Ò tµi ®· ®¹t ®−îc nh÷ng kÕt qu¶ sau: + Kh¼ng ®Þnh sù cÇn thiÕt ph¶i tinh läc cao lanh nguyªn khai tr−íc khi sö dông lµm nguyªn liÖu trong chÕ t¹o MK; + §· t×m ®−îc chÕ ®é gia c«ng nhiÖt tèi −u trong ®iÒu kiÖn nung theo ph−¬ng ph¸p gi¸n ®o¹n, tøc lµ nung ë tr¹ng th¸i tÜnh; + §· ®−a ra ®−îc chÕ ®é nghiÒn s¶n phÈm theo ph−¬ng ph¸p nghiÒn bi cã sö dông phô gia trî nghiÒn; + S¶n phÈm MK thu ®−îc ®¸p øng c¸c yªu cÇu kü thuËt cña ASTM C 618-91, cã hiÖu qu¶ t−¬ng ®−¬ng víi Silicafume ë d¹ng nÐn ®−îc b¸n trªn thÞ tr−êng t¹i thêi ®iÓm cuèi nh÷ng n¨m 1990. C¸c chØ tiªu chÊt l−îng chÝnh cña phô gia MK trong giai ®o¹n RD ®−îc tr×nh bµy trong c¸c b¶ng 1.2, 1.3 vµ 1.4. Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 12
  20. B¸o c¸o tæng kÕt khoa häc vµ c«ng nghÖ Dù ¸n SX TN cÊp Nhµ n−íc. Th¸ng 3/2006 B¶ng 1.2: Thµnh phÇn hãa häc cña MK (giai ®o¹n RD) TT Tªn chØ tiªu Møc ®¹t ®−îc 1 MKN 1,37 2 SiO2 53,22 3 Fe2O3 0,80 4 Al2O3 41,63 5 K 2O 0,82 6 Na2O 0,11 7 SO3 0,00 B¶ng 1.3: Ph©n bè cì h¹t cña MK (giai ®o¹n RD) TT KÝch th−íc h¹t (µm) Ph©n bè % thÓ tÝch 1 5,0 46,28 2 10 62,89 3 20 77,22 4 45 91,46 B¶ng 1.4: So s¸nh chØ tiªu chÊt l−îng cña MK (giai ®o¹n RD) víi møc quy ®Þnh cña ASTM C 618.91 TT ChØ tiªu §¬n vÞ Møc §Ò tµi ASTM C618 1 Thµnh phÇn hãa häc % SiO2+Al2O3+Fe2O3 95,65 ≥ 70 SO3 0 ≤4 MKN 1,37 ≤ 10 Na2O 0,65 ≤ 1,5 2 TÝnh chÊt vËt lý §é mÞn qua sµng 45 µm % 91,46 ≥ 66 L−îng cÇn n−íc % 97 ≤ 115 3 Ho¹t tÝnh c−êng ®é % - 7 ngµy 100 ≥ 75 - 28 ngµy 100 ≥ 75 4 Ho¹t tÝnh puzolan víi v«i, 7 ngµy N/mm2 10,2 ≥ 5,5 Hoµn thiÖn c«ng nghÖ s¶n xuÊt mªta cao lanh – KC.06.DA.16.CN 13
nguon tai.lieu . vn