Hiện nay, để bảo đảm chất lượng nguyên liệu, các nhà máy thường phải lựa chọn và loại bỏ các vỉa đá vôi có hàm lượng MgCO₃ cao. Biện pháp này làm giảm hiệu suất sử dụng tài nguyên khoáng sản, gia tăng khối lượng đất đá và nguyên liệu phải bóc bỏ, đồng thời làm tăng chi phí khai thác và vận chuyển. Trong bối cảnh nguồn tài nguyên đá vôi có chất lượng tốt ngày càng hạn chế, việc nghiên cứu sử dụng hiệu quả các nguồn đá vôi có hàm lượng MgCO₃ cao có ý nghĩa quan trọng cả về kinh tế, kỹ thuật và môi trường.
Nguồn nguyên liệu đá vôi sử dụng để sản xuất clanhke xi măng tại Việt Nam thường có sự phân lớp, đan xen giữa các vỉa đá vôi có chất lượng tốt và các vỉa chứa hàm lượng tạp chất cao như MgCO₃, SiO₂, SO₃ và các thành phần khác. Trong đó, MgCO₃ là một trong những tạp chất thường gặp và có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình nung clanhke cũng như chất lượng của xi măng. Khi hàm lượng MgCO₃ trong đá vôi tăng cao, đặc biệt khi vượt quá khoảng 5%, việc kiểm soát và ổn định các thông số công nghệ trong quá trình sản xuất clanhke trở nên khó khăn hơn, đồng thời có thể làm biến động thành phần khoáng và tính chất cơ lý của xi măng.
Trong quá trình nung, MgCO₃ phân hủy tạo thành MgO. Một phần MgO có thể tồn tại ở dạng dung dịch rắn trong các pha khoáng của clanhke hoặc phân bố trong pha thủy tinh; phần MgO dư có khả năng tồn tại dưới dạng MgO tự do (periclase). Sự hình thành và hàm lượng MgO tự do có ý nghĩa quan trọng đối với độ ổn định thể tích của xi măng, đặc biệt do quá trình thủy hóa MgO tự do diễn ra chậm và có thể gây giãn nở sau khi xi măng đã đóng rắn. Vì vậy, việc sử dụng nguồn đá vôi có hàm lượng MgCO₃ cao cần có giải pháp công nghệ phù hợp nhằm kiểm soát trạng thái tồn tại của MgO trong clanhke và hạn chế các ảnh hưởng bất lợi đến tính chất của xi măng.
Trong nghiên cứu này, giải pháp công nghệ được tập trung vào việc điều chỉnh thành phần phối liệu và chế độ khoáng hóa nhằm tăng khả năng đồng hóa MgO trong quá trình nung clanhke. CaF₂ và CaSO₄ được sử dụng làm chất khoáng hóa, đồng thời điều chỉnh tăng hàm lượng Fe₂O₃ trong phối liệu. Sự có mặt của các thành phần này góp phần thúc đẩy quá trình tạo pha lỏng, cải thiện quá trình phản ứng tạo khoáng clanhke và tạo điều kiện để MgO được phân bố, hòa tan và ổn định hơn trong các pha khoáng cũng như pha thủy tinh. Qua đó, hạn chế sự hình thành MgO tự do với kích thước lớn và giảm nguy cơ ảnh hưởng bất lợi của MgO đến độ ổn định thể tích của xi măng.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, với việc điều chỉnh hợp lý thành phần phối liệu và sử dụng hệ chất khoáng hóa CaF₂–CaSO₄ kết hợp với việc tăng hàm lượng Fe₂O₃, có thể sản xuất clanhke xi măng poóc lăng từ nguồn đá vôi có hàm lượng MgCO₃ cao. Hàm lượng MgO trong clanhke đạt tới 8,82% nhưng vẫn kiểm soát được trạng thái tồn tại của MgO, đồng thời clanhke thu được có các đặc trưng về thành phần khoáng và tính chất phù hợp để sản xuất xi măng poóc lăng.
Các kết quả đánh giá tính chất cơ lý của xi măng cho thấy sản phẩm vẫn đáp ứng các yêu cầu về cường độ và các tính chất kỹ thuật chủ yếu. Điều này chứng minh khả năng sử dụng nguồn đá vôi có hàm lượng MgCO₃ cao mà trước đây thường phải loại bỏ trong quá trình khai thác nguyên liệu.
Kết quả nghiên cứu mở ra khả năng nâng cao tỷ lệ sử dụng đá vôi có chất lượng trung bình và hàm lượng MgCO₃ cao trong sản xuất clanhke xi măng, góp phần giảm lượng tài nguyên phải bóc bỏ, nâng cao hiệu quả sử dụng tài nguyên khoáng sản, giảm chi phí khai thác nguyên liệu và hạn chế tác động môi trường do chất thải khai thác. Đồng thời, giải pháp này có thể được xem xét để áp dụng tại các nhà máy xi măng có nguồn nguyên liệu đá vôi chứa hàm lượng MgCO₃ cao, trên cơ sở tối ưu hóa thành phần phối liệu, chế độ nung và kiểm soát chất lượng clanhke phù hợp với điều kiện công nghệ cụ thể.
Xem chi tiết Bài nghiên cứu TẠI ĐÂY:
Build.Data
