PHỤ GIA KHOÁNG TRONG CÔNG NGHIỆP SẢN XUẤT XI
MĂNG
Cập nhật 02:51 pm - 10/02/2009
Sử dụng phụ gia khoáng trong sản xuất xi măng
mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật rõ rệt. Bởi vậy,
việc nâng cao chất lượng clinker, tăng tỷ lệ phụ
gia là một giải pháp quan trọng để giảm giá thành
sản phẩm mà tất cả các nhà sản xuất đều phải
quan tâm.
Các khái niệm cơ bản:
Phụ gia khoáng sử dụng trong công nghệ sản xuất xi măng bao gồm phụ gia hoạt tính và phụ gia
đầy.
Phụ gia đầy: gồm các vật liệu khoáng thiên nhiên hoặc nhân tạo, thực tế không tham gia vào quá
trình hydrat hoá xi măng, chúng chủ yếu đóng vai trò cốt liệu mịn, làm tốt thành phần hạt và cấu
trúc của đá xi măng. Phụ gia đầy sử dụng trong công nghiệp xi măng gồm: đá vôi, đá vôi silic có
mầu đen, đá sét đen, các loại bụi thu hồi ở lọc bụi điện trong dây chuyền sản xuất xi măng cũng
được sử dụng như một loại phụ gia đầy nhân tạo.
Phụ gia hoạt tính: là các loại vật liệu vô cơ thiên nhiên hoặc nhân tạo, có chứa các thành phần
hoạt tính (SiO
2ht
, Al
2
O
3ht
) có khả năng kết hợp với Ca(OH)
2
(thải ra trong quá trình hydrat hoá các
khoáng clinker xi măng pooclăng) hoặc qua quá trình hoạt hoá tạo thành các cấu tử bền vững -
hydrosilicat, hydroaluminat, hydroferoaluminat, hydrogranat...). Bởi vậy, ở dạng nghiền mịn, chúng
có tính chất puzolan hoặc tính chất thuỷ lực, nghĩa là hỗn hợp của chúng với vôi hoặc các chất
hoạt hoá tự cứng được trong môi trường nước ở nhiệt độ bình thường. Phụ gia hoạt tính sử dụng

và Si(OH)
4
bao
quanh hạt. Màng keo này ngăn cản sự xâm nhập tiếp tục của các phân tử nước vào bên trong,
dẫn tới đình chỉ sự hydrat hoá của xỷ. Thực tế, với nước sạch, xỷ lò cao không biểu hiện tính chất
kết dính. Khi có mặt các chất hoạt hoá, tức là có mặt các ion Ca
+ +
, SO
4
--
, Na
+
, K
+
xẩy ra quá trình
kết tinh hoá màng keo (tạo thành các sản phẩm hydrosilicat kiềm thấp, hydroluminat hoặc
hydrosulfualuminat cũng như hydrosilicat natri - canxi), màng keo trở thành màng xốp chứa hệ
thống các mao quản tạo điều kiện cho các phân tử nước tiếp tục xâm nhập vào trong và quá trình
hydrat hoá hạt xỷ xẩy ra chừng nào trong dung dịch vẫn còn các ion chất hoạt hoá. Ngoài ra, quá
trình hoà tan các pha thuỷ tinh và kết tinh các sản phẩm từ dung dịch giữ vai trò quan trọng. Do
thiết lập được sự tiếp xúc liên tục của nước với pha thuỷ tinh chưa bị hydrat hoá, quá trình trao đổi
cation giữa các ion của pha thuỷ tinh (Ca
++
, Mg
+ +
...) và H
+
xẩy ra liên tục, tịnh tiến dần vào trong
làm hoà tan tiếp lớp thuỷ tinh tiếp theo. Sự kết tinh từ dung dịch bão hoà tạo thành các sản phẩm
hydrat hoá nằm giữa khoảng không của các hạt làm cho sản phẩm trở nên xít chặt .

O.Al
2
O
3
.6SiO
2
), olivin (Mg,Fe)
2
SiO
4
và
pyroxen (ogit) (Ca,Mg,Fe) SiO
3
.
Lấp đầy các khoảng trống giữa các tinh thể là pha thuỷ tinh.
Pha thuỷ tinh chính là pha đem lại hoạt tính puzolan cho đá bazan.
Ở các loại bazan bán phong hoá, các tinh thể plagioclaz bị xâm thực trở nên dạng " plagioclaz biến
đổi" ,bởi vậy hoạt tính puzolan của chúng cao hơn bazan gốc.
Trong các vùng bazan thường chứa các ổ tuff bazan. Tuff bazan có thành phần hoá học tương tự
như bazan xong khác nhau về hình thái cấu trúc. Pha thuỷ tinh trong tuff bazan lớn hơn (có khi tới
60%), các pha kết tinh (plagioclaz, pyroxen, olivin) chiếm khoảng 20 - 30% nhưng bị biến dạng rất
mạnh không còn giữ nguyên dạng đặc trưng như ở bazan. Chính vì vậy, tuff bazan có hoạt tính
puzolan cao hơn.
Ở Việt Nam, các nguồn diatomit phân bố tản mạn ở khu vực miền Trung. Những mỏ tìm thấy chất
lượng không cao, trữ lượng nhỏ, nên chưa có ý nghĩa làm phụ gia cho xi măng. Thay cho diatomit,
nguồn đá phiến silic trầm tích lại khá phong phú, đặc biệt là ở vùng Đông Bắc Việt Nam. Đá
phiến silic có hàm lượng SiO
2
cao (trên 90%). Thành phần khoáng vật chủ yếu gồm a - thạch anh
dạng ẩn tinh (canxedoan) a - thạch anh vi tinh và keo opal với vi cấu trúc xốp. Đây là những thành

3
, MgO với hàm lượng nhỏ.

Hiệu quả kinh tế của việc sử dụng phụ gia khoáng trong xi măng.
Trên thế giới, xi măng thông dụng bao gồm 2 loại: Xi măng pooclăng (là loại xi măng không chứa
phụ gia khoáng) và xi măng pooclăng hỗn hợp (là loại xi măng chứa phụ gia khoáng).
Xu thế chung của công nghiệp xi măng là sản xuất loại clinker mác cao C
PC
50 hoặc C
PC
60 (N/mm
2
)
từ đó pha thêm các loại phụ gia khoáng để sản xuất các loại xi măng hỗn hợp thông dụng mác 30
và 40 phục vụ các công trình xây dựng dân dụng không yêu cầu các tính chất đặc biệt. Chi phí để
sản xuất clinker mác cao, thực tế không cao hơn nhiều so với sản xuất clinker mác trung bình,
trong khi giá thành phụ gia khoáng chỉ bằng 1/4-1/5 giá thành clinker. Như vậy việc sử dụng phụ
gia khoáng đem lại hiệu quả kinh tế rất lớn. Theo tính toán cứ tăng 1% phụ gia trong xi măng
PCB30 sẽ làm giảm giá thành sản xuất khoảng 3.000 đ/tấn.
Phụ gia khoáng, đặc biệt là các loại puzolan đem lại cho xi măng những tính chất đặc biệt như độ
bền nước, độ bền sulfat, giảm độ toả nhiệt thuỷ hoá, bởi vậy ngoài xi măng pooclăng hỗn hợp
thông dụng theo TCVN 6260:1997, tuỳ theo thành phần và tính chất của từng nguồn puzolan, có
thể sản xuất các loại xi măng hỗn hợp đặc chủng như xi măng hỗn hợp bền sulfat, xi măng hỗn
hợp ít toả nhiệt để phục vụ cho các công trình xây dựng ở vùng nước nhiễm mặn, các đập thuỷ
điện, đập chắn nước. Tiếp theo tiêu chuẩn xi măng pooclăng hỗn hợp thông dụng TCVN
6260:1997, trong tương lai sẽ ra đời các tiêu chuẩn xi măng pooclăng hỗn hợp đặc chủng góp
phần phục vụ cho thị trường và hoàn thiện bộ tiêu chuẩn về xi măng.