Bộ xây dựng Viện Vật liệu xây dựng 235, Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ: Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nớc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh M số: KC-06 Da16 CN KS. Trần Quốc Tế 5945 12/7/2006 Hà Nội, 2006 Bản quyền 2006 thuộc Viện VLXD. Đơn xin sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trởng Viện VLXD trừ trờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu. Bộ Xây dựng Viện VLXD Bộ Xây dựng Viện VLXD Bộ Xây dựng Viện VLXD Bộ xây dựng Viện Vật liệu xây dựng 235, Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ: Dự án sản xuất thử nghiệm cấp nhà nớc nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh M số: KC-06 Da16 CN KS. Trần Quốc Tế Hà Nội, 2006 Bản thảo viết xong 03/2006 Tài liệu này đợc chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện dự án cấp Nhà nớc, mã số KC-06.DA 16 CN Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN danh sách những ngời tham gia thực hiện dự án TT Họ và tên Học vị Chức vụ Chức danh Cơ quan công tác 1 Trần Quốc Tế Kỹ s N ghiên cứu viên Chủ nhiệm dự án 2 N guyễn Văn Huynh Thạc sỹ N ghiên cứu viên Th ký khoa học 3 Trịnh Minh Đạt Thạc sỹ Nghiên cứu viên Chủ trì đề mục 4 Đào Quốc Hùng Thạc sỹ Nghiên cứu viên Chủ trì đề mục 5 Vũ Thị D Kỹ s Nghiên cứu viên Chủ trì đề mục Viện Vật liệu xây dựng 6 Nguyễn An Thái Kỹ s Phó giám đốc Tham gia thực hiện Xí nghiệp Sứ Lâm Đồng 7 Phạm Thế Đông Cử nhân T rởng phòng RD Tham gia thực hiện Công ty Cổ phần Nam Việt Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN Bảng giải thích các chữ viết tắt, đơn vị đo và từ khóa 1. Các chữ viết tắt: - Mêta cao lanh : MK - Silicafume : SF - Tro bay : FA - Phụ gia công nghệ dạng bột : SFC - Polyvinylalcohol: PVA - Amiăng ximăng: AC - Polyvinylalcohol xi măng: PVA/C - Ximăng: XM - Tỷ lệ Nớc: ximăng N/XM - Mất khi nung: MKN 2. Đơn vị đo: - ppm: Một phần triệu 3. Từ khóa: Mêta cao lanh, ximăng sợi hữu cơ, vữa không co, bê tông chất lợng cao. Bảng giảI thích Các chữ viết tắt, đơn vị và từ khoá 1. Các chữ viết tắt: Me ta cao lanh MK Silicafume SF Tro bay FA Tro trấu RHA Phụ gia khoáng PGK Modul độ lớn của cốt liệu nhỏ Mn Phụ gia công nghệ dạng bột SFC Polyvinylalcohol PVA Amiăng ximăng AC Ximăng XM Tỷ lệ Nớc : Ximăng N/XM Mất khi nung MKN 2. Đơn vị đo: Ppm Một phần triệu 3. Từ khoá: Mêta cao lanh, ximăng sợi hữu cơ, vữa không co, bê tông chất lợng cao. Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN i Mục lục Trang Tóm tắt 1 Lời mở đầu 2 Chơng I: Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nớc 4 1.1. ở nớc ngoài 4 1.1.1. Các tính chất và ứng dụng của cao lanh trong công nghiệp 4 1.1.2. Các loại hình công nghệ chế tạo mêta cao lanh 7 1.2. Trong nớc 12 1.3. Kết luận chơng 14 Chơng II: Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ 15 2.1. Nguyên liệu cao lanh 15 2.1.1. Nguồn cao lanh ở Việt Nam 15 2.1.2. Yêu cầu đối với cao lanh nguyên liệu 16 2.2. Thiết bị 17 2.2.1. Thiết bị nung 17 2.2.2. Thiết bị nghiền 21 2.3. Nghiên cứu hoạt tính MK từ cao lanh A Lới và Trại Mát 22 2.4. Nghiên cứu sản xuất thử 23 2.4.1. Nghiên cứu nung MK trong lò con thoi 23 2.4.2. Nghiên cứu nghiền MK trên máy nghiền công nghiệp 26 2.5. Tính toán hiệu quả kinh tế 28 2.5.1. Tính giá thành sản phẩm 28 2.5.2. Khái toán đầu t 29 2.5.3. Tổng hợp các nhu cầu cho dây chuyền 1.000 tấn/năm 31 2.6. Kết luận chơng 31 Chơng III: Nghiên cứu ứng dụng MK 32 3.1. ứng dụng MK trong sản xuất sản phẩm xi măng sợi hữu cơ 32 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN ii 3.1.1. ứng dụng MK trong SXTN tấm lợp và tấm phẳng PVA/C 32 3.1.2. ứng dụng MK trong SXTN tấm phẳng ximăng sợi rơm 40 3.1.3. ứng dụng MK trong SXTN tấm lợp và tấm phẳng PVA/C khi thay thế một phần sợi PVA bằng bông bazan 40 3.2. ứng dụng MK trong chế tạo vữa không co 42 3.3. ứng dụng MK trong chế tạo bê tông cờng độ cao 43 3.4. Kết luận chơng 51 Kết luận chung và kiến nghị 52 Lời cảm ơn 53 Tài liệu tham khảo 54 Phụ lục I: Danh mục các sản phẩm của dự án Phụ lục II: ý kiến nhận xét của các đơn vị sử dụng sản phẩm của Dự án Phụ lục III: Một số kết quả kiểm định chất lợng sản phẩm của Dự án Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 1 Tóm tắt Dự án này nhằm nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất phụ gia mê ta cao lanh. ứng dụng chính của phụ gia là để làm phụ gia công nghệ dạng bột trong sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ theo phơng pháp xeo. Căn cứ các kết quả nghiên cứu đã đạt đợc và những nội dung khoa học còn tồn tại của giai đoạn RD, dự án đã nghiên cứu mở rộng thêm nguồn nguyên liệu cao lanh, thử nghiệm nung và nghiền cao lanh trên thiết bị công nghiệp. Sản phẩm sản xuất thử đã thể hiện sự ổn định về mặt công nghệ và chất lợng, đáp ứng yêu cầu làm phụ gia công nghệ dạng bột trong sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ theo phơng pháp xeo. Một quy trình công nghệ sản xuất phụ gia mêta cao lanh đã đợc thiết lập. Một bản hớng dẫn sử dụng phụ gia mêta cao lanh trong sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ theo phơng pháp xeo và bê tông chất lợng cao đã đợc biên soạn. Đã chuẩn bị vật t, nguyên liệu để sản xuất 400 tấn sản phẩm và đã sản xuất 300 tấn, đã tiêu thụ 180 tấn, số còn lại sẽ phải kéo dài sang năm 2007. Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 2 Lời Mở đầu Trong sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ, theo phơng pháp xeo không thể thiều thành phẩm phụ gia bột siêu mịn, đợc gọi là phụ gia công nghệ dạng bột (sheet-forming component - SFC). Loại SFC dùng phổ biến nhất là silicafume (SF), những năm gần đây ngời ta đã quan tâm đến Mêta caolanh (MK). Theo quyết định 115/QĐ/TTg ngày 01/ 8/ 2001 của Thủ tớng Chính phủ, từ năm 2004, ở nớc ta sẽ ngừng sản xuất tấm lợp amiăng-ximăng (A/C) và thay thế bằng vật liệu lợp mới. Để thực hiện quyết định này, Bộ Khoa học - Công nghệ đã giao nhiệm vụ cho Viện Công nghệ - Bộ Công nghiệp triển khai nghiên cứu đề tài: Nghiên cứu công nghệ và thiết kế thiết bị sản xuất tấm lợp không amiăng - Mã số KC-06-15. Bộ Xây dựng đã giao cho Viện VLXD triển khai đề tài: Nghiên cứu công nghệ thích hợp sản xuất vật liệu tổ hợp xi măng- polime cốt sợi vô cơ - hữu cơ sử dụng trong xây dựng nhà ở và công trình vùng đất yếu và vùng có động đất Mã số RDN-05-01. Kết quả của 2 đề tài đã chỉ ra khả năng sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ dựa trên hệ thống thiết bị xeo tấm lợp A/C có bổ xung thêm một số thiết bị phụ trợ. Riêng phụ gia SFC, nếu phải sử dụng SF nhập ngoại thì sẽ đẩy giá thành của sản phẩm mới lên cao. Do đó, Bộ KH-CN đã giao nhiệm vụ cho Viện VLXD triển khai dự án sản xuất thử nghiệm KC-06 DA16.CN: Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta caolanh trên cơ sở kết quả nghiên cứu đề tài RD cấp Bộ năm 1997-1998: Nghiên cứu công nghệ sản xuất mêta cao lanh làm phụ gia trong chế tạo bê tông chất lợng cao - Mã số RD-97.25 để tiến tới tổ chức sản xuất SFC trong nớc phục vụ cho phát triển sản xuất các sản phẩm xi măng - sợi hữu cơ. Tuy nhiên, đến tháng 7/2004, xuất phát từ điều kiện thức tế, nên Thủ tớng Chính phủ đã có QĐ 113/QĐ/TTg ngày 20/7/ 2004, cho phép các doanh nghiệp sản xuất tấm lợp A/C đợc tiếp tục sử dụng sợi amiăng có kiểm soát, đồng thời khuyến khích các nhà khoa học và các doanh nghiệp nghiên cứu đa dạng hoá sản phẩm tấm lợp bằng các loại sợi khác. Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 3 Sự thay đổi này đã làm cho dự án sản xuất thử nghiệm: Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh gặp khó khăn rất lớn trong việc tiêu thụ khối lợng sản phẩm sản xuất thử nghiệm theo hợp đồng giao nhiệm vụ giữa Bộ KH- CN với Viện Vật liệu xây dựng cũng nh sự phát triển tiếp tục của sản phẩm này. Trớc tình hình đó, dự án đã tìm các hớng khác để tiêu thụ sản phẩm nh bê tông đầm lăn, bê tông đúc sẵn cờng độ cao, vữa xây dựng đặc chủng, Các đối tợng này có nhiều triển vọng sử dụng khối lợng lớn nhng tại thời điểm kết thúc dự án thì khối lợng tiêu thụ còn rất nhỏ. Bởi vậy, báo cáo tổng kết của dự án tập trung vào các nội dung hoàn thiện công nghệ, xây dựng qui trình sản xuất và hớng dẫn sử dụng mêta caolanh trong sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ, trong vữa và bê tông. Phần tiêu thụ 400 tấn sản phẩm, có thể sẽ phải kéo dài thêm sang 2007. Dự án đã tạo ra 2 sản phẩm mới: Quy trình công nghệ sản xuất mêta cao lanh và Hớng dẫn sử dụng mêta cao lanh trong sản xuất các sản phẩm xi măng sợi hữu cơ, bê tông chất lợng cao. Dự án đã có một số đóng góp mới về giải pháp công nghệ: đã sử dụng mêta cao lanh làm phụ gia công nghệ dạng bột trong sản xuất các sản phẩm ximăng sợi hữu cơ đã đợc thí nghiệm trên dây chuyền công nghiệp. Đã chỉ ra khả năng thay thế các phụ gia công nghệ dạng bột phải nhập ngoại, góp phần chủ động trong cung cấp phụ gia, giá thành sản phẩm thấp hơn. Toàn bộ các nội dung hoàn thiện đã đợc thực hiện trong 24 tháng, bắt đầu từ 01/2004 và kết thúc vào 12/2005 với tổng kinh phí là 2.350 triệu đồng, trong đó hỗ trợ từ ngân sách SNKH 800 triệu đồng, tỷ lệ thu hồi là 80% kinh phí hỗ trợ. Các kết quả nghiên cứu của dự án cũng đã đợc công bố trong một số thông tin trong nớc. [...]... lợng sản phẩm MK sản xuất theo phơng pháp nung bằng lò đứng không ổn định Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 7 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 Hình 1.4: Sơ đồ lò đứng để sản xuất MK [6] 1.1.2.2 Công nghệ gia nhiệt trong lò tầng sôi Công nghệ sấy tầng sôi có thể sử dụng hiệu quả để nung cao lanh Sản phẩm MK đợc sản xuất theo công nghệ. .. tia chớp - Nghiên cứu sản xuất và sử dụng MK ở trong nớc còn ít đợc quan tâm Các thông số công nghệ rút ra trong giai đoạn RD cũng nh những đánh giá về ảnh hởng của MK tới tính chất của vữa, bê tông còn rất hạn chế Việc thực hiện dự án sản xuất thử nghiệm để hoàn thiện công nghệ là cần thiết Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 14 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án... yêu cầu đặt ra, trong đó cao lanh Thạch Khoán có cao hơn một ít so với 2 mỏ còn lại 2.4 Nghiên cứu sản xuất thử 2.4.1 Nghiên cứu nung MK trong lò con thoi Qua kết quả nghiên cứu từ giai đoạn RD và các nghiên cứu hoàn thiện công nghệ nhóm dự án đã tiến hành sản xuất thử 03 đợt trên dây chuyền công nghiệp Thiết bị nung là lò con thoi do trong nớc tự chế tạo, công suất: 5-10 tấn sản phẩm/mẻ.Thiết bị nghiền... đồ quy trình sản xuất MK So với quy trình công nghệ đợc đề xuất ở giai đoạn RD (hình 2.3) quy trình mới này đã hoàn thiện hơn Đã lợc bỏ một số công đoạn, không phải sử dụng phụ gia trợ nghiền do đó quy trình đơn giản hơn, chi phí sản xuất giảm Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 27 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 Cao lanh nguyên liệu... 5,5 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 13 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 Tuy nhiên, các kết quả nêu trên mới ở quy mô phòng thí nghiệm, phạm vi khảo sát còn hẹp : - Đề tài mới nghiên cứu sử dụng duy nhất cao lanh Thạch Khoán để chế tạo MK Để phổ biến công nghệ vào sản xuất cần phải nghiên cứu đánh giá thêm khả năng sử dụng các mỏ cao. .. liệu để sản xuất SP gốm xây dựng Caolanh lọc Yêu cầu kỹ thuật Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 16 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 Từ bảng 2.3 có thể thấy, cao lanh lọc của các cơ sở chế biến nêu trên đều đạt đợc loại 1 theo tiêu chuẩn TCVN 6301:1997 Với hàm lợng caolinit trong cao lanh lọc nh vậy đáp ứng đợc yêu cầu cho sản xuất. .. tia chớp công suất 800 kg/h [14] Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 11 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 1.2 Trong nớc ở nớc ta, cao lanh là nguồn khoáng sản rất phong phú, suốt thập kỷ 70 và một số năm đầu của thập kỷ 80, nhiều nhà khoa học trong nớc đã nghiên cứu chế tạo MK từ cao lanh Thạch Khoán, Tam Dơng làm nguyên liệu sản xuất Zeolít,... các ngành sản xuất giấy, sơn và xuất khẩu Nhu cầu cao lanh giai đoạn 2005-2010 sử dụng trong các lĩnh vực nh sau: sản xuất gạch ốp lát: 1.104.000 tấn, sứ vệ sinh: 26.000 tấn, vật liệu chịu lửa: 72.200 tấn [15] Để làm nguyên liệu sản xuất MK lợng sử dụng cao lanh quá nhỏ so với các lĩnh vực khác nên ngoài mỏ Thạch Khoán dự án chỉ chọn thêm 02 mỏ khác Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN... tông chất lợng cao và xi măng - sợi [8,9,10,11,12] Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 6 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 1.1.2 Các loại hình công nghệ chế tạo Mêta cao lanh Chế độ gia công nhiệt cao lanh bao gồm hai tham số chính là nhiệt độ nung và thời gian nung Hai tham số này lại phụ thuộc vào phơng pháp nung (gia công nhiệt) Dới... trúc tinh thể của caolinit [2] Hình 1.3: Phân bố cỡ hạt và ứng dụng của caolinit [1] Một tính chất quan trọng khác là độ nhớt tơng đối thấp ở tỉ lệ hàm rắn cao, nên cao lanh ứng dụng rất hiệu quả trong sản xuất giấy Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 5 Báo cáo tổng kết khoa học và công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc Tháng 3/2006 Những ứng dụng truyền thống của caolanh đợc tóm tắt . công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 3 Sự thay đổi này đã làm cho dự án sản xuất thử nghiệm: Hoàn thiện công nghệ sản. nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 1 Tóm tắt Dự án này nhằm nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sản xuất phụ gia mê ta cao lanh. ứng dụng chính của phụ gia là để làm phụ gia công nghệ. công nghệ Dự án SX TN cấp Nhà nớc. Tháng 3/2006 Hoàn thiện công nghệ sản xuất mêta cao lanh KC.06.DA.16.CN 7 1.1.2. Các loại hình công nghệ chế tạo Mêta cao lanh Chế độ gia công nhiệt cao