Trang chủ Bằng phát minh, sáng chế • Liên hệ     • Giới thiệu     • Tài liệu hướng dẫn

Chất phụ gia trợ nghiền xi măng BIFI

Cập nhật Thứ tư - 20/01/2016 15:11 In bài viết

1. Tên sáng chế, phát minh, giải pháp:
Chất phụ gia trợ nghiền xi măng BIFI
2. Số bằng,ký hiệu: 1-0005887
3. Thuộc lĩnh vực KH&CN Công nghệ vật liệu mới (Sáng chế)
4. Ngày công bố 25/10/2006
5. Ngày cấp 25/10/2006
6. Chủ sở hữu chính Công ty cổ phần BIFI
7. Tác giả Lê Văn Tri
8. Điểm nổi bật
Sáng chế đề cập đến chất phụ gia trợ nghiền ximăng bao gồm dịch hèm rượu lên men và các thành phần theo tỷ lệ sau đây (% khối lượng): Dịch hèm rượu lên men 20 -45 Dietylene glycol 18 -24 Trietanolamin 18 -26 Triisopropanolamin 8- 10 Trietylen glucol 2- 5 Tetraetylen glycol 3- 5 Etynolamin bậc cao 4- 6 Etylen glycol 2- 4
9. Mô tả về sáng chế, phát minh, giải pháp
Lĩnh vực kỹ thuật được đề cập
Sáng chế đề cập đến lĩnh vực vật liệu xây dựng, cụ thể là đề cập đến chất phụ gia dùng để trợ nghiền clinke trong sản xuất xi măng.
Tình trạng kỹ thuật của sáng chế
Công bố đơn yêu cầu cấp patent châu Âu số EP 0089861 và công bố đơn quốc tế số WO 94/00403 đã đề cập tới các phương pháp nghiền clinke xi măng Pooclan với các chất phụ gia vô cơ và chất khử nước hữu cơ. Theo công bố đơn quốc tế nêu trên, nước cũng được thêm vào buồng nghiền cuối cùng để điều chỉnh nhiệt độ.
Do quá trình hấp thụ vật lý và hoá học của các phân tử chất khử nước lên các hạt clinke, nên xi măng ở dạng bột mịn thu được sẽ cần ít nước hơn và lại có độ bền cao hơn so với xi măng Pooclan tiêu chuẩn. Một nhược điểm quan trọng của phương pháp này là khó kiểm soát được mức độ phản ứng giữa clinke Pooclan và chất khử nước, phản ứng này có thể trực tiếp làm cho các tính chất của xi măng thành phẩm không ổn định.
Cồng bố Đơn yêu cầu Bằng độc quyền sáng chế Việt Nam số 4152 ngày 27.03.2000 đề cập tới phương pháp xử lý clinke xi măng bằng cách nghiền clinke trong máy nghiền dạng ống trong khi đồng thời nạp nước, thạch cao và còn có thể là chất khử nước vào máy nghiền. Theo công bố này, nước có độ pH nằm trong khoảng từ 9 tới 13 và được phun vào máy nghiền trong khi nghiền clinke. Theo một phương án được ưu tiên, phần chất độn mịn và/hoặc chất khử nước được trộn với nước có độ pH cao bên trên để tạo ra huyền phù đặc, huyền phù này được phun trong quá trình nghiền cùng với chất độn mịn và/hoặc chất khử nước ở trạng thái khô.
Nhược điểm của phương pháp này là việc áp dụng trong thực tế sẽ phức tạp vì nước phun vào được điều chỉnh độ pH đến khoảng từ 9 tới 13 bằng cách điện phân nhờ dòng điện một chiều chạy qua nước thường với cường độ dòng điện là l,75A/dm3 và điện áp là 380V trong thời gian là hai phút.
Bản chất kỹ thuật của sáng chế
Mục đích của sáng chế là làm giảm chi phí năng lượng, tăng độ mịn và độ bền của xi măng.
Để đạt mục đích nêu trên, sáng chế đề xuất chất phụ gia trợ nghiền ximăng BIFI chứa dịch hèm rượu đã được tiếp tục lên men (sau đây gọi là dịch hèm rượu lên men) nhờ các chủng vi sinh vật sinh tổng hợp các chất hoạt động bề mặt như: butadiol-2,3; butadiol-1,4; butadiol-1,3, V.V., làm nguyên liệu chính.
Theo một khía cạnh, sáng chế đề cập đến chất phụ gia trợ nghiền ximăng bao gồm dịch hèm rượu lên men và các thành phần dưới đây theo tỷ lệ sau đây (% khối lượng):
Dịch hèm rượu lên men 20-45
Dietylen glycol 18-22 Trietanolamin 18-26 Triisopropanolamin 8-10
Trietylen glucol 2-5
Tetraetylen glycol 3-5
Etynolamin bậc cao 4-6
Etylen glycol 2-4
Mô tả chi tiết sáng chế
Chất phụ gia trợ nghiền ximăng BIFI được sản xuất như sau.
Nguyên liệu để sản xuất chất phụ gia trợ nghiền ximăng bao gồm:
Dịch hèm rượu lên men, dietylen glycol, etylen glycol, tetraetylen glycol, trietanolamin, etanolamin bậc cao, trietylen glycol, triisopropanolamin, V.V.. Các nguyên liệu này được chuẩn bị như sau:
- Dịch hèm rượu lên men: Dịch hèm rượu lên men thu được bằng hai phương pháp
Phương pháp 1: Dịch hèm rượu có nồng độ nằm trong khoảng từ 25 đến 30° bomê được bổ sung vi sinh vật sinh tổng hợp các chất hoạt động bề mặt, Bacillus polymyxa, vào theo tỷ lệ giữa vi sinh vật và dịch hèm rượu là 1:10 để tiếp tục lên men dịch hèm rượu. Tiến hành lên men ở nhiệt độ trong phòng trong thời gian từ 96 đến 120 giờ để thu được dịch hèm rượu lên men.
Phương pháp 2: Có thể sản xuất dịch hèm rượu bằng phương pháp sau: rỉ đường được xử lý bằng nhiệt ở nhiệt độ 100°c, sau đó pha loãng tới nồng độ đường nằm trong khoảng từ 15 đến 18°. Bổ sung 0,2 - 0,5% (NH4)2SO4 và 0,2 - 0,5% KH2PO4, chỉnh độ pH để nằm trong khoảng từ 4,5 đến 4,8 bằng HCl hoặc H2SO4. Sau đó, lên men rượu nhờ chủng nấm men Sacharomyces cerevisiae, tỉ lệ giống là 1:10; sau khoảng 72 đến 90 giờ lên men, chưng cất để thu được rượu cồn. Dịch thải (dịch hèm rượu) được cô ở nhiệt độ nằm trong khoảng từ 70 đến 80°c trong chân không tới khi nồng độ của dịch đạt khoảng từ 25 đến 30° bomê. Tiếp tục lên men dịch hèm rượu bằng vi sinh vật, chủng Bacillus polymyxa, tỉ lệ giữa vi sinh vật và dịch hèm rượu là 1:10, thời gian lên men nằm trong khoảng từ 90 đến 120 giờ để thu được các chất hoạt động bề mặt.
Các hóa chất: dietylen glycol, etylen glycol, tetraetylen glycol, trietanolamin, etanolamin bậc cao, trietylen glycol, triisopropanolamin, V.V., là các loại có bán trên thị trường. Các hoá chất này có tác dụng tạo ra phản ứng oxy hoá khử mạnh với clinke.
Chất phụ gia trợ nghiền ximăng được sản xuất như sau:
Dịch hèm rượu lên men thu được trên đây được trộn với dietylen glycol, etylen glycol, tetraetylen glycol, trietanolamin, etanolamin bậc cao, trietylen glycol, và triisopropanolamin theo tỷ lệ thành phần nêu trên trong thùng inoc, khuấy đều trong khoảng thời gian từ 15 đến 20 phút, ở nhiệt độ 25°c. Chất phụ gia trợ nghiền ximăng BIFI có màu nâu đen, độ pH = 7,5 - 8,0; trọng lượng riêng (g/cm2): 1,1-1,2; độ nhớt (Cps): 6,5-7,0; hàm lượng chất không bay hơi (%): 35-36. Sản phẩm này được đóng chai, can hoặc thùng phuy. Thời gian bảo quản từ khi sản xuất tới khi sử dụng là 2 năm.
Chất phụ gia trợ nghiền ximăng được sử dụng bằng cách phun trực tiếp vào clinke trước khi đưa vào máy nghiền theo tỷ lệ nằm trong khoảng 1 đến 5 phần vạn chất phụ gia so với khối lượng clinke.
Ví dụ thực hiện sáng chế
Ví dụ 1: Sản xuất chất phụ gia trợ nghiền xi măng BIFI
a) Từ dịch hèm rượu
45kg dịch hèm rượu có nồng độ nằm trong khoảng từ 25 đến 30° bomê được bổ sung vi sinh vật sinh tổng hợp các chất hoạt động bề mặt, Bacillus polymyxa, tỷ lệ giữa vi sinh vật và dịch hèm rượu là 1:10, thời gian lên men nằm trong khoảng từ 90 đến 120 giờ. Bổ sung vào dịch hèm lên men thu được 18kg dietylen glycol, 18kg trietanolamin, 8kg triisopropanolamin, 2kg trietylen glycol, 3kg tetraetylen glycol, 4kg etanolamin bậc cao và 2kg etylen glycol. Khuấy đều, thu được 100kg chất phụ gia trợ nghiền xi măng BIFI mầu nâu đen có mùi đặc trưng, đóng chai, can hoặc thùng phuy. Có thể sử dụng được ngay hoặc được bảo quản lâu dài 2 năm trong điều kiện bình thường.
b) Từ rỉ đường
250kg rỉ đường được xử lý nhiệt ở 100°c trong thời gian 5 phút, sau đó pha loãng với nước thường tói 1000 lít. Tiếp theo, bổ sung vào dung dịch này 2kg (NH4)2SO4 và 3kg KH2SO4 và điều chỉnh độ pH = 4,5 bang H2SO4. Sau khi khuấy đều cho tan hết, dung dịch rỉ đường được lên men vi sinh nhờ Sacharomyces cerevisiac, tỉ lệ giữa vi sinh vật và dung dịch này là 1:10, thời gian lên men 72-90 giờ. Sau khi lên men chưng cất rượu thu được 64 lít rượu và phần thải (dịch hèm rượu). Dịch hèm rượu được cô ở nhiệt độ nằm trong khoảng từ 70 đến 80°c trong chân không tới khi nồng độ của dịch đạt khoảng từ 25 đến 30° bomê. Công đoạn sản xuất phụ gia được tiến hành như phần (a) trên đây.
Ví dụ 2: Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng BIFI đối với quá trình nghiền clinke xi măng
(a) Phương pháp kiểm tra
Kiểm tra, đánh giá hiệu quả tác dụng nhanh của chất phụ gia qua các thử nghiệm nghiền clinke xi măng trên máy nghiền 2 ngăn 10kg/mẻ. Các thử nghiệm này được tiến hành như sau.
Cho vào ngăn đối chứng và ngăn thử nghiệm 5kg clinke và các nguyên liệu phụ để sản xuất ximăng. Sau đó, ngăn thử nghiệm được phun thêm 5g chất phụ gia trợ nghiền được pha loãng trong 50ml nước thường. Kiểm tra ảnh hưởng của chất phụ gia đến tốc độ nghiền mịn của xi mãng qua việc đánh giá độ mịn theo lượng còn lại trên sàng N008. Việc xác định tốc độ nghiền mịn trên máy nghiền 2 ngăn 10kg/mẻ được thực hiện đồng thời với 2 mẫu thí nghiệm trên 2 ngăn. Thử nghiệm này được thực hiện 2 lần bằng cách đảo ngăn. Trong mỗi mẻ thử nghiệm nghiền tại các thời gian quy định dừng máy lấy mẫu kiểm tra độ mịn trên sàng N008, lấy kết quả trung bình của các lần thử nghiệm. Các mẫu xi măng nghiền sau 50 phút được gom lại để kiểm tra các tính năng cơ lý khác nhau.
(b) Khảo sát ảnh hưởng của chất phụ gia BIFI đến hiệu quả của quá trình nghiền xi măng
Bảng 1: Ảnh hưởng của phụ gia BIFI đến độ mịn của xi măng TT
Tỉ lệ phụ gia BIFI
Độ mịn (% trên sàng N008) sau thời gian nghiền 30' 35' 40' 45' 50' 0 0 24 17 11 7,5 4,5 1 0,02 19,2 12,4 8,8 4,6 2,7 2 0,04 18,6 12 8,4 4,3 2,3 3 0,06 18 11,7 7,9 4,2 2,3
Qua bảng 1 cho thấy chất phụ gia BIFI có tác dụng tốt lên quá trình nghiền mịn xi măng. Để xi măng có lượng còn lại trên sàng là 11 - 12% mẫu không sử dụng phụ gia phải nghiền trong 40 phút trong khi mẫu có chất phụ gia BIFI với nồng độ 0,02% chỉ nghiền trong 35 phút. Còn để xi măng có lượng còn lại trên sàng 4,5 - 4,6% mẫu không sử dụng chất phụ gia phải nghiền trong 50 phút, trong khi đó mẫu có chất phụ gia BIFI 0,02% nghiền trong 45 phút.
Ví-dụ 3: Ảnh hưởng của việc sử dụng chất phụ gia trợ nghiền BIFI đến các tính chất cơ lý của mẫu xi măng
(a) Ảnh hướng của chất phụ gia BIFI đến độ linh động của xi măng
Độ linh động của xi măng được xác định bằng phương pháp đo đường kính chảy tỏa trung bình của mẫu xi mãng khi rút côn. Rót xi măng đầy côn có kích thước: DLớn = 63mm, DNhỏ = 35mm, h = 60mm, lấy dao gạt phẳng, rút côn theo phương thẳng đứng, đo đường kính chảy toả trung bình, làm nhiều lần lấy kết quả trung bình.
Bảng 2: Ảnh hưởng của chất phụ gia BIFI đến độ linh động và độ kị ẩm của xi măng

Kết quả nêu trong bảng 2 cho thấy khi sử dụng chất phụ gia BIFI xi măng có độ linh động cao hơn so với mẫu đối chứng. Đường kính chảy toa của các mẫu có chất phụ gia lớn hơn so với mẫu đối chứng không có chất phụ gia (96mm) và tỉ lệ thuận với nồng độ chất phụ gia sử đụng.
(b) Ảnh hưởng của chất phụ gia BIFI đến độ kị ẩm của xi măng
Độ kị ẩm của xi măng được xác định theo phương pháp đo thời gian (giây)trung bình thấm ráo giọt nước rơi từ Burret cách đều bể mặt mẫu xi măng được gạt phẳng trên đĩa cân. Mỗi mẫu làm ít nhất 5 lần, lấy kết quả trung bình.
Kết quả khảo sát ảnh hưởng của chất phụ gia BIFI lên độ kị ẩm của xi măng được trình bày trong bảng 2. Khỉ sử dụng chất phụ gia độ kị ẩm của xi măng tăng lên đáng kể điều này cho thấy chất phụ gia BIFI có tác dụng kị ẩm cho xi măng, Khả năng kị ẩm tỷ lệ thuận với nồng độ chất phụ gia: Tỉ lệ chất phụ gia/xi măng càng tăng độ kị ẩm càng tăng.
(c) Ảnh hưởng của chất phụ gia xi măng BIFI đến các tính chất cơ lý xi măng
Các tính chất cơ lý xi măng được xác định theo TCVN.
Kết quả thử nghiệm (bảng 3) cho thấy khi sử dụng chất phụ gia BIFI không có ảnh hưởng xấu đến các tính năng cơ lý của xi măng, ngược lại với tỉ lệ sử dụng từ 0,02 đến 0,04%, độ bền nén của mẫu xi măng có phần tăng cao hơn so với mẫu đối chứng. Cường độ nén của mẫu xi măng ở 3 và 7 ngày tuổi của các mẫu có chất phụ gia cao hơn so với mẫu đối chứng không có chất phụ gia. Điều này có thể giải thích bởi độ mịn của mẫu có chất phụ gia cao hơn. Khi sử dụng tỉ lệ chất phụ gia đến 0,06%, độ bền nén của mẫu xi măng có xu hướng giảm, điều này phù hợp với cơ chế và quy luật hoạt động của các chất phụ gia hoạt động bề mặt. Như vậy tỉ lệ chất phụ gia BIFI thích hợp có tác dụng làm chất phụ gia trợ nghiền cho xi măng nằm trong khoảng từ 0,02 đến 0,04% không ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của xi măng.
Bảng 3: Ảnh hưởng của chất phụ gia BIFI đến các tính chất cơ lý của xi măng

Bảng 3 còn cho thấy chất phụ gia BIFI không có ảnh hưởng đáng kể đến thời gian ninh kết của xi măng.
Bảng này còn cho thấy các mẫu có chất phụ gia BIFI trong cùng thời gian nghiền là 50 phút có tỷ diện Blaine cao hơn so với mẫu đối chứng, điều này chứng tỏ hiệu quả nghiền mịn xi măng khi sử dụng chất phụ gia. Tất cả các mẫu nghiên cứu trên khi có chất phụ gia và không có chất phụ gia đều có độ ổn định thể tích đạt tiêu chuẩn xi măng.
Những lợi ích có thể đạt được
Việc sử dụng chất phụ gia trợ nghiền xi măng BIFI giúp cho các nhà máy sản xuất xi măng:
Tăng hiệu quả nghiền xi măng từ đó tăng sản lượng nghiền, tăng độ mịn và độ bền của xi măng, tiết kiệm năng lượng, làm giảm giá thành của quá trình nghiền từ đó làm giảm giá thành sản xuất xi măng xuống 10 - 15%.
Tăng độ linh động và độ kỵ ẩm của xi măng. Giảm sự vón cục và tăng độ chảy của xi măng.
Tăng độ bền nén cho những sản phẩm xi măng trong thời gian dài, tạo ra xi măng chất lượng cao hơn.
Khi cỡ hạt xi măng đã đạt tiêu chuẩn, việc thêm chất phụ gia trợ nghiền xi măng BIFI sẽ làm tăng cả độ bền lúc đầu và lâu dài nhằm sản xuất loại xi măng có chất lượng cao hơn.
10. Nội dung có thể chuyển giao
11. Thị trường ứng dụng
12. Hình ảnh minh họa
In bài viết
Các phát minh, sáng chế khác
 
Banner
Banner home right