Nghiên ứu hế tạo hất kết dính thạh ao hỗn hợp ường độ ao và hịu nướ trên ơ sở phế thải phosphogypsum

Tài liệu nghiên cứu Nghiên ứu hế tạo hất kết dính thạh ao hỗn hợp ường độ ao và hịu nướ trên ơ sở phế thải phosphogypsum, tổng hợp lý thuyết và thực hành, cung cấp kiến thức

• Tác giả: Nguyễn Thế Hân
• Người hướng dẫn: TS. Bùi Danh Đại
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học
• Đề tài: Nghiên Cứu Chế Tạo Chất Kết Dính Thạch Cao Chịu Nước Từ Phế Thải Phosphogypsum
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• MỞ ĐẦU
• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT, KÝ HIỆU
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ
• PHẦN MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI
• 1.1. Khái niệm về chất kết dính thạch cao
• 2. CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU SỬ DỤNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Nguyên liệu sử dụng trong nghiên cứu
• 2.2. Phân thải phosphogypsum (PG)
• 2.3. Phụ gia siêu dẻo PCE
• 2.4. Quy trình thí nghiệm
• 2.4.1. Quy trình thí nghiệm chế tạo nhũ tương gia công nhiệt phân thải phosphogypsum và hỗn hợp phân thải phosphogypsum + bột phụ gia
• 2.4.2. Quy trình thí nghiệm đánh giá tính chất của chất kết dính anhydrite
• 2.4.3. Quy trình thí nghiệm đánh giá tính chất của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• 2.4.4. Quy trình thí nghiệm đánh giá khả năng nén của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• 2.4.5. Quy trình thí nghiệm đánh giá phụ gia siêu dẻo tại tính chất của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• 2.4.6. Quy trình thí nghiệm đánh giá khả năng hóa mềm của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
• 3.1. Nghiên cứu chế tạo nhũ tương gia công nhiệt phân thải phosphogypsum và hỗn hợp phân thải phosphogypsum + bột phụ gia
• 3.2. Nghiên cứu đánh giá tính chất của chất kết dính anhydrite
• 3.3. Nghiên cứu đánh giá tính chất của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• 3.4. Nghiên cứu đánh giá phụ gia siêu dẻo tại tính chất của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• 3.5. Nghiên cứu đánh giá khả năng hóa mềm của chất kết dính thạch cao hỗn hợp
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Chất Kết Dính Thạch Cao Ưu Điểm

Chất kết dính thạch cao là vật liệu xây dựng quan trọng, nổi bật với khả năng đông kết nhanh và ít co ngót. Ưu điểm này giúp tiết kiệm thời gian thi công và giảm thiểu rủi ro nứt vỡ. Thạch cao còn có khả năng chịu lửa tương đối, thích hợp cho các công trình yêu cầu an toàn cháy nổ. Điểm đặc biệt, quy trình sản xuất chất kết dính thạch cao đơn giản, tiêu thụ ít năng lượng và thải ra lượng CO2 thấp, thân thiện với môi trường. Sản phẩm từ thạch cao có thể tái chế nhiều lần, thể hiện tính bền vững cao. Tuy nhiên, tính chất thạch cao chịu nước còn hạn chế là một nhược điểm lớn. Nghiên cứu tìm cách khắc phục nhược điểm này là rất quan trọng. Theo tài liệu, hệ số hóa mềm của đá thạch cao chỉ đạt khoảng 0,35-0,45, cho thấy độ bền nước thấp.

1.1. Các Loại Thạch Cao Xây Dựng Phổ Biến Hiện Nay

Thạch cao xây dựng, thạch cao khan, và thạch cao nhân tạo là các loại chính. Thạch cao tự nhiên chứa chủ yếu muối canxi sulfat dihydrat (CaSO4.2H2O). Đá anhydrite chứa chủ yếu muối canxi sulfat khan (CaSO4). Thạch cao nhân tạo, chủ yếu từ phế thải công nghiệp như phosphogypsum, cần được xem xét tái chế. Tái chế phế thải phosphogypsum thành vật liệu xây dựng là một hướng đi bền vững. Cần nghiên cứu để tận dụng hiệu quả nguồn tài nguyên này.

1.2. Ứng Dụng Thạch Cao Chịu Nước Tiềm Năng Phát Triển

Mặc dù có nhược điểm về độ bền nước, thạch cao vẫn có nhiều ứng dụng tiềm năng. Khả năng cách âm, cách nhiệt tốt, cùng với trọng lượng nhẹ giúp thạch cao được ưa chuộng trong xây dựng dân dụng và công nghiệp. Phát triển quy trình sản xuất thạch cao chịu nước sẽ mở rộng ứng dụng của vật liệu này. Nghiên cứu các phụ gia cho thạch cao chịu nước là một hướng đi quan trọng để cải thiện độ bền và khả năng chống thấm.

II. Thách Thức Xử Lý Phế Thải Phosphogypsum Giải Pháp

Việt Nam có lượng lớn phế thải phosphogypsum từ các nhà máy sản xuất phân bón DAP. Lượng phế thải này tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được xử lý đúng cách. Phế thải phosphogypsum chứa nhiều chất độc hại như axit H2SiF6, H2SO4, H3PO4, các muối kim loại nặng và thậm chí cả chất phóng xạ. Việc lưu trữ phế thải phosphogypsum không kiểm soát có thể gây ô nhiễm nguồn nước và đất. Theo luận văn, nhà máy DAP Đình Vũ phát sinh khoảng 750.000 tấn phosphogypsum mỗi năm và đến cuối năm 2016, lượng tồn đã lên tới trên 4 triệu tấn. Cần có giải pháp xử lý phosphogypsum triệt để và bền vững.

2.1. Ảnh Hưởng Môi Trường Của Phosphogypsum

Ảnh hưởng môi trường của phosphogypsum là vấn đề cấp bách. Các chất độc hại có thể ngấm vào đất và nước, gây ô nhiễm nghiêm trọng. Các kim loại nặng có thể tích tụ trong chuỗi thức ăn, gây hại cho sức khỏe con người. Nghiên cứu giải pháp xử lý chất thải phosphogypsum là cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và cộng đồng.

2.2. Các Hướng Xử Lý Phế Thải Phosphogypsum Trên Thế Giới

Trên thế giới, nhiều nghiên cứu đã tập trung vào tái chế phosphogypsum thành vật liệu xây dựng. Một số công nghệ đã được áp dụng để sản xuất xi măng, tấm thạch cao, và vật liệu san lấp. Các phương pháp này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra giá trị kinh tế. Việt Nam cần học hỏi kinh nghiệm quốc tế và phát triển công nghệ tái chế phosphogypsum phù hợp.

2.3. Tiềm Năng Ứng Dụng Trong Kinh Tế Tuần Hoàn

Việc tái chế phosphogypsum phù hợp với mô hình kinh tế tuần hoàn, biến chất thải thành nguồn tài nguyên. Sử dụng phosphogypsum làm nguyên liệu cho sản xuất vật liệu xây dựng giúp giảm sự phụ thuộc vào khai thác tài nguyên tự nhiên, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và thúc đẩy sự phát triển bền vững.

III. Phương Pháp Chế Tạo Chất Kết Dính Thạch Cao Chịu Nước

Nghiên cứu tập trung vào việc chế tạo chất kết dính thạch cao chịu nước từ phế thải phosphogypsum thông qua quá trình gia công nhiệt và phối trộn với các phụ gia. Mục tiêu là tạo ra sản phẩm có cường độ nén cao (≥ 40 N/mm2) và hệ số hóa mềm tốt (≥ 0.75). Quá trình nghiên cứu bao gồm khảo sát chế độ gia công nhiệt phế thải phosphogypsum, đánh giá ảnh hưởng của các phụ gia như clinker xi măng, silica fume, và phụ gia siêu dẻo đến tính chất của chất kết dính thạch cao.

3.1. Gia Công Nhiệt Phế Thải Phosphogypsum

Quá trình gia công nhiệt phế thải phosphogypsum là bước quan trọng để loại bỏ nước và các tạp chất. Nhiệt độ và thời gian nung ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Cần xác định chế độ gia công nhiệt tối ưu để tạo ra chất kết dính thạch cao có hoạt tính cao và khả năng liên kết tốt. DTA được sử dụng để phân tích và xác định các biến đổi pha trong quá trình nung.

3.2. Sử Dụng Phụ Gia Clinker Xi Măng và Silica Fume

Clinker xi măng và silica fume được sử dụng như phụ gia để cải thiện tính chất thạch cao chịu nước. Clinker xi măng cung cấp các khoáng chất có khả năng thủy hóa, tạo liên kết bền vững. Silica fume tăng cường độ đặc chắc và khả năng chống thấm. Tỷ lệ phối trộn phụ gia cần được tối ưu hóa để đạt hiệu quả cao nhất.

3.3. Vai Trò Của Phụ Gia Siêu Dẻo PCE

Phụ gia siêu dẻo (PCE) giúp giảm lượng nước cần thiết để tạo hỗn hợp vữa, từ đó tăng cường độ và giảm độ rỗng của chất kết dính thạch cao. PCE cũng cải thiện khả năng thi công và độ dẻo của hỗn hợp. Hàm lượng PCE cần được kiểm soát chặt chẽ để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình đông kết.

IV. Kết Quả Nghiên Cứu và Thảo Luận Thạch Cao Chịu Nước

Nghiên cứu đã thành công trong việc chế tạo chất kết dính thạch cao chịu nước từ phế thải phosphogypsum với các tính chất cơ lý đáp ứng yêu cầu. Quá trình gia công nhiệt và phối trộn phụ gia đóng vai trò then chốt. Kết quả cho thấy việc sử dụng clinker xi măng và silica fume giúp tăng cường độ nén và cải thiện độ bền nước của chất kết dính thạch cao. Phụ gia siêu dẻo giúp giảm lượng nước nhào trộn và tăng cường độ đặc chắc.

4.1. Ảnh Hưởng Của Đá Vôi Đến Tính Chất CKD Anhydrite

Nghiên cứu hàm lượng đá vôi ảnh hưởng đến chất lượng chất kết dính anhydrite. Đá vôi có ảnh hưởng đến thời gian đông kết và cường độ nén của chất kết dính. Cần xác định hàm lượng đá vôi tối ưu để đảm bảo tính chất cơ lý tốt nhất của sản phẩm.

4.2. Ảnh Hưởng Clinker và Silica Fume

Ảnh hưởng của clinker xi măng và silica fume đến chất lượng chất kết dính thạch cao hỗn hợp cũng được khảo sát. Tỷ lệ phối trộn clinker và silica fume có tác động đáng kể đến cường độ nén, thời gian đông kết và hệ số hóa mềm của chất kết dính. Cần tối ưu hóa tỷ lệ này để đạt được các chỉ tiêu kỹ thuật mong muốn.

4.3. Tác Động Phụ Gia Siêu Dẻo Đến Chất Kết Dính

Phụ gia siêu dẻo ảnh hưởng đến tính chất của chất kết dính thạch cao, giúp cải thiện cường độ nén và khả năng chống thấm. Tỷ lệ pha trộn phụ gia siêu dẻo ảnh hưởng đến lượng nước tiêu chuẩn và tính chất cuối cùng của vật liệu

V. Ứng Dụng Thực Tiễn và So Sánh Vật Liệu

Chất kết dính thạch cao hỗn hợp chế tạo từ phế thải phosphogypsum có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong sản xuất vật liệu xây dựng như tấm thạch cao, vữa xây trát, và các sản phẩm trang trí. So với các vật liệu truyền thống, chất kết dính thạch cao chịu nước có ưu điểm về trọng lượng nhẹ, khả năng cách âm cách nhiệt, và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để cải thiện độ bền và khả năng chống thấm lâu dài.

5.1. So Sánh Với Các Vật Liệu Khác

So sánh thạch cao chịu nước và các vật liệu khác như xi măng, gạch, gỗ sẽ làm nổi bật ưu điểm và nhược điểm của từng loại. Giá thành sản xuất thạch cao chịu nước cần cạnh tranh để vật liệu này có thể thay thế các vật liệu truyền thống trong nhiều ứng dụng.

5.2. Ứng Dụng Tiềm Năng Trong Xây Dựng Xanh

Thạch cao chịu nước có thể đóng góp vào vật liệu xây dựng xanh. Khả năng tái chế, giảm thiểu lượng khí thải carbon, trọng lượng nhẹ, chi phí thấp sẽ giúp nó có ưu thế.

VI. Kết Luận và Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Tương Lai

Nghiên cứu đã chứng minh khả năng chế tạo chất kết dính thạch cao chịu nước từ phế thải phosphogypsum. Việc ứng dụng chất thải từ ngành phân bón vào xây dựng giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và thúc đẩy phát triển bền vững. Hướng phát triển tiếp theo là nghiên cứu các công nghệ xử lý phế thải phosphogypsum hiệu quả hơn, tối ưu hóa quy trình sản xuất, và mở rộng ứng dụng của chất kết dính thạch cao trong nhiều lĩnh vực.

6.1. Tối Ưu Hóa Quy Trình Sản Xuất CKD

Hướng nghiên cứu bao gồm tối ưu hóa chế độ gia công nhiệt, lựa chọn phụ gia phù hợp, và kiểm soát chất lượng nguyên liệu. Các công nghệ mới như nghiền siêu mịn, kích hoạt cơ học có thể được áp dụng để cải thiện tính chất của chất kết dính.

6.2. Nghiên Cứu Tính Bền Vững Lâu Dài

Các chỉ tiêu cần nghiên cứu là độ bền, khả năng chống ăn mòn và tuổi thọ của chất kết dính. Nghiên cứu cũng cần tập trung vào đánh giá tác động môi trường của quy trình sản xuất và sử dụng chất kết dính.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Phosphogypsum (PG) là phế thải công nghiệp phát sinh từ quá trình sản xuất axit photphoric, với sản lượng toàn cầu ước tính khoảng 100-280 triệu tấn mỗi năm. Tại Việt Nam, lượng phosphogypsum thải ra cũng rất lớn, chủ yếu tập trung tại các nhà máy sản xuất phân bón DAP như Đình Vũ, Hải Phòng. Việc xử lý và tái chế phosphogypsum là vấn đề cấp thiết nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tận dụng nguồn nguyên liệu giá trị. Chất kết dính thạch cao (CKD) là vật liệu xây dựng phổ biến, có ưu điểm là đông kết nhanh, không co ngót và thân thiện môi trường. Tuy nhiên, CKD truyền thống có cường độ thấp và khả năng chịu nước kém, hạn chế ứng dụng trong xây dựng hiện đại.

Mục tiêu nghiên cứu là chế tạo chất kết dính thạch cao hỗn hợp có cường độ cao và khả năng chịu nước tốt dựa trên phế thải phosphogypsum, kết hợp với các phụ gia khoáng và siêu dẻo nhằm nâng cao tính chất cơ lý. Nghiên cứu tập trung vào việc gia công nhiệt phosphogypsum, phối liệu với đá vôi, clinker xi măng, silica fume và phụ gia siêu dẻo PCE để tạo ra chất kết dính anhydrite và hỗn hợp thạch cao cải tiến. Phạm vi nghiên cứu thực hiện tại phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội trong năm 2019.

Ý nghĩa nghiên cứu thể hiện ở việc tận dụng phế thải phosphogypsum làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng thân thiện, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời nâng cao chất lượng vật liệu xây dựng với cường độ nén đạt khoảng 25 MPa và hệ số hóa mềm từ 0,35 đến 0,45. Kết quả nghiên cứu góp phần mở rộng ứng dụng phosphogypsum trong ngành xây dựng và phát triển công nghệ xử lý phế thải hiệu quả.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Lý thuyết kết dính thạch cao: Chất kết dính thạch cao chủ yếu là canxi sulfat hemihydrat (CaSO4·0.5H2O) và anhydrite (CaSO4), có tính chất đông kết nhanh, không co ngót, chịu nước kém. Sự chuyển hóa giữa các pha này ảnh hưởng đến tính chất cơ lý của vật liệu.

• Mô hình hóa học của quá trình thuỷ hóa và đông kết: Quá trình thuỷ hóa canxi sulfat hemihydrat tạo thành canxi sulfat dihydrat (CaSO4·2H2O) với sự giải phóng nhiệt và thay đổi cấu trúc tinh thể, ảnh hưởng đến thời gian đông kết và cường độ nén.

• Khái niệm về chất kết dính hỗn hợp ba thành phần: Hỗn hợp thạch cao - clinker xi măng - puzolan nhằm cải thiện tính chất cơ lý và khả năng chịu nước của chất kết dính, trong đó puzolan đóng vai trò hoạt hóa khoáng, tăng cường độ bền lâu dài.

• Thuật ngữ chuyên ngành: Phosphogypsum (PG), chất kết dính thạch cao (CKD), anhydrite, silica fume (SF), phụ gia siêu dẻo polycarboxylate ether (PCE), clinker xi măng, hệ số hóa mềm, cường độ nén, thời gian đông kết.

Phương pháp nghiên cứu

• Nguồn dữ liệu: Nguyên liệu chính là phế thải phosphogypsum thu thập từ nhà máy phân bón DAP Đình Vũ, đá vôi, clinker xi măng Hải Phòng, silica fume và phụ gia siêu dẻo PCE.

• Phương pháp phân tích: Sử dụng phân tích hóa học (XRF), phân tích nhiệt (DTA, TGA), đo nhớt bằng nhớt kế Suttard, xác định thời gian đông kết bằng dụng cụ Vicat theo tiêu chuẩn GOST 23789-79, đo cường độ nén mẫu viên ép thủy lực theo TCVN 6016:2011.

• Quy trình thí nghiệm: Gia công nhiệt phosphogypsum ở nhiệt độ 950°C để chuyển hóa thành anhydrite, phối liệu với đá vôi, clinker, silica fume và phụ gia siêu dẻo theo các tỷ lệ khác nhau. Mẫu viên được tạo hình bằng máy ép thủy lực, nung và nghiền bi rung để tạo chất kết dính anhydrite và hỗn hợp thạch cao cải tiến.

• Cỡ mẫu và chọn mẫu: Mẫu phosphogypsum được lấy từ bãi thải chính của nhà máy DAP Đình Vũ, các nguyên liệu phối trộn được chuẩn bị theo tỷ lệ xác định nhằm đánh giá ảnh hưởng từng thành phần đến tính chất vật liệu.

• Timeline nghiên cứu: Thực hiện trong năm 2019 tại phòng thí nghiệm Vật liệu xây dựng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, bao gồm các giai đoạn thu thập nguyên liệu, gia công nhiệt, phối liệu, thử nghiệm tính chất cơ lý và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Gia công nhiệt phosphogypsum tạo anhydrite chất lượng cao: Nung phosphogypsum ở 950°C chuyển hóa thành canxi sulfat khan (anhydrite) với hàm lượng CaSO4 đạt khoảng 83,44%. Mẫu anhydrite thu được có thời gian đông kết từ 15 đến 30 phút, cường độ nén đạt 20 MPa sau 28 ngày (Bảng 3-1).

2. Ảnh hưởng hàm lượng đá vôi đến tính chất chất kết dính anhydrite: Khi tăng hàm lượng đá vôi trong phối liệu từ 0% đến khoảng 10%, cường độ nén của chất kết dính anhydrite tăng từ 15 MPa lên 25 MPa, thời gian đông kết giảm 20%. Đá vôi đóng vai trò kích hoạt khoáng, cải thiện cấu trúc mạng tinh thể (Bảng 2-12, Hình 3-6).

3. Tác động của clinker xi măng và silica fume: Phối trộn clinker và silica fume với tỷ lệ thích hợp (khoảng 15% clinker, 5% silica fume) làm tăng cường độ nén chất kết dính thạch cao hỗn hợp lên 30%, đồng thời giảm lượng nước tiêu chuẩn cần thiết khoảng 10% nhờ hiệu ứng hoạt hóa khoáng và tăng tính dẻo của hỗn hợp (Bảng 3-3, Hình 3-10, Hình 3-11).

4. Phụ gia siêu dẻo PCE cải thiện tính công tác và cường độ: Thêm phụ gia PCE với hàm lượng 0,5% đến 1% làm giảm lượng nước tiêu chuẩn từ 0,45 xuống 0,35, tăng cường độ nén lên 35 MPa, đồng thời kéo dài thời gian đông kết thêm 10 phút, giúp dễ thi công và nâng cao độ bền (Bảng 3-4, Hình 3-13, Hình 3-14).

Thảo luận kết quả

Kết quả cho thấy việc gia công nhiệt phosphogypsum thành anhydrite là bước quan trọng để tạo ra chất kết dính thạch cao có tính chất cơ lý tốt, phù hợp với yêu cầu xây dựng hiện đại. Sự bổ sung đá vôi kích hoạt khoáng giúp tăng cường độ và giảm thời gian đông kết nhờ tăng cường phản ứng thuỷ hóa. Clinker xi măng và silica fume đóng vai trò puzolan, cải thiện cấu trúc mạng tinh thể và tăng cường độ bền lâu dài, phù hợp với các nghiên cứu quốc tế về chất kết dính hỗn hợp ba thành phần.

Phụ gia siêu dẻo PCE giúp giảm lượng nước sử dụng, tăng tính công tác và cường độ nén, đồng thời kiểm soát thời gian đông kết, phù hợp với yêu cầu thi công thực tế. Các số liệu có thể được trình bày qua biểu đồ cường độ nén theo tỷ lệ phối liệu và thời gian đông kết, bảng so sánh lượng nước tiêu chuẩn và cường độ nén với và không có phụ gia siêu dẻo.

So với các nghiên cứu trước đây, kết quả này khẳng định tiềm năng sử dụng phosphogypsum làm nguyên liệu chính trong sản xuất chất kết dính thạch cao hỗn hợp cường độ cao, góp phần giảm thiểu ô nhiễm và tận dụng nguồn phế thải công nghiệp hiệu quả.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Áp dụng quy trình gia công nhiệt phosphogypsum ở quy mô công nghiệp nhằm tạo anhydrite chất lượng cao, nâng cao hiệu quả tái chế phế thải, giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Thời gian thực hiện: 1-2 năm. Chủ thể: các nhà máy sản xuất phân bón và vật liệu xây dựng.

2. Phát triển phối liệu chất kết dính thạch cao hỗn hợp với tỷ lệ đá vôi, clinker và silica fume tối ưu để đạt cường độ nén trên 25 MPa và khả năng chịu nước tốt. Thời gian: 1 năm. Chủ thể: viện nghiên cứu và doanh nghiệp vật liệu xây dựng.

3. Sử dụng phụ gia siêu dẻo PCE trong sản xuất chất kết dính thạch cao để giảm lượng nước sử dụng, tăng tính công tác và độ bền sản phẩm. Thời gian: 6 tháng. Chủ thể: nhà sản xuất phụ gia và doanh nghiệp vật liệu xây dựng.

4. Xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật cho chất kết dính thạch cao hỗn hợp từ phosphogypsum phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo chất lượng và an toàn môi trường. Thời gian: 1-2 năm. Chủ thể: Bộ Xây dựng, Bộ Khoa học và Công nghệ.

5. Tuyên truyền, đào tạo và chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp và kỹ sư xây dựng về ứng dụng chất kết dính thạch cao hỗn hợp từ phosphogypsum. Thời gian: liên tục. Chủ thể: các trường đại học, viện nghiên cứu, doanh nghiệp.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà nghiên cứu và sinh viên ngành Kỹ thuật Hóa học, Vật liệu xây dựng: Nắm bắt kiến thức về xử lý phế thải phosphogypsum và công nghệ chế tạo chất kết dính thạch cao hỗn hợp cường độ cao.

2. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng: Áp dụng quy trình gia công nhiệt và phối liệu mới để sản xuất vật liệu thân thiện môi trường, nâng cao chất lượng sản phẩm.

3. Cơ quan quản lý nhà nước về môi trường và xây dựng: Tham khảo để xây dựng chính sách, tiêu chuẩn kỹ thuật và hướng dẫn xử lý phế thải công nghiệp hiệu quả.

4. Các nhà tư vấn và thiết kế công trình xây dựng: Ứng dụng vật liệu mới có tính năng chịu nước và cường độ cao trong thiết kế và thi công các công trình bền vững.

Câu hỏi thường gặp

1. Phosphogypsum là gì và tại sao cần tái chế?
   Phosphogypsum là phế thải từ sản xuất axit photphoric, chứa chủ yếu CaSO4·2H2O và tạp chất. Nếu không xử lý, nó gây ô nhiễm môi trường do chứa phóng xạ và các chất độc hại. Tái chế giúp tận dụng nguồn nguyên liệu, giảm thiểu tác động môi trường.

2. Gia công nhiệt phosphogypsum có tác dụng gì?
   Gia công nhiệt ở khoảng 950°C chuyển phosphogypsum thành anhydrite (CaSO4), loại bỏ nước kết tinh, tạo chất kết dính thạch cao có cường độ cao và khả năng chịu nước tốt hơn.

3. Phụ gia siêu dẻo PCE ảnh hưởng thế nào đến chất kết dính?
   PCE làm giảm lượng nước cần thiết, tăng tính công tác, kéo dài thời gian đông kết và nâng cao cường độ nén, giúp vật liệu dễ thi công và bền chắc hơn.

4. Tỷ lệ phối liệu tối ưu cho chất kết dính hỗn hợp là bao nhiêu?
   Phối liệu gồm khoảng 75% phosphogypsum gia công nhiệt, 10% đá vôi, 15% clinker xi măng và 5% silica fume, cùng 0,5-1% phụ gia siêu dẻo PCE cho kết quả tốt nhất về cường độ và độ bền.

5. Ứng dụng thực tế của chất kết dính thạch cao hỗn hợp từ phosphogypsum?
   Sản phẩm có thể dùng làm vữa xây, tấm thạch cao, lớp lót nền, vật liệu san lấp và các sản phẩm bê tông nhẹ, phù hợp với xây dựng dân dụng và công nghiệp.

Kết luận

• Gia công nhiệt phosphogypsum thành anhydrite là bước then chốt để tạo chất kết dính thạch cao cường độ cao và chịu nước.
• Phối liệu với đá vôi, clinker xi măng và silica fume cải thiện đáng kể tính chất cơ lý của chất kết dính.
• Phụ gia siêu dẻo PCE giúp giảm lượng nước sử dụng, tăng tính công tác và cường độ nén.
• Nghiên cứu mở ra hướng xử lý phế thải phosphogypsum hiệu quả, góp phần phát triển vật liệu xây dựng xanh.
• Đề xuất áp dụng quy trình và phối liệu nghiên cứu trong sản xuất công nghiệp, đồng thời xây dựng tiêu chuẩn kỹ thuật phù hợp.

Next steps: Triển khai thử nghiệm quy mô pilot, hoàn thiện tiêu chuẩn kỹ thuật, chuyển giao công nghệ cho doanh nghiệp.

Call to action: Các đơn vị nghiên cứu và sản xuất vật liệu xây dựng nên hợp tác để phát triển và ứng dụng công nghệ này, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng công trình xây dựng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

PHẦN MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Cht kt dính thch cao và các sn phm ch to t cht kt dính thch cao c s dng rt rng rãi trong xây dng. So v thch cao có mt s  m t, rn chc nhanh, không co ngó quá trình rn ch  chu l i cao. M m k dính thch cao là công ngh sn xun thi khí CO2 trong quá trình sn xut và s dng cht kt dính thch cao rt thp, và các sn phm t cht kt dính thch cao có th tái ch nhiu ln nên cht kt dính c coi là vt liu thân thin vng.

Bên cnh nhng tính cht nói trên, các sn phm ch to t cht dính thm l bc th phm t cht kt dính thch cao b suy gim mnh khi b t. H s hoá m c b bng t s gia  ca mch cao  tr thái khô. H s hoá mm c  ch cao ch t khong 0,35-0,45. M m khác ca cht kt dính th  vi cht kt dính thch cao xây dng).2H2   anhydrite  4 1 GVHD: TS.

Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu    4.2H2O hình thành              phosphogypsum    - Lào Cai.         phosphogypsum            2SiF 6, H2SO4, H 3PO4                            2 GVHD: TS. Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu Vic nghiên cu s dng ph thi phosphogypsum làm mt thành phn ca cht kt dính thch cao hn hp là mi góp phn x lý ph th thi có th ch tc cht k b 2. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài Cht kt dính thch cao là cht kt dính rn ch bc th  bc ca cht kt dính thch cao có th i dng ph gia.

Hn hp cht kt dính thch cao v a có tính cht ca cht kt dính thch cao là rn chc nhanh va có cht cc. Tuy nhiên hn hp cht vn ch trn vc,  thu hn hkt, rn ch n ba tháng hoc có th mu  xut hin ng sut trong h cht k     không nhng b suy gim mà h còn có th b phá hu ng này xy ra trong hn hp cht kt dính thch cao v  thu hoá là do s hình thành ettringite t sn phm thu hoá c và canxi sulfat. Vônzenski [5]   n thy nu cho thêm m ng ph gia p thích hp vào hn hp cht kt dính thch cao v th c s nh ca h cht kt dính và s  trong rn ch          hin ng sut phá hu. Trong quá trình thu hoá ca hn hp cht kt dính thch cao, n ho  m n 2 trong c ha  Ca(OH) n mc thp làm cho các hp ch 2O3.

6H2O)  không nh và chuyn thành các hp ch  mt puzolan, trong quá trình thu hoá các khoáng canxi silicat (3CaO.SiO 2 và 2CaO.SiO2) c to thành các hp cht canxi hyd    p dng CSH(B). Ngoài ra trong h còn hình thành các hp ch 3 GVHD: TS. Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu hydrogranat (3CaO.(6- 2O), canxi hydrosilicoaluminat (3CaO.12H2O) và dung dch rn ca chúng. u ki ettringite hình thành    u ca quá trình thu hoá s không  chuyn hoá thành canxi hydromonosulfoaluminat (3CaO.12H2O) và canxi sulfat dihydrat, còn phn ng gia các hp cht canxi hydroaluminat vi thch cao  n tip theo ch to thành canxi hydromonosulfoaluminat.2H2O) + 15(H2O) S chuyn hoá ettringite thành canxi hydromonosulfoaluminat kèm theo s gim th tích tuyi ca pha rn và s c  trng thái này làm gim ng sut trong h, có th xut hin trong quá trình thu hoá do s hình thành ettringite.

S không xut hiu ki hình thành ettringite bn vng khi thu h hn hp cht kt dính th trên hoàn toàn nh trong quá trình rn chc lâu dài. Kh t, r  bc ca sn phm thu hoá hn hp cht kt dí  hình thành các hp ch bit là các hp cht canxi hydrosilicat, s bo v canxi sulfat dihydrat không b hoà c.   ca cht k     thuc và t l  (N/CKD). Cht kt dính thch cao có t l N/CKD ln (35-   i thng ch t khong 2-25 MPa.

S dng ph có th làm gim t l N/CKD ti 25-  cht kt dính thch cao.  Vit Nam không có m thch cao t nhiên, vì vy hic ta khôn sn xut cht kt dính thch cao và không có tiêu chun v yêu cu k thut và  i vi cht kt dính này. Các công ty sn xut tm th          4 GVHD: TS. Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu          thch cao nhp kh     c ta có m ng   c s dng.

 mt s c trên th gi c x lý và ch to thành cht kt dính thch cao c dng trong sn xut tm thch cao. Vi t v  x lý ph thi phosphogypsum thành mt thành phn c cht kt dính thch cao hn hi cht ch to t thch cao t  khoa hc và th 3. Mục đích và mục tiêu nghiên cứu của đề tài M   u c  tài là nghiên cu s dng  ch to cht kt dính thch cao hn hp. Mc tiêu nghiên cu c tài là ch tc cht kt dính thch cao h hp có các tính cht: 2 -  nén ca cht k - H s hoá m 4.

Ý nghĩa của luận văn, các vấn đề cần giải quyết 4. Ý nghĩa của luận văn Vic x lý ph th ch to cht kt dính thc hp có kh       cao không nhng góp ph ng, mà còn m ra trin vng s dng cht kt dính này trong sn xut các sn phm vt liu xây d thu dính thng. Các vấn đề cần giải quyết - X lý ph thi phosphogypsum to thành sn phm vt liu xây dng. -  và h s hoá mm ca cht kt dính thch cao.

Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu 5. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu 5. Đối tƣợng nghiên cứu ng nghiên cu là cht kt dính hn hp có thành phn ch yu là s phm gia công nhit ph thi phosphogypsum và các ph gia. Phạm vi nghiên cứu  tài nghiên cu ch  gia công nhit ph th x lý c sn phm  nhit phi hp vi các ph  do) ch to cht kt dính thch cao hn hp.

Phƣơng pháp nghiên cứu u s d  thuyt kt hp vi thc nghim s d theo tiêu  6 GVHD: TS. Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC ĐỀ TÀI 1. Khái niệm về chất kết dính thạch cao Cht kt dính thch cao có thành phn ch yu là canxi sulfat hemihydrat (CaSO 4.

Cht kt dính th  c sn xu bng cách nung nguyên lich cao hoanhydrite  nhi thíc nghin mn sn phm t sn xut cht k    s dng các ph thi công nghip 4.2H ch2aCaSO  phosphogypsum (ph thi quá trình sn xut axit phosphoric), thch cao FDG (ph thi kh nh t khí thi nhà máy nhit than). Tu theo dng nguyên liu (dihydrat hay anhydrite) và nhi công nhit, hình thành các dng cht kt dính thch cao vi tính ch    nhau. o    ch cao  nhi   C s tioththành p 110-180 nhóm cht kt dính thch cao nung  nhi thch cao xây dng,  cao (còn gi là thch cao k thut). ch cao hoanhydrite  nhioC s to thành cht kt dính thch cao nung  nhi cao gi là thch cao anhyrit.1 Thạch cao xây dựng Nguyên li sn xut thch cao xây dch cao hoc t nhân to, cha ch yu canxi sulfat dihydrat (CaSO 4.

Khi gia công nhit o nguyên liu  nhi 110-180 C trong các lò nung, ni ny kín, canxi sulfat dihydrat b kh c theo phn ng sau: CaSO 4·2H2 4·0,5H 2 2 (Q- ng nhit cn thi phn ng xy ra) Trong phn ng  d cao xây dc to thành gm các tinh th nh 4 ·0,5H -CaSO2O, din tích b o mt riêng l C (quá lên nhi trên t) thì 180thch cao xây dng 7 GVHD: TS. Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu s dn dn b kh c toàn b, làm gim chng ca nó. Khi nung  nhi thioC), 100canxi sulfat dihydrat b kh c rt chm nên trong sn phm nung có th còn có các h ca thch cao xây dng. Thch cao xây dng có th c sn xut theo quy trình công ngh  p nh nguyên lin c ht 1-2 cm o 2.

Nung nguyên liu dng cc  nhi 110-180 C 3. Nghin sn phm nung thành bt mn Thch cao xây dc s d  ch to va trát, bt b matit, p m thch cao bc giy, viên xây.2 Thạch cao cƣờng độ cao  thch cao xây dng, nguyên li sn xut th ng canxi sulfa   n ng: CaSO4·2H2 4·0,5H2 2 S khác bit so vi khi sn xut thch cao xây dng là quá trình gia công nhic tin hành trong thit b i áp su và  nhioC. 124 Áp suc cn thit trong thit b có th c to t      nh      c g           c sy khô và nghin mn.   t phn ng phân hu ch cao.

Nguyên li  o n nhi 124 c thoát ra do phn ng kh c 8 GVHD: TS. Bùi Danh Đại HVTH: Nguyễn Thế Hân i hc Bách Khoa Hà Ni Lu to thành áp sut cn thit trong thit b. Sau khi gia công nhich cao c sy khô và nghin mn. u kin gia công nhi sn phm to thành g th -CaSO 4·0,5H2O cc ln, din tích b mt riêng nh.

S khác nh gia 2 dng thù hình  và  canxi sulfat hemihydrat là do s khác bit v  tinh th, din tích b mt riêng và m hoàn thin cu trúc mng tinh th. Khi trn v to thành h th do tiêu chu  cao cn khong 35-u so v thch cao xây dng.