Giải Bài 5 trang 28 Chuyên đề Hoá học 12

Lời giải

Tìm hiểu quy trình sản xuất xi măng ở Việt Nam

Xi măng Portland (loại phổ biến nhất ở Việt Nam) được sản xuất theo phương pháp khô hiện đại tại các nhà máy lớn (Bỉm Sơn, Hoàng Thạch, Bút Sơn, Nghi Sơn, Hà Tiên…). Quy trình gồm các công đoạn chính sau:

a) Khai thác và chuẩn bị nguyên liệu
- Nguyên liệu chính: đá vôi (cung cấp $CaCO_3$) và đất sét (cung cấp các oxide $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$), kèm một lượng nhỏ phụ gia điều chỉnh (quặng sắt, cát, bôxit…).
- Đá vôi được khai thác tại mỏ, đập nhỏ; đất sét được khai thác, phơi và sơ chế.

b) Nghiền và đồng nhất nguyên liệu (nghiền liệu)
- Đá vôi, đất sét và phụ gia được trộn theo tỉ lệ xác định rồi nghiền mịn thành bột liệu (bột phối liệu).
- Bột liệu được đồng nhất trong các silo để thành phần hóa học ổn định trước khi nung.

c) Nung tạo clinker
- Bột liệu được sấy sơ bộ qua tháp trao đổi nhiệt (cyclon) rồi đưa vào lò nung quay ở nhiệt độ cao tới khoảng 1400 – 1500 °C.
- Trong lò xảy ra các quá trình hóa học quan trọng:
- Phân hủy đá vôi: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2\uparrow$
- $CaO$ kết hợp với $SiO_2$, $Al_2O_3$, $Fe_2O_3$ tạo thành các khoáng calcium silicate và calcium aluminate (thành phần chính của clinker), ví dụ $2CaO\cdot SiO_2$, $3CaO\cdot SiO_2$, $3CaO\cdot Al_2O_3$.
- Sản phẩm ra khỏi lò là clinker dạng viên, được làm nguội nhanh rồi đưa vào kho ủ.

d) Nghiền clinker thành xi măng
- Clinker được nghiền mịn cùng với thạch cao ($CaSO_4\cdot 2H_2O$, khoảng 3–5% để điều chỉnh thời gian đông kết) và có thể thêm phụ gia (xỉ lò cao, tro bay, đá vôi…) tùy loại xi măng.
- Sản phẩm thu được là bột xi măng mịn.

e) Đóng bao và xuất xưởng
- Xi măng được chứa trong silo, sau đó đóng bao hoặc xuất rời, bảo quản nơi khô ráo rồi đưa ra thị trường.

Tóm lại, quy trình gồm 5 công đoạn nối tiếp: chuẩn bị nguyên liệu → nghiền và đồng nhất bột liệu → nung tạo clinker (công đoạn then chốt về mặt hóa học) → nghiền clinker với thạch cao, phụ gia thành xi măng → đóng bao, xuất xưởng.

Đáp số