KHD: Đất sét nung giúp giảm clinker và phát thải CO₂

Giải pháp đất sét nung của KHD cho thấy vì sao phải giảm tỷ lệ clinker trong sản xuất xi măng

Khi đá vôi được nung để tạo clinker, quá trình phân hủy canxi cacbonat trực tiếp giải phóng CO₂.

Đây là phát thải từ phản ứng hóa học, khác với phát thải do đốt than hoặc sử dụng điện. Vì vậy, dù lò nung đạt hiệu suất rất cao, phần phát thải này vẫn tồn tại.

Một trong những giải pháp là giảm lượng clinker trong mỗi tấn xi măng bằng cách bổ sung vật liệu có hoạt tính như xỉ, tro bay hoặc đất sét nung.

Nguồn xỉ và tro bay có thể bị giới hạn theo khu vực. Đất sét có trữ lượng phổ biến hơn, nhưng không phải loại đất sét nào cũng phù hợp để hoạt hóa.

Đất sét được hoạt hóa như thế nào?

Đất sét chứa các khoáng có khả năng trở thành vật liệu pozzolan sau khi được gia nhiệt trong điều kiện phù hợp.

Quy trình cơ bản gồm:

Khai thác và chuẩn bị đất sét.
Đập, sấy hoặc nghiền.
Gia nhiệt để loại nhóm hydroxyl trong khoáng.
Làm nguội nhanh.
Nghiền và phối trộn với clinker, đá vôi và thạch cao.

Nhiệt độ hoạt hóa thường thấp hơn nhiều so với nhiệt độ sản xuất clinker.

KHD cung cấp hai tuyến công nghệ:

Flash calciner.
Lò quay nung đất sét.

Mỗi phương án có ưu điểm khác nhau về kiểm soát chất lượng, mức đầu tư và khả năng tận dụng thiết bị hiện hữu.

Flash calciner kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn

Trong flash calciner, đất sét đã nghiền được gia nhiệt nhanh, giữ ở nhiệt độ trong thời gian ngắn rồi làm nguội nhanh.

KHD cho biết hệ thống có khả năng kiểm soát nhiệt độ trong khoảng ±5°C. Khả năng kiểm soát này giúp tạo đất sét có hoạt tính ổn định hơn và hỗ trợ đạt tỷ lệ thay thế clinker cao hơn.

Khí nóng từ calciner có thể được sử dụng để sấy đất sét đầu vào, giúp giảm tiêu thụ nhiệt.

Công nghệ được thiết kế cho công suất khoảng 250–5.000 tấn/ngày, độ ẩm nguyên liệu có thể tới 40%, tùy điều kiện thiết kế.

Lò quay phù hợp khi muốn tận dụng hạ tầng

Phương án lò quay sử dụng nguyên lý gần giống dây chuyền clinker và có thể tận dụng một số thiết bị hiện hữu.

Ưu điểm chính là mức đầu tư ban đầu có thể thấp hơn trong dự án cải tạo. Tuy nhiên, khả năng kiểm soát quá trình và chất lượng đất sét hoạt hóa có thể khác với flash calciner.

KHD đưa ra dải công suất tham khảo khoảng 250–2.000 tấn/ngày cho tuyến lò quay.

Đất sét nào cũng có thể nung?

Không.

Nhà máy phải đánh giá:

Thành phần khoáng.
Hàm lượng kaolinite.
Sắt và các tạp chất.
Độ ẩm.
Khả năng nghiền.
Màu sắc sau nung.
Hoạt tính pozzolan.
Ảnh hưởng đến cường độ và nhu cầu nước.

Nếu nhiệt độ quá thấp, đất sét không được hoạt hóa đầy đủ. Nếu nhiệt độ quá cao, cấu trúc có thể bị nung kết và giảm hoạt tính.

Vì vậy, thử nghiệm nguyên liệu là bước bắt buộc trước khi xác định công nghệ và tỷ lệ phối trộn.

Có thể giảm bao nhiêu clinker và CO₂?

KHD dẫn ước tính rằng thay thế đến khoảng 40% clinker bằng đất sét nung có thể giúp giảm tới khoảng 40% phát thải CO₂ liên quan đến xi măng trong cấu hình phù hợp.

Đây là mức tiềm năng, không phải kết quả chung cho mọi sản phẩm. Tỷ lệ thực tế phụ thuộc chất lượng đất sét, đá vôi, clinker và tiêu chuẩn xi măng áp dụng.

Đất sét nung thường được kết hợp với đá vôi và clinker để tận dụng phản ứng bổ trợ giữa các thành phần. Sản phẩm cuối cần được thử nghiệm về cường độ, độ bền, thời gian đông kết và nhu cầu nước.