Thạch cao borogypsum là gì và cần giải pháp nghiền nào?
Zalo/WhatsApp: +8615333807511
Chúng tôi sản xuất nhiều loại máy nghiền khác nhau, chẳng hạn như máy nghiền Raymond, máy nghiền hình thang, máy nghiền đứng, máy nghiền siêu mịn, máy nghiền bi, v.v..., có thể tạo ra các kích thước bột khác nhau như 5 micron, 10 micron, 40 micron, 100 micron, 200 micron, v.v.
Thiết bị máy nghiền của chúng tôi có thể xử lý các loại khoáng sản sau:
đá vôi, talc, barit, bentonit, canxi cacbonat, dolomit, than đá, thạch cao, đất sét, thủy tinh, muội than, xỉ, clinker xi măng, v.v.
Nếu bạn cần máy nghiền để nghiền đá hoặc khoáng sản thành bột, vui lòng liên hệ với tôi(Zalo/WhatsApp: +8615333807511). Xin cảm ơn!
Borogypsum là phụ phẩm chứa canxi sunfat phát sinh trong sản xuất axit boric, đặc biệt khi khoáng colemanite phản ứng với axit sulfuric. Vật liệu thường được thu dưới dạng bánh lọc ẩm, có thành phần chính là thạch cao dihydrate nhưng có thể chứa bo hòa tan, B2O3, axit dư, silica, oxit kim loại và các tạp chất từ quặng borat. Vì vậy, giải pháp nghiền phải bắt đầu bằng phân tích độ ẩm và hàm lượng bo, không nên chọn máy chỉ theo công suất.
Đối với borogypsum đã được giảm ẩm và ổn định, máy nghiền MTW của Liming Heavy Industry phù hợp để tạo bột thông dụng. Nếu vật liệu còn ẩm, dễ vón hoặc cần công suất lớn với sấy đồng thời, máy nghiền con lăn đứng LM của Liming Heavy Industry phù hợp hơn. Tuy nhiên, cả hai máy chỉ xử lý kích thước và độ ẩm; chúng không tự loại bỏ bo, axit dư hoặc tạp chất hóa học.
Nguồn gốc và đặc tính
Borogypsum phát sinh khi colemanite, một khoáng borat canxi, được xử lý bằng axit sulfuric để sản xuất axit boric. Sau phản ứng, axit boric được thu hồi từ dung dịch; phần rắn canxi sunfat được tách bằng lọc ép và trở thành borogypsum.
Phản ứng tạo thành có thể mô tả như sau:
2CaO·3B2O3·5H2O + 2H2SO4 + 6H2O → 6H3BO3 + 2CaSO4·2H2O
Về bản chất, borogypsum có thể là nguồn thạch cao tổng hợp, nhưng tính chất vật liệu thay đổi theo thành phần quặng, hiệu suất tách axit boric, phương pháp rửa bánh lọc, mức axit dư và thời gian tồn kho. Một nghiên cứu về borogypsum từ sản xuất axit boric ghi nhận vật liệu được tách bằng filter press, sau đó làm khô, đập và nghiền để nghiên cứu sử dụng làm chất điều chỉnh đông kết cho xi măng.
| Thành phần hoặc đặc tính | Nguồn gốc | Ý nghĩa đối với chế biến |
|---|---|---|
| CaSO4·2H2O | Phản ứng giữa khoáng borat canxi và axit sulfuric | Là thành phần tạo giá trị cho xi măng, vật liệu gốc thạch cao hoặc phối liệu khoáng |
| Boron và B2O3 | Khoáng colemanite và phần axit boric chưa được thu hồi hoàn toàn | Có thể ảnh hưởng thời gian đông kết, cường độ, yêu cầu ứng dụng và điều kiện an toàn |
| Axit sulfuric dư, pH thấp | Hiệu suất phản ứng hoặc rửa chưa đủ | Có thể gây ăn mòn, bám dính, ảnh hưởng đến hệ xi măng hoặc chất kết dính |
| Silica, đất sét và cặn không tan | Quặng đầu vào và chất rắn không tan | Tăng mài mòn, ảnh hưởng độ tinh khiết, màu sắc và chất lượng bột |
| Độ ẩm tự do | Bánh lọc sau tách, nước rửa và điều kiện lưu kho | Gây vón, bết dính, tăng nhu cầu sấy và làm giảm năng suất nghiền |
| Muối hòa tan và nguyên tố vết | Nước công nghệ, quặng và hóa chất sản xuất | Cần kiểm tra theo ứng dụng cuối, đặc biệt với vật liệu xây dựng hoặc nông nghiệp |
Thông tin cần kiểm tra
Trước khi thiết kế dây chuyền, cần lấy mẫu đại diện từ nguyên liệu mới phát sinh, bánh lọc sau rửa và vật liệu đã tồn kho. Dữ liệu cần phản ánh độ ẩm cao nhất và chất lượng bất lợi nhất có thể xảy ra, không chỉ lấy mẫu nguyên liệu đã khô.
Hàm lượng CaSO4·2H2O và các pha sunfat canxi khác.
Độ ẩm thấp nhất, trung bình, cao nhất; độ ẩm sau lọc ép và sau lưu kho.
Hàm lượng bo tổng, bo hòa tan và B2O3.
pH, axit sulfuric dư, độ dẫn điện và hàm lượng muối hòa tan.
Silica, oxit sắt, alumina, cặn không tan và các hạt cứng có thể gây mài mòn.
Kích thước cục, khả năng chảy, tỷ trọng xốp và mức độ bám dính trong phễu.
Độ trắng hoặc màu sắc nếu bột được dùng cho vật liệu hoàn thiện.
Độ mịn, độ ẩm bột, sản lượng bột khô và phương thức xuất hàng.
Yêu cầu kỹ thuật của ứng dụng cuối: xi măng, plaster, gạch, vật liệu nền hoặc ứng dụng khác.
Hàm lượng bo cần được xem là chỉ tiêu quyết định, vì bo có thể tác động đến thời gian đông kết và cường độ của vật liệu gốc xi măng hoặc gốc thạch cao. Một số nghiên cứu đã xử lý tinh sạch borogypsum để giảm B2O3 trước khi sử dụng làm thành phần thay thế thạch cao tự nhiên trong xi măng Portland và xi măng pozzolan.
Quy trình tiền xử lý
Quy trình cần điều chỉnh theo hàm lượng bo, axit dư, độ ẩm và ứng dụng mục tiêu. Sơ đồ tham khảo:
Borogypsum → kho kín → lấy mẫu và phân loại → phá vón, sàng, tách tạp → rửa hoặc trung hòa khi cần → tách nước cơ học → sấy hoặc điều hòa độ ẩm → nghiền và phân ly → thu bột → silo → đưa vào sản phẩm hoặc công đoạn nung.
Kho kín và điều hòa nguyên liệu
Borogypsum nên được lưu tại khu vực có mái che, nền kín và thoát nước tốt. Việc này giúp kiểm soát độ ẩm, hạn chế nước mưa làm tăng lượng chất hòa tan và giảm nguy cơ tạo khối bết dính trong quá trình vận chuyển đến khu vực nghiền.
Phá vón và loại tạp cơ học
Vật liệu sau filter press thường ở dạng bánh ẩm hoặc khối nén. Cần sử dụng thiết bị phá vón để tạo dòng liệu ổn định. Sàng và nam châm tách sắt giúp loại đá, kim loại, bao bì, nhựa hoặc các vật thể lạ có thể gây hư hỏng máy nghiền.
Rửa và trung hòa
Nếu bo hòa tan, axit dư hoặc muối cao hơn yêu cầu của ứng dụng, có thể cần rửa nhiều cấp hoặc trung hòa có kiểm soát. Mục tiêu là giảm thành phần hòa tan có thể ảnh hưởng đến đông kết, cường độ, độ bền hoặc gây ăn mòn thiết bị.
Rửa không được thiết kế như một công đoạn độc lập. Hệ thống phải bao gồm tách nước sau rửa, bể lắng, tuần hoàn nước hoặc xử lý nước thải phù hợp. Kết quả sau xử lý phải được xác nhận bằng phân tích bo, pH, độ dẫn điện và các chỉ tiêu liên quan trước khi chuyển vật liệu sang khu vực sấy và nghiền.
Tách nước và sấy
Nên ưu tiên tách nước cơ học trước khi sấy nhiệt. Khi vật liệu còn quá ướt, đưa trực tiếp vào máy nghiền có thể gây bết dính, dao động tải và giảm hiệu suất phân ly. Sấy chỉ cần đưa borogypsum về độ ẩm phù hợp với máy nghiền, silo và yêu cầu bột thành phẩm; không nên sấy quá mức nếu ứng dụng cuối không cần.
Giải pháp nghiền phù hợp
| Trạng thái borogypsum | Giải pháp Liming Heavy Industry | Khi nên lựa chọn |
|---|---|---|
| Đã rửa hoặc trung hòa, độ ẩm thấp và ổn định, công suất vừa | Máy nghiền MTW | Khi cần bột thông dụng cho xi măng hoặc vật liệu xây dựng và nguyên liệu có tính chảy tốt |
| Còn ẩm, dễ vón, cần vận hành liên tục hoặc công suất lớn | Máy nghiền con lăn đứng LM | Khi cần kết hợp sấy bằng khí nóng, nghiền, phân ly và vận chuyển bột trong cùng hệ thống |
| Cần bột mịn cao cho phối liệu chuyên dụng | Hệ nghiền siêu mịn LUM | Chỉ dùng sau khi nguyên liệu được làm sạch, giảm ẩm và thử nghiệm cho thấy độ mịn cao tạo ra lợi ích rõ ràng |
| Dạng bùn hoặc bánh lọc rất ướt | Chưa đưa vào máy nghiền trực tiếp | Cần tách nước cơ học, phá vón và điều hòa độ ẩm trước |
Máy nghiền MTW của Liming Heavy Industry phù hợp khi borogypsum đã được chuẩn hóa về độ ẩm và tạp chất, cần tạo bột trong dải thông dụng cho xi măng hoặc vật liệu xây dựng. Máy nghiền đứng LM của Liming Heavy Industry phù hợp hơn với nguồn liệu còn ẩm, có độ ẩm biến động hoặc dự án cần công suất lớn, vì có thể kết hợp sấy, nghiền, phân ly và vận chuyển bột.
Cần lưu ý rằng nếu borogypsum chứa nhiều silica hoặc cặn không tan, độ mài mòn của hệ có thể tăng. Khi đó, thiết kế nên bổ sung sàng, phân loại hoặc có phương án bảo vệ các chi tiết chịu mài mòn; không nên đánh giá nguyên liệu chỉ theo độ cứng thấp của canxi sunfat.
Hướng tái sử dụng
| Ứng dụng | Vai trò của borogypsum | Yêu cầu cần xác nhận |
|---|---|---|
| Chất điều chỉnh đông kết xi măng | Nguồn sunfat thay thế một phần thạch cao tự nhiên | Bo, axit dư, độ mịn, độ ẩm, thời gian ninh kết, cường độ và độ ổn định thể tích |
| Vật liệu gốc thạch cao | Nguyên liệu cho plaster hoặc sản phẩm thạch cao sau làm sạch và nung phù hợp | Hành vi nung, thời gian đông kết, cường độ, màu sắc và hàm lượng bo còn lại |
| Gạch và vật liệu xây dựng | Thành phần khoáng trong công thức ép hoặc phối trộn với chất kết dính khác | Cường độ, độ bền nước, độ ổn định thể tích, màu sắc và khả năng rửa trôi |
| Vật liệu nền hoặc lấp đầy | Thành phần trong vật liệu kỹ thuật khối lượng lớn | Độ bền, nước ngầm, thành phần hòa tan, bo di động và các yêu cầu áp dụng tại địa phương |
| Nguyên liệu tổng hợp wollastonite | Nguồn CaSO4 trong phối liệu phản ứng nhiệt với silica | Cần quy trình nhiệt chuyên dụng, kiểm soát tỷ lệ phối liệu và chất lượng sản phẩm tổng hợp |
Các nghiên cứu đã đánh giá borogypsum làm chất điều chỉnh đông kết cho xi măng Portland; một nghiên cứu đề xuất có thể sử dụng đến 10% khối lượng xi măng trong điều kiện thí nghiệm của nghiên cứu đó. Kết quả này chỉ là tham khảo, vì tỷ lệ sử dụng thực tế phải được xác định từ clinker, độ mịn, hàm lượng bo còn lại và các chỉ tiêu xi măng tại từng nhà máy.
Borogypsum cũng được nghiên cứu như nguyên liệu thứ cấp để tổng hợp wollastonite, cho thấy vật liệu có thể được sử dụng trong các chuỗi chế biến sâu hơn ngoài vai trò bột thạch cao. Tuy nhiên, hướng này cần công nghệ nhiệt và phối liệu riêng, không chỉ là nghiền mịn.
Những điểm cần tránh
Chọn máy nghiền khi chưa biết hàm lượng bo, B2O3, pH và axit sulfuric dư.
Cho rằng nghiền mịn sẽ loại bỏ bo hoặc khắc phục ảnh hưởng của bo đến thời gian đông kết.
Đưa bánh lọc ẩm trực tiếp vào MTW mà không phá vón, tách nước và kiểm soát độ ẩm.
Rửa borogypsum nhưng không xử lý nước rửa hoặc không kiểm tra lại bo hòa tan sau xử lý.
Sử dụng trực tiếp cho xi măng mà không thử ninh kết, cường độ, độ ổn định thể tích và tính tương thích với clinker.
Chọn bột quá mịn khi ứng dụng cuối không yêu cầu, làm tăng điện năng và giảm công suất thực tế.
Bỏ qua tạp chất cứng như silica, gây mài mòn nhanh trong hệ nghiền và vận chuyển.
Tóm lại, borogypsum là nguồn thạch cao phụ phẩm từ sản xuất axit boric, có tiềm năng tái sử dụng nhưng cần ưu tiên kiểm soát bo, axit dư, độ ẩm và tạp chất không tan. Sau khi nguyên liệu được rửa hoặc trung hòa khi cần, tách nước và sấy đến điều kiện phù hợp, MTW của Liming Heavy Industry có thể dùng cho bột thông dụng; LM của Liming Heavy Industry phù hợp hơn với liệu ẩm, công suất lớn và yêu cầu tích hợp sấy trong khi nghiền.
