Tổng hợp kiến thức cơ bản về xi măng - định nghĩa, loại, sản xuất và ảnh hưởng môi trường

Xi măng là gì? Định nghĩa và công thức hoá học

Xi măng là một loại vật liệu rắn, bột mịn, thu được từ quá trình nung nóng hỗn hợp các nguyên liệu chủ yếu là đá vôi và đất sét ở nhiệt độ cao. Công thức hoá học của xi măng là CaO.SiO2.

Theo định nghĩa thông thường, xi măng là chất kết dính vô cơ, tức là chất kết dính được tạo thành từ phản ứng hoá học giữa nước và các hợp chất vô cơ, không có thành phần hữu cơ.

Công thức hoá học của xi măng: CaO.SiO2 + H2O -> CaO.SiO2.nH2O

Đặc điểm của xi măng

Xi măng có một số đặc điểm sau:

- Ở dạng bột mịn khi mới sản xuất ra

- Màu xám hoặc xám xanh

- Không tan trong nước nhưng bị nước làm cứng

- Đông kết và nén chặt được

- Chịu nhiệt tốt

Những đặc tính này khiến xi măng trở thành vật liệu then chốt được sử dụng rộng rãi trong xây dựng.

Các loại xi măng thông dụng

Có nhiều loại xi măng khác nhau, trong đó phổ biến nhất là:

Xi măng Portland

Là loại xi măng phổ biến và chiếm tỉ lệ cao nhất trong sản xuất xi măng. Xi măng Portland có đặc tính gắn kết và đông kết nhanh chóng.

Xi măng Portland được chia làm 5 loại cơ bản: loại 1, loại 2, loại 3, loại 4 và loại 5.

Xi măng pooc lăng nhôm

Là sản phẩm từ quá trình xử lý hoá chất của hỗn hợp đá vôi với tỷ lệ nhôm cao hơn so với xi măng Portland thông thường.

Xi măng pooc lăng nhôm có ưu điểm là đông kết nhanh, phát triển cường độ cao ở giai đoạn đầu, chống được tác động của môi trường biển và sulfate.

Xi măng Composite

Xi măng composite là sự kết hợp của xi măng Portland với xỉ hoặc thạch cao. Xi măng composite ra đời nhằm mục đích tăng hiệu quả kinh tế cũng như cải thiện được một số tính chất kỹ thuật.

Quy trình sản xuất xi măng Portland

Xi măng Portland được sản xuất thông qua các giai đoạn sau:

Bước 1. Khai thác và chuẩn bị nguyên liệu

Đá vôi, đất sét được khai thác, nghiền và xử lý để loại bỏ tạp chất. Sau đó cân đối tỉ lệ và trộn đều tạo thành hỗn hợp nguyên liệu.

Bước 2. Đốt nguyên liệu trong lò quay

Hỗn hợp được cho vào lò quay và đốt ở nhiệt độ khoảng 1450 độ C. Các phản ứng hoá học xảy ra tạo thành các khoáng chất mới có tính chất của xi măng.

Bước 3. Nghiền mịn

Sản phẩm sau lò (gọi là xi măng cục) được nghiền mịn để thành phẩm đạt yêu cầu về độ mịn.

Bước 4. Bảo quản và vận chuyển

Xi măng được bảo quản trong các silo trước khi vận chuyển đi tiêu thụ.

Tác dụng của xi măng

Xi măng đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong xây dựng, có các tác dụng sau:

- Là liên kết chất cho các vật liệu xây khác kết dính với nhau thành một khối chắc chắn

- Tạo độ bền cao cho công trình nhờ khả năng chịu lực nén

- Chống thấm tốt

- Ứng dụng đa dạng trong sản xuất bê tông, vữa xây,...

Nhờ vậy, xi măng có mặt trong hầu hết các công trình xây dựng, góp phần nâng cao độ bền và tuổi thọ của công trình.

Ảnh hưởng của sản xuất xi măng đến môi trường

Mặc dù vô cùng cần thiết, việc sản xuất xi măng gây tác động xấu không nhỏ tới môi trường:

Tiêu thụ lượng lớn năng lượng và tài nguyên

Để sản xuất ra 1 tấn xi măng cần đến 60-130 kg nhiên liệu cùng hàng tấn đá, đất sét,...việc khai thác quá mức gây cạn kiệt tài nguyên.

Ô nhiễm không khí

Quá trình đốt nguyên liệu ở nhiệt độ cao thải ra lượng khí thải nhà kính, bụi, khí độc hại như CO2, NOx, SO2,...gây ô nhiễm môi trường đáng kể.

Gia tăng chất thải

Tro bay, xỉ thải từ quá trình sản xuất là nguồn chất thải lớn, với thành phần chứa nhiều kim loại nặng độc hại cần xử lý triệt để.

Như vậy, trong khi đem lại lợi ích to lớn cho xây dựng và phát triển đô thị hoá, sản xuất xi măng cũng song hành cùng những tác động tiêu cực không hề nhỏ đến môi trường.

Biện pháp giảm thiểu tác động xấu của ngành xi măng tới môi trường

Các giải pháp sau đây được xem là hiệu quả nhất để ngành xi măng giảm tác động tiêu cực:

Thay thế nhiên liệu hoá thạch bằng xỉ than và rác thải đô thị

Đó là sự lựa chọn thông minh khi tiết kiệm nhiên liệu và xử lý chất thải. Công nghệ thân thiện môi trường này cần đẩy mạnh hơn nữa.

Sử dụng xi măng hỗn hợp hiệu quả hơn thay vì xi măng Portland thông thường

Xi măng hỗn hợp có lợi hơn cho môi trường vì giảm mức tiêu thụ năng lượng cũng như lượng CO2 thải ra so với sản xuất xi măng Portland.

Bố trí lò đốt kết hợp với thiết bị xử lý khí thải hiện đại

Hệ thống xử lý triệt để khí thải, bụi đạt tiêu chuẩn môi trường nghiêm ngặt giúp giảm ô nhiễm đáng kể.

Thiết lập hệ thống quan trắc môi trường tự động, liên tục

Quan trắc sớm giúp phát hiện và xử lý kịp thời sự cố môi trường.

Tái chế, tái sử dụng tro bay, xỉ từ quá trình sản xuất xi măng

Sử dụng các sản phẩm phụ này thành các sản phẩm xây dựng khác thân thiện hơn, vừa bảo vệ môi trường vừa mang lại giá trị kinh tế. Như vậy, việc ứng dụng các công nghệ sạch hơn cùng quản lý chặt chẽ môi trường là hướng đi đúng đắn để giảm thiểu tối đa tác động tiêu cực của ngành công nghiệp xi măng.

Các bạn có thể tham khảo thêm nguồn khác: