Thiết lập quy trình công nghệ sản xuất xi măng Portland theo phương pháp ướt, xi măng nghiền đứng, năng suất 1.2 triệu tấnnăm, loại xi măng PC50.

PHỤ LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN 2 I Giới thiệu về xi măng Port land 2 II Tình hình phát triển ngành xi măng trên thế giới 2 III Tình Hình Phát Triển Ngành Xi măng Ở Việt Nam 4 IV Giới thiệu về xi măng Xi M.

PHỤ LỤC

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 2

I Giới thiệu về xi măng Port land: 2

II Tình hình phát triển ngành xi măng trên thế giới 2

III Tình Hình Phát Triển Ngành Xi măng Ở Việt Nam 4

IV Giới thiệu về xi măng Xi Măng Portland Hổn Hợp PCB50 6

V Kết luận: 8

CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY 9

I Điều kiện xây dựng nhà máy: 9

II Lựa chọn nhà máy sản xuất xi măng: 9

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU 13

I Bài toán hai cấu tử có lẩn tro nhiên liệu: 13

II Bài toán 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu: 17

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 24

I Mục đích của việc tính cân bằng vật chất cho nhà máy: 24

II Cân bằng vật chất nhà máy: 25

III Bảng tổng hợp kết quả tính toán cân bằng vật chất: 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1,2,4]: TS.Phạm Nguyên Minh, Thị trường xi măng thế giới và xu hướng của các nhà nhập khẩu, thông tin vật liệu xây dựng, 28/07/2015

[3]: Công ty cổ phần chứng khoáng fpt, báo cáo ngành xây dựng, công ty cổ phần chứng khoáng fpt, 5/2015.

[5]: Bộ Xây Dựng, Công nghiệp xi măng thế giới qua những con số, Bộ xây dựng, 8/2005

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

I Giới thiệu về xi măng Port land:

 Xi măng Portland Hỗn Hợp là loại chất kết dính thủy lực, được chế tạo bằng cách nghiện mịn clanker ximăng pooclăng với phụ gia vô cơ hoạt tính và một lượng thạch cao cần thiết hoặc bằng cách nhào trộn phụ gia vô cơ đã nghiền mịn với xi măng pooclăng không chứa phụ gia

 Xi măng Portland Hỗn Hợp được sử dụng phổ biến và thông dụng nhất so với các loại ximăng khác, thích hợp trong môi trường ẩm ướt, trong nước, và trong longf đất, có khả năng chịu phèn, chịu mặn, do đó rất thích hợp để xây dựng các công trình dân dụng thấp tầng, nền móng, công trình tiếp xúc với nước, với đất…vv

II Tình hình phát triển ngành xi măng trên thế giới

[1]: TS.Phạm Nguyên Minh, Thị trường xi măng thế giới và xu hướng của các nhà nhập khẩu, thông tin vật liệu xây dựng, 28/07/2015

 Trên thế giới hiện nay có khoảng hơn 160 nước sản xuất xi măng, tuy nhiên các nước có ngành công nghiệp xi măng chiếm sản lượng lớn của thế giới thuộc về Trung Quốc, Ấn Độ và một số nước như khu vực Đông Nam Á là Thái Lan và Indonesia, Việt Nam

[2]: TS.Phạm Nguyên Minh, Thị trường xi măng thế giới và xu hướng của các nhà nhập khẩu, thông tin vật liệu xây dựng, 28/07/2015

Hình 1: Biểu đồ Dự báo tăng công suất xi măng theo vùng đến năm 2025

Hình 2: Dự báo tiêu thụ xi măng thế giới (Đv: Triệu Tấn)

III Tình Hình Phát Triển Ngành Xi măng Ở Việt Nam

 Việt Nam là một nước đang trên đà phát triền, đang trên con đường thực hiện Công Nghiệp Hóa, Hiện Đại Hóa đất nước Cùng với sự phát triển không ngừng của nền kinh tế thì ngành xây dựng đã và đang phát triển một cách mạnh mẽ quatừng năm

[3]: Công ty cổ phần chứng khoáng fpt, báo cáo ngành xây dựng, công ty cổ phần chứng khoáng fpt, 5/2015.

Hình 3: D Báo T c Đ Tăng Trự Báo Tốc Độ Tăng Trưởng Ngành Xây Dựng Và Tổng Mức Đầu ốc Độ Tăng Trưởng Ngành Xây Dựng Và Tổng Mức Đầu ộ Tăng Trưởng Ngành Xây Dựng Và Tổng Mức Đầu ưởng Ngành Xây Dựng Và Tổng Mức Đầu ng Ngành Xây D ng Và T ng M c Đ u ự Báo Tốc Độ Tăng Trưởng Ngành Xây Dựng Và Tổng Mức Đầu ổng Mức Đầu ức Đầu ầu

T Vi t Namư ởng Ngành Xây Dựng Và Tổng Mức Đầu ệt Nam

 Chính vì thế nhu cầu về xi măng phục cho các công trình dân dụng & công nghiệp cũng tăng theo Bản thân ngành xi măng cũng không ngừng nghiên cứu, cải tiến công nghệ cũng như phương pháp sản suất để có thể đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của thị trường Do đó việc quy hoạch và có giải pháp hợp lý cho nguồn nguyên liệu đầu vào của ngành công nghiệp xi măng trong giai đoạn hiện nay hết sức quan trọng và có ý nghĩa sống còn của ngành.

 Theo điều chỉnh quy hoạch phát triển ngành công nghiệp xi măng đến năm 2010

và định hướng đến năm 2020 đã được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt thì đến năm 2010 nhu cầu xi măng là 42,2 đến 51,4 triệu tấn/năm, đến năm 2015 nhu cầu tiêu thụ khoảng 63,0 đến 65,0 triệu tấn xi măng/năm và đến năm 2020 là 68đến 70 triệu tấn/năm trong khi tổng công suất các nhà máy xi măng hiên có và đang xây dựng khoảng 41,5 triệu tấn/năm Như vậy, để đáp ứng mức độ phát triển này thì yêu cầu nguồn nguyên liệu chính để sản xuất xi măng như đá vôi đến năm 2010 cần khoảng 57 triệu tấn/năm, đất sét có thể lên tới 13 triệu

tấn/năm, và đến năm 2020 đá vôi cần khoảng 70 triệu tấn/năm, đất sét lên tới 14 triệu tấn/năm (bảng 1)

Bảng 1: Nhu cầu ximăng của Việt Nam đến năm 2025

[4]: TS.Phạm Nguyên Minh, Thị trường xi măng thế giới và xu hướng của các nhà nhập

khẩu, thông tin vật liệu xây dựng, 28/07/2015

Triệu tấn 42.2 - 51.4 63 - 65 68 - 70

Bảng 2: Sản Lượng Ximang của Việt Nam Giai Đoạn 1995_2004

[5]: Bộ Xây Dựng, Công nghiệp xi măng thế giới qua những con số, Bộ xây dựng, 8/2005

Năm 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004

có rất nhiều loại ximăng tốt, tuy nhiên Ximăng portland Hỗn Hợp được dùng phổ biến và thông dụng nhất so với các loại Ximăng khác

IV Giới thiệu về xi măng Xi Măng Portland Hổn Hợp PCB50

 Xi măng Portland hỗn hợp PCB50 là hỗn hợp nghiền mịn xi măng Portland và các phụ gia khác Phụ gia khoáng Puzzolan, tro bay, xỉ lò, silica fume là các loại phụ gia phổ biến được trộn vào xi măng

 Xi măng Portland hỗn hợp PCB50 được sử dụng cho hầu hết các loại công trình từ nhà ở dân dụng đến các cao ốc văn phòng, các dự án…phù hợp với tất cả các yêu cầu kỹ thuật về chất lượng của vữa – bê tông

 Ưu thế vượt trội của xi măng Portland hỗn hợp PCB50 là phát triển cường độ sớm rất cao từ đó giúp cho đơn vị thi công, các nhà thầu thợ có thể tháo coppha sớm, tiết kiệm được chi phí xây dựng

 Đối với các công trình có yêu cầu đặc biệt về khả năng chống xâm thực của bê tông thì xi măng Portland PCB50 là sản phẩm đáp ứng tốt yêu cầu này

 Ngoài việc phát triển cường độ sớm thì xi măng Portland PCB50 cũng phát triển cường độ trễ cao đảm bảo tuổi thọ công trình được bền lâu theo thời gian

TCVN 2682 : 2009 XI MĂNG POÓC LĂNG - YÊU CẦU KỸ THUẬT(Portland cements– Specifications) [2]

Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng được quy định trong Bảng 3.

Bảng 3 - Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng

1840

2250

2 Thời gian đông kết (phút)

- Bắt đầu, phút, không nhỏ hơn

- Kết thúc, phút, không lớn hơn

45420

3 Độ nghiền mịn

- Phần còn lại trên sàng 0,09mm, %,

không lớn hơn

- Bề mặt riêng, xác định theo phương

pháp Blaine, cm2/g, không nhỏ hơn

102800

4 Độ ổn định thể thích, xác định theo

phương pháp

Le Chatelier,mm, không lớn hơn

10

5 Hàm lượng anhydric sunphuric

(SO3),%, không lớn hơn

3,5

V Kết luận:

 Với nhu cầu sử dụng xi măng ở Việt Nam và trên thế giới ngày càng tăng cùng với sự phát triển đô thị hóa của Việt Nam thì nguồn nhu cầu xi măng

sẽ không ngừng tăng lên, đặc biệt là những loại xi măng dùng cho các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp Vì vậy cần thiết xây dựng một nhà máy sản xuất xi măng PC50 để đáp ứng nhu cầu của ngành xây dựng Việt Nam và xuất khẩu Do đó đồ án này sẽ trình bày Thiết lập quy trình công nghệ sản xuất xi măng Portland theo phương pháp ướt, xi măng nghiền đứng, năng suất 1.2 triệu tấn/năm, loại xi măng PC50.

CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY

I Điều kiện xây dựng nhà máy:

 Địa điểm xây dựng nhà máy phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Gần nguồn nguyên liệu, đảm bảo cung cấp đủ nguyên liệu

- Gần nơi tiêu thụ.

- Xa khu dân cư nhằm đảm bảo vệ sinh môi trường

- Hệ thống giao thông thuận lợi, tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia

- Địa điểm xây dựng còn chú ý đến nguồn cung cấp nhân lực tại chỗ, cung cấp lương thực, thực phẩm cho đời sống của công nhân nhà máy

- Đảm bảo điều kiện địa chất, thủy văn:

 Địa hình xây dựng nhà máy phải có kích thước, hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng và thiết kế bố trí dây chuyền công nghệ sản xuất

 Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa mưa lũ

 Địa điểm phải không nằm trên vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không

ổn định

II Lựa chọn nhà máy sản xuất xi măng:

 Dựa vào những điều kiện trên và dựa vào đặc điểm loại xi măng PC50, chúng ta sẽxây dựng nhà máy sản xuất xi măng tại Kiên Giang, một nơi có thể đảm bảo được các điều kiện trên.

 Nhà máy sản xuất xi măng được đặt tại thị trấn Kiên Lương, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang

Đặc điểm địa lý

 Kiên Giang nằm tận cùng phía tây nam của Việt Nam, trong đó lãnh thổ bao gồm đất liền và hải đảo Phần đất liền nằm trong tọa độ từ 9°23'50 - 10°32'30 vĩ Bắc và

từ 104°26'40 - 105°32'40 kinh Đông Ranh giới hành chính được xác định như sau:

 Phía Đông Bắc giáp các tỉnh An Giang, Cần Thơ, Hậu Giang;

 Phía Nam giáp các tỉnh Cà Mau, Bạc Liêu;

 Phía Tây Nam là biển với hơn 137 hòn đảo lớn nhỏ và bờ biển dài hơn

200 km; giáp với vùng biển của các nước Campuchia, Thái Lan và Malaysia

 Phía Bắc giáp Campuchia, với đường biên giới trên đất liền dài 56,8 km

 Khu công nghiệp Thạnh Lộc thuộc địa bàn xã Thạnh Lộc, huyện Châu Thành, cáchtrung tâm thành phố Rạch Giá 8 km, sân bay Rạch Giá 03 km và Thành phố Cần Thơ 100 km Phạm vi ranh giới quy hoạch Khu công nghiệp được xác định như sau:

- Phía Đông Bắc: Giáp kênh 7

- Phía Đông Nam: Giáp Quốc lộ 80 và kênh Cái Sắn

- Phía Tây Nam: Giáp kênh Vành Đai

- Phía Tây Bắc: Giáp đất sản xuất nông nghiệp.Quy mô

 Quy mô:

- Khu công nghiệp Thạnh Lộc có diện tích: 250 ha

- Quy hoạch gắn với KCN Thạnh Lộc có Khu ở công nhân – tái định cư với diện tích 60,43 ha

1 Nguồn nguyên liệu

 Đá vôi:

- Theo điều tra của Liên đoàn Địa chất Việt Nam, trữ lượng đá vôi trên địa bàn tỉnh Kiên Giang khoảng hơn 440 triệu tấn Theo quy họach của tỉnh, trữ lượng

đá vôi cho khai thác sản xuất vật liệu xây dựng là 255 triệu tấn

- Để sản xuất 1 tấn xi măng cần 0.95 tấn clinker, còn để sản xuất 1 tấn clinker cần 1,3 tấn đá vôi

- Với nhà máy xi măng công suất 1.8 triệu tấn/năm, hoạt động trong 50 năm thì cần lượng đá vôi là:

I Kết luận

 Với những điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội thuận lợi của Khu công nghiệp Thạnh Lộc, tỉnh Kiên Giang đảm bảo các điều kiện để xây dựng một nhà máy xi măng Trữ lượng đá vôi và đất sét phong phú, nhà máy sẽ đảm bảo hoạt động đạt hiệu quả trên 50 năm.

 Sau khi xác định được vị trí đặt nhà máy sản xuất xi măng cần thiết phải tính toán thành phần phối liệu trong clinker để hoàn thành được quy trình công nghệ và cân bằng vật chất cho nhà máy

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU

Sản xuất Clinke xi măng PC50 có yêu cầu giới hạn các hệ số sau:

I Bài toán hai cấu tử có lẩn tro nhiên liệu:

 Sử dụng lò quay phương pháp khô có thiết bị tận dụng khí thải :

Qh= 5000 kcal/kgQ1= 1000 kcal/kg clinker

 Qh là nhiệt trị của than

 Ql nhiệt lượng tiêu tốn để điều chế 1kg clinker phụ thuộc vào phương pháp sản xuất

 q LÀ LƯỢNG TRO LẨN VÀO CLINKER XI MĂNG ĐƯỢC XÁC ĐỊNH THEOCÔNG THỨC:

q=100× 100 P × A ×n %

 Thành Phần hóa học của các cấu tử trước khi nung:

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tổng

k2= 10097.65=1.024

k3= 100102.5=0.976

 Thành phần hóa học các cấu tử đã chuyển về 100% :

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tổng

 Cứ 100 phần clinker thì có :

o X phần trăm đá vôi

o Y phần trăm đất sét :

o q phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào

 Ta thiết lập phương trình: X+Y+q=100 (20)

X Y

MKN Y

0 0

125.576

125.576 28.90028.900

125.576 28.900

X CT

Y CT

 Bảng kết quả các cấu tử thành phần của clinker

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tổng

Đá Vôi 34,58 2,37 0,16 0,08 42,81 1,29 0,00 81,29Đất sét 1,66 11,99 3,02 0,86 0,92 0,26 0,00 18,71Phối Liệu 36,24 14,35 3,18 0,94 43,73 1,56 0,00 100,00

 Kiểm tra các hệ số đã chọn :

3(1.65 0.35 0.7 O )

2.80.9

3.4783.415

KH

S KH

A p F S n

II Bài toán 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu:

 Sử dụng lò quay phương pháp khô có thiết bị tận dụng khí thải :

Qh= 5000 kcal/kgQ1= 1000 kcal/kg clinker

 Thành Phần hóa học của các cấu tử trước khi nung:

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tổng

Đá Vôi 42.80 2.93 0.20 0.10 53.00 1.60 0.00 100.63Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.80 1.38 0.00 97.65PYRYTE 0.00 11.25 6.74 78.34 0.76 0.55 1.25 98.89Tro 0.00 68.30 24.10 4.60 3.80 1.70 0.00 102.50

 Hệ số chuyển đổi về 100% :k1= 100

100.63=0.994

k2= 10097.65=1.024

k3= 10098.89=1.011

k4= 100102.5=0.976

Thành phần hóa học các cấu tử đã chuyển về 100%:

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tổng

Đá vôi 42.53 2.91 0.20 0.10 52.67 1.59 0.00 100.00Đất sét 8.88 64.07 16.15 4.58 4.92 1.41 0.00 100.00Pyrite 0.00 11.38 6.82 79.22 0.77 0.56 1.26 100.00

(32)

A p F

 Đổi phần trăm X, Y, Z nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung X0, Y0,

 Bảng kết quả các cấu tử thành phần của clinker

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tổng

Đá vôi 34.17 2.34 0.16 0.08 42.31 1.28 0.00 80.34Đất sét 1.58 11.40 2.87 0.81 0.87 0.25 0.00 17.79

Kh= C−(1.65 A+0.35 F+ 0.7 SO3)

2.8 S Kh=0.8996

n=A +F S =2.512p=A F= 1.4016

 Hệ số bảo hòa vôi KH= 0,9 thuộc đoạn từ 0.89-0.9 =>thỏa

 Modul alumin p=1.4 thuộc đoạn từ 1.4-1.6 => thỏa

 Modul silicat n =2.512 > 2.4 =>thỏa

 Tít phối liệu T= 80% => thỏa

 Hàm lượng C3S=60.17% > 60% => thỏa

 Như vậy các hệ số đều thỏa nên ta không cần cho thêm cấu tử phụ

 VẬY NGUYÊN LIỆU VỚI TỶ LỆ NHƯ TRÊN LÀ PHÙ HỢP LÀM CƠ SỞ LẬP QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ VÀ TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO NHÀ MÁY

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

I Mục đích của việc tính cân bằng vật chất cho nhà máy:

 Từ công suất sản xuất xi măng mong muốn của nhà máy và thành phần cấu tửcủa phối liệu ở trên xác định được lượng nguyên liệu và nhiên liệu cần dùngtheo khối lượng (Tấn) - theo thể tích (m3) cho 1 năm, 1 tháng, 1 ngày, 1 ca, 1giờ Từ đó giúp xác định được các thành phần tiếp theo sau:

Chọn được thiết bị và số lượng máy móc cần dùng cho phù hợp với năng suất máy từ khâu khai thác đến thành phẩm, từ đó sử dụng máy có hiệu quả và tiết kiệm năng lượng

 Tính và chọn được số lượng, kích thước, hình dạng các kho chứa, dự trữ nhiênliệu, nguyên liệu cũng như thành phẩm

 Để tính được cân bằng vật chất cho nhà máy cần thiết phải xác định được chế

 Số ngày làm việc: Làm việc từ thứ 2 đến thứ 7, nghỉ các ngày chủ nhật và lễ.

 Số ca làm việc trong 1 ngày: 1 ca/ngày

 Số giờ làm việc trong 1 ca: 8 giờ/ca

b Khâu sản xuất:

Thời gian làm việc mỗi ca quy ước bằng 8 giờ

 Giai đoạn khai thác:

 Khai thác đá vôi: 1 ca/ngày (mỗi ngày khoan lỗ nổ mìn 1 ca)

 Khai thác đất sét: 2 ca/ngày

 Khai thác pyrite: 1 ca/ngày

 Giai đoạn gia công:

 Gia công đá vôi và đất sét 2 ca/ngày

 Gia đoạn nung và nghiền:

 Lò nung không được phép tắt lò nhiều lần vì vậy lò phải nung liên tục đểkhông làm giảm tuổi thọ của lò Cũng như để đảm bảo được công suấtsản xuất cho nhà máy công đoạn nghiền cũng phải liên tục nối tiếp vớicông đoạn nung Vì vậy giai đoạn nung và nghiền làm việc 3 ca/ngày

 Một năm dừng lò 3 lần:

 Đại tu: 30 ngày

 Trung tu: 20 ngày

 Tiểu tu: 15 ngày

- Tổng số ngày làm việc trong 1 năm: 365-30-20-15 = 300 ngày

- Các thông số chế độ làm việc làm cơ sở để tính tiếp cân bằng vật chất cho nhà máy

II Cân bằng vật chất nhà máy:

 Công suất của nhà máy: P = 1.8 triệu Tấn/năm

 Lượng đá thạch cao dùng cho 1 năm:

 Lượng đá thạch cao cần cho 1 ca:

T4 = T3/3 = 315.12/3 = 105.04 T/ca

 Lượng đá thạch cao cần cho 1 giờ:

T5 = T4/8 = 105.04/8 = 13.13 T/giờc) Phụ Gia Vô Cơ puzoland: Độ ẩm 8% - Hao hụt 1%

 Lượng puzoland dung cho 1 năm

2 Khâu nung phối liệu tạo clinker:

a) Phối liệu: Hao hụt 0.5% - Độ ẩm phối liệu 1%

 Lượng mất khi nung của phối liệu là : 35.75%