ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂYDỰNG --- LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN CÔNG
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY
DỰNG -
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN CÔNG
NGHỆ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CLINKER
XI MĂNG PORTLAND BỀN NƯỚC BIỂN PCSR40, CÔNG
SUẤT 1.5 TRIỆU TẤN / NĂM
Trang 2KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CLINKER XI MĂNG PORTLAND BỀN NƯỚC BIỂN PCSR40, CÔNG SUẤT 1.5
TRIỆU TẤN / NĂM
TP Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2022ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA Độc Lập − Tự Do − Hạnh Phúc
Trang 3KHOA: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
-BỘ MÔN: VẬT LIỆU XÂY DỰNG
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: NGUYỄN THÀNH LUÂN MSSV: 1812998
VŨ QUỐC THỐNG 1713363
Nghành: Công Nghệ Kỹ Thuật Vật Liệu Xây
Dựng 1 Đầu đề luận văn:
THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ CHO NHÀ MÁY SẢN XUẤT XI MĂNG BỀN NƯỚC BIỂN PCsr40, CÔNG SUẤT 1.5 TRIỆU TẤN/
NĂM
2 Nhiệm vụ (yêu cầu về nội dung và số liệu ban đầu):
- Tổng quan tài liệu về nhu cầu sử dụng xi măng bền nước biển
- Biện luận lựa chọn địa điểm xây dựng, nguồn nguyên liệu, phương pháp sản xuất
- Tính toán phối liệu
- Thiết lập và thuyết minh dây chuyền sản xuất
- Kiểm tra và lựa chọn thiết bị chính cho phân xưởng sấy nghiền, phân xưởng nung và làm lạnh
- Kiến trúc kho chứa nguyên liệu và sản phẩm
- Các phương pháp đánh giá chất lượng nguyên liệu và sản phẩm
- Vệ sinh công nghiệp và an toàn lao đông
- Bản vẽ A1 (12−14) bản
3 Ngày giao nhiệm vụ luận văn: 22/01/2022
4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 23/05/2022
5 Họ và tên giáo viên hướng dẫn: Phần hướng dẫn
Ths HUỲNH THỊ HẠNH 100%
Nội dung và yêu cầu luận văn đã được thông báo qua Bộ Môn
CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Luận văn tốt nghiệp được coi như là môn học cuối cùng trong chương trình đàotạo sinh viên Trong thời gian làm và hoàn thành luận văn này đã giúp chúng em hệthống lại kiến thức đã học qua trong bốn năm đại học, đồng thời đó là chúng em có thểhọc thêm nhiều kiến thức mới Từ đây, chúng em sẽ có được nền tảng kiến thức vữngchắc trước khi ra trường
Để hoàn thành được luận văn này, chúng em đã may mắn nhận được nhiều sựgiúp đỡ Đầu tiên, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình đã nuôidưỡng, quan tâm và luôn động viên ủng hộ
Chúng em xin cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học QuốcGia Thành Phố Hồ Chí Minh, quý thầy cô trong Bộ môn Vật Liệu Xây Dựng – Khoa KĩThuật Xây Dựng đã tạo cho chúng em nhiều điều kiện tốt nhất để hoàn thành luận văn tốtnghiệp Xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến toàn thể quý thầy cô Trường Đại Học BáchKhoa nói chung và Bộ môn Vật Liệu Xây Dựng nói riêng đã nhiệt tình mang lại chochúng em nền tảng kiến thức vững chắc, khả năng tư duy và những bài học quý giá trongsuốt bốn năm qua, làm hàng trang cho chúng em trước khi bước vào đời
Đặc biệt, để làm được luận văn tốt nghiệp một cách đầy đủ và chi tiết, chúng
em đã nhận được sự giúp đỡ của cô ThS Huỳnh Thị Hạnh Trong suốt quá trình làmchúng em đã học được cách tìm hiểu vấn đề, trình bày nội dung một cách tỉ mỉ,phương pháp tìm tài liệu qua những lần thảo luận cùng cô, cũng như tìm hiểu tổng hợpđược thêm nhiều kiến thức chuyên ngành Chúng em cũng đã tiến bộ rất nhiều về kĩnăng mềm cũng như kĩ năng giao tiếp ngoài xã hội, có những góc nhìn thực tế về ximăng bền nước biển qua sự giúp đỡ nhiệt tình của cô Một lần nữa, chúng em xin gửilời cảm ơn chân thành nhất đến cô
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời chúc sức khỏe đến gia đình quý thầy cô Kính chúcthầy cô luôn mạnh khỏe để tiếp tục dìu dắt các thế hệ sinh viên chúng em ngày mộttrưởng thành
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 23 tháng 05 năm 2022
Sinh viên thực hiện:
Vũ Quốc Thống Nguyễn Thành Luân
Trang 5LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN 3
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
DANH MỤC HÌNH ẢNH vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ix
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT xi
CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 12
1.1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 12
1.1.1 Mục đích đề tài 12
1.1.2 Giới thiệu về xi măng bền nước biển 12
1.1.3 Ăn mòn đá xi măng do khí hậu 17
1.1.5 Ăn mòn đá xi măng do bị nhiễm phèn 18
1.1.6 Ăn mòn hòa tan xi măng do nước biển, xâm thực 19
1.1.7 Cơ chế đá xi măng bị ăn mòn trong môi trường xâm thực 21
1.1.8 Ăn mòn do axit 24
1.1.9 Giải thích cơ chế chống lại xâm thực của xi măng bền sunfate 25
1.1.10 Những công trình điển hình 25
1.1.11 Những tiêu chuẩn liên quan xi măng bền nước biển (Sulfate resistant
Trang 62.1.1 Mục đích lựa chọn vị trí nhà máy 31
2.1.2 Vị trí địa lý 31
2.1.3 Cơ sở hạ tầng phát triển, giao thông thuận lợi 32
2.1.4 Cách xa khu dân cư, đô thị 32
2.2 Các yêu cầu về đặt nhà máy 32
2.2.1 Đá vôi 32
2.2.2 Đất sét 33
2.2.3 Cát 33
2.3 Lựa chọn phương thức sản xuất 33
2.3.1 Lựa chọn phương pháp sản xuất 33
2.3.2 Chuẩn bị phối liệu và gia công 34
2.3.3 Vai trò của quá trình nung trong dây chuyền công nghệ 37
2.4 Nghiền phối liệu 38
2.4.1 Nguyên lý cấu tạo máy nghiền bi 40
2.4.2 Nguyên lý hoạt động của máy nghiền đứng 45
2.4.2.1 Cấu tạo máy nghiền đứng 47
CHƯƠNG 3 Tính toán phối liệu 51
3.1 Các hệ số tính toán phối liệu 51
3.1.1 Các hệ số và modul đặc trưng của clinker xi măng bền nước biển 51
3.1.2 Mục đích tính toán 52
3.1.3 Nguyên tắc tính toán 52
3.1.4 Các bước tính toán 53
3.2 Tính toán phối liệu cụ thể 53
3.2.1 Hệ 2 cấu tử có tro than: đất sét, đá vôi, than trước khi nung 53
3.2.2 Hệ 3 cấu tử có tro than: đất sét, đá vôi, Laterite 56
Trang 7LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
CHƯƠNG 4: Tính toán cân bằng vật chất 64
4.1 Tính toán cân bằng vật chất 64
4.1.1 Mục đích cân bằng vật chất 64
4.1.2 Tính chọn lò nung 64
4.1.3 Chế độ làm việc của nhà máy 64
4.1.4 Cân bằng vật chất khâu nung 65
4.1.5 Cân bằng vật chất khâu sấy nghiền 65
4.1.6 Cân bằng vật chất khâu thai khác nguyên liệu 68
4.2 Tính toán cân bằng vật chất cho lò nung 72
4.2.1 Lượng vật chất vào lò 72
4.2.2 Lượng nguyên liệu vào lò có kể đến lượng bụi đi ra khỏi lò 72
4.2.3 Lượng vật chất ra khỏi lò 74
CHƯƠNG 5: Thiết lập và thuyết minh dây chuyền sản xuất 77
5.1 Thiết lập và thuyết minh dây chuyền khai thác nguyên liệu 77
5.1.1 Khảo sát địa chất, xác định thành phần hóa học, trữ lượng mỏ 78
5.1.2 Khai thác và vận chuyển 79
5.1.3 Gia công nguyên liệu 82
5.2 Thiết lập và thuyết minh dây chuyền nung 86
5.2.1 Dây chuyền công nghệ 86
5.2.2 Thuyết minh dây chuyền 87
Trang 86.1.3 Vít xoắn vận chuyển Error! Bookmark not defined.
6.1.4 Máng trượt khí động Error! Bookmark not defined
6.1.5 Gầu nâng Error! Bookmark not defined
6.1.6 Tháp phun sương Error! Bookmark not defined
6.1.7 Lọc bụi tĩnh điện 92
6.1.8 Silo chứa bột phối liệu 93
6.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho phân xưởng nung và làm lạnh 6.2.2 Tìm hiểu lò nung 94
6.2.3 Chọn cyclon trao đổi nhiệt 100
6.2.4 Gạch chịu lửa 104
6.2.5 Thiết bị làm lạnh 104
6.2.6 Chọn Calciner 109
6.2.7 Chọn béc đốt 114
6.2.8 Chọn lọc bụi túi 115
6.2.9 Chọn máng trượt khí động 118
6.2.10 Chọn gầu nâng 120
6.3 Tính toán cho nghiền than 122
6.3.2 Bunker chứa than 122
6.3.3 Máy sấy nghiền than 123
6.3.4 Lọc bụi túi 125
CHƯƠNG 7: Kiến trúc và kho chứa nguyên liệu và sản phẩm 126
7.1 Tính toán kho chung 126
7.1.1 Kiến trúc kho chứa chung đá vôi và đất sét 126
7.1.2 Dung tích tính toán kho chứa 126
7.2 Kho chứa Laterite 127
Trang 9LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
7.3 Kho chứa than 129
7.4 Tính toán kho chứa sản phẩm clinker 130
CHƯƠNG 8: Các phương pháp đánh giá nguyên vật liệu và sản phẩm 132
8.1 Các phương pháp đánh giá nguyên vật liệu 132
8.1.1 Thiết bị PGNAA CB Omni 132
8.2 Kiểm tra chất lượng phối liệu sau khi nghiền 134
8.3 Khâu nung và ủ clinker 134
CHƯƠNG 9: Vệ sinh và an toàn trong công nghiệp 136
9.1 Vệ sinh trong công nghiệp 136
9.1.1 Giải quyết bụi 136
9.1.2 Giải quyết nước thải 137
9.1.3 Giải quyết khí thải 137
9.1.4 Giải quyết tiếng ồn 138
9.2 An toàn lao động 138
9.2.1 Đối với giám đốc công ty 138
9.2.2 Đối với người lao động 139
TÀI LIỆU THAM KHẢO 141
Trang 10Hình 1.1 Bảng thống kê lượng xi măng cung – cầu trên thế giới giai đoạn 2010 –
2019 13
Hình 1.2 Sản lượng xi măng của các nước năm 2019, trong đó Việt Nam đứng thứ 3 thế giới (đơn vị tính theo triệu tấn) 14
Hình 1.3 Bức tường ngăn sóng thần ở Nhật Bản 15
Hình 1.4 Đê chắn sóng biển được mệnhdanh là “Vạn Lý Trường Thành” của Nhật Bản 15
Hình 1.5 Ảnh minh họa kết cấu bị ăn mòn 20
Hình 1.6 Thẩm tiết vôi tại nhà máy Thủy điện Thác Bà và tại nhà máy thủy điện Hòa Bình 23
Hình 1.7 Ảnh hưởng của thay đổi mực nước ở cống C2 - Hải Phòng 24
Hình 1.8 Đập thủy điện Dak Nông 26
Hình 1.9 Dự án thủy điện Đại Bình 27
Hình 1.10 Đập thủy điện Đại Nga 27
Hình 2.1 Vị trí đặt nhà máy tại huyện Hớn Quản, tỉnh Bình Phước 32
Hình 2.2 Hệ liên hợp dùng máy sấy nghiền bi 38
Hình 2.3 Hệ liên hợp dùng máy sấy nghiền đứng 39
Hình 2.4 Cấu tạo tấm lót máy nghiền bi 41
Hình 2.5 Tấm lót đầu vào máy nghiền 42
Hình 2.6 Vách ngăn một lớp của máy nghiền bi 43
Hình 2.7 Ổ đỡ máy nghiền bi 44
Hình 2.8 Bi nghiền làm bằng thép pha Cr 45
Hình 2.9 Máy nghiền đứng 46
Hình 2.10 Cấu tạo của máy nghiền đứng 47
Hình 5.1 Công tác tại mỏ đá vôi 80
Hình 5.2 Khai thác đất sét tại mỏ 81
Hình 5.3 Thiết bị dở tải gầu ngoạm 82
Hình 5.4 Máy đập búa va đập phản hồi 83
Hình 5.5 Tiếp liệu băng 84
Trang 11LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
Hình 5.6 Máy cán sét (máy nghiền 2 trục) 85
Hình 6.1 Máy nghiền đứng HRM4800 91
Hình 6.2 Lọc bụi điện 92
Hình 6.3 Silo chứa bột phối liệu 93
Hình 6.4 cấu tạo lò đứng 95
Hình 6.5 Lò nung quay phương pháp khô 99
Hình 6.6 Cyclon trao đổi nhiệt 103
Hình 6.7 Sơ đồ thiết bị làm lạnh kiểu Ghi 106
Hình 6.8 Cấu tạo thiết bị làm lạnh kiểu Ghi 106
Hình 6.9 Cấu tạo Ghi làm lạnh 107
Hình 6.10 Cấu tạo giàn làm lạnh 108
Hình 6.11 Phân loại calciner 110
Hình 6.12 Tháp trao đổi nhiệt và calciner 111
Hình 6.13 Sơ đồ hoạt vận động của gió 113
Hình 6.14 Béc đốt JETFLEX 114
Hình 6.15 Lọc bụi túi 116
Hình 6.16 Cấu tạo máng trượt khí động 119
Hình 6.17 Hệ thống gầu nâng 120
Hình 6.21 Cấu tạo máy nghiền than 123
Hình 6.22 Cấu tạo máy nghiền than 124
Hình 6.23 Cấu tạo lọc bụi túi 125
Hình 7.1 Nguyên tắc rải đổ trong kho tròn 126
Hình 7.2 Kho dài chứa Laterite 128
Hình 8.1 Thiết bị PGNAA CB Omni 132
Trang 12DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 tỷ lệ diện tích mặt nước gây ăn mòn BTCT các mức khác nhau 18
Bảng 1.2 Thành phần khoáng vật chủ yếu trong clinker xi măng 20
Bảng 3.1 Thành phần hóa của đá vôi, đất sét và than trước khi nung 53
Bảng 3.2 Thành phần hóa của đá vôi, đất sét và than trước khi nung quy về 100% 54 Bảng 3.3 Thành phần hóa của đá vôi, đất sét và than sau khi nung 54
Bảng 3.4 Thành phần của clinker 56
Bảng 3.5 Bảng thành phần hóa học của các nguyên liệu chưa quy về 100% 56
Bảng 4.1 Bảng tổng kết phối liệu sản xuất 65
Bảng 4.2 Tỷ lệ các nguyên liệu 66
Bảng 4.3 Lượng nguyên liệu kể đến sự thay đổi độ ẩm 66
Bảng 4.4 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 tháng 67
Bảng 4.5 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 ngày 67
Bảng 4.6 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 ca 67
Bảng 4.7 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 giờ 67
Bảng 4.8 Tổng kết lượng nguyên liệu theo khối lượng 68
Bảng 4.9 Độ ẩm tự nhiên của các nguyên liệu 68
Bảng 4.10 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong một năm tính đến hao hụt 68
Bảng 4.11 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong một năm tính đến thay đổi độ ẩm 69
Bảng 4.12 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 tháng 69
Bảng 4.13 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 ngày 70
Bảng 4.14 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 ca 70
Bảng 4.15 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 giờ 70
Bảng 4.16 Tổng kết lượng cần khai thác nguyên liệu theo khối lượng tự nhiên 70
Bảng 6.1 Thông số kỹ thuật tiếp liệu băng cho phối liệu 90
Bảng 6.2 Thông số kỹ thuật máy nghiền đứng 91
Bảng 6.3 Thông số kỹ thuật lọc bụi điện 92
Bảng 6.4 Số liệu tháp trao đổi nhiệt 5 tầng 102
Trang 13LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
Bảng 6.5 Thông số kĩ thuật các Calciner 113
Bảng 6.7 Thống kê chất lượng các loại sợi tạo nên lọc bụi túi 118
Bảng 6.8 Thông số kỹ thuật gầu nâng 121
Bảng 7.1 Kích thước kho chứa chung 127
Trang 14DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT
XMP: Xi măng Portland
TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam
ASTM: Hội thử nghiệm và vật liệu Hoa Kỳ
BTCT: Bê tông cốt thép
BS: Tiêu chuẩn Anh
Trang 15LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
CHƯƠNG I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI1.1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1.1 Mục đích đề tài
Trong những năm gần đây, biến đổi khí hậu gây ảnh hưởng nghiêm trọng đếnViệt Nam, đặc biệt là các khu vực ven biển, các đồng bằng lớn, do hạn hán dẫnđến sự xâm nhập mặn Mặt khác, các công trình ven biển hoặc bị nhiễm mặn bịgiảm tuổi thọ, xuống cấp rất nhanh trở thành vấn đề lớn cho các nhà lãnh đạo,các nhà thầu và ngành xây dựng nói chung Vì vậy, chúng em làm đề tài này để
mô tả về dây chuyền công nghệ sản xuất, clinker bền nước biển góp phần đadạng hóa các chủng loại xi măng, nhằm xây dựng các công trình nhiễm sunfatehiện nay
1.1.2 Giới thiệu về xi măng bền nước biển
Xi măng bền nước biển là một nguyên vật liệu không thể thiếu trong các côngtrình xây dựng ven biển, hải đảo, vùng nước bị nhiễm mặn, nước phèn, cáccông trình ngầm Chúng đóng vai trò kết dính các nguyên vật liệu với nhau, cónhiều ưu điểm như giảm sự ăn mòn của các ion sunfate, clorua, giúp tăng cườngtính chống nước, đảm bảo sự an toàn cho kết cấu thép, giúp công trình giữ đượcthiết kế ban đầu, tăng độ bền và tuổi thọ cho công trình Trong điều kiện khắcnghiệt do môi trường biển Việt Nam nóng ẩm, mưa bão nhiều nên các loại ximăng bền nước biển nhập khẩu từ nước ngoài chưa thật sự phù hợp Trước tìnhhình cấp bách này buộc các nhà nghiên cứu phải tìm ra giải pháp sản xuất raloại xi măng phù hợp với điều kiện thực tế bằng việc kết hợp với các loại phụgia phổ biến như xỉ lò cao, đá vôi, tro bay,… Điều quan trọng là cách phối trộn
Trang 16Diễn biến cung - cầu xi măng Thế giới trong giai đoạn 2010 – 2019.
Hình 1.1 Bảng thống kê lượng xi măng cung – cầu trên thế giới giai đoạn 2010 – 2019
Nguồn cung xi măng đang dần bị kiểm soát và hạn chế ở nhiều quốc gia. Côngsuất và sản lượng sản xuất xi măng trên thế giới trong 10 năm gần nhất (2010 –2019) tăng trưởng lần lượt là 2.1% / năm và 2.4% / năm Sản lượng sản xuấttoàn cầu bắt đầu suy giảm từ mức 4.2 tỷ tấn vào năm 2015 xuống còn 4.1 tỷ tấntrong năm 2019 Nguyên nhân chính do các nước chủ động hạn chế các nhàmáy mới và cắt giảm công suất xi măng để kiểm soát tình hình dư thừa của thịtrường trong nước, điển hình là các quốc gia ở khu vực châu Á như Trung
Quốc, Indonesia, Việt Nam…[6]
Trang 17LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
Hình 1.2 Sản lượng xi măng của các nước năm 2019, trong đó Việt
Nam đứng thứ 3 thế giới (đơn vị tính theo triệu tấn)
Ởcác nước lớn trên thế giới, họ chú trọng trong việc dùng xi măng bềnnước biển như là vật liệu chính yếu để chế tạo ra các khối bê tông lớn làm thànhnhững bức tường để ngăn sóng biển, làm đê điều ở các khu vực ven biển
Trang 18Hình 1.3 Bức tường ngăn sóng thần ở Nhật Bản
Hình 1.4 Đê chắn sóng biển được mệnh danh là “Vạn Lý Trường Thành” của Nhật
Trang 19LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
1.1.3.2 Tình hình sản xuất xi măng trong nước
Kể từ 5/2021 tình hình tiêu thụ xi măng trong nước bắt đầu bị ảnh hưởng
do dịch Covid-19, nhiều địa phương áp dụng giãn cách xã hội khiến việc vậnchuyển hàng hóa khó khăn, các công trình xây dựng bị ngưng trệ Số liệu từ VụVật liệu xây dựng – bộ xây dựng cho thấy, trong 8/2021, mức tiêu thụ sản phẩm
xi măng đạt khoảng 70.77 triệu tấn, tăng 4 % so với cùng kì năm 2020; trong
đó, tiêu thụ tại thị trường nội địa đạt khoảng 43.54 triệu tấn, giảm khoảng 5 %
so với cùng kì năm 2020 Xét theo địa bản tiêu thụ nội địa năm 2021 thì khuvực miền nam có mức tiêu thụ tăng mạnh nhất cả nước với tốc độ tăng trưởng12.2% so với năm trước và đang cao hơn mức trung bình cả nước 4.4% TheoVNCA, Việt Nam đang đứng thứ 5 thế giới về năng lực sản xuất, chỉ sau TrungQuốc, Ấn Độ, Mỹ và Nga Hiện sản lượng sản xuất xi măng của Việt Nam đạtxấp xỉ 100 triệu tấn/ năm
Ngành xi măng phục hồi sau đại dịch Covid – 19 Trong năm 2021, giá xi măngtăng nhẹ chủ yếu đến từ áp lực giá nguyên liệu đầu vào năng lượng (than) tăngmạnh từ đầu năm, tại miền Nam, giá than đã tăng 144% kể từ đầu năm nhưng giá
ximăng tăng chỉ khoảng 3% Sản lượng sản xuất xi măng 9 tháng năm 2021 đạt73.9 triệu tấn, tăng 2.7% so với cùng kì năm trước, sản lượng tiêu thụ xi măng 9tháng năm 2021 đạt 77.5 triệu tấn, tăng 3.5% so với cùng kì năm trước Tráingược với việc tăng giá bán thì sản lượng tiêu thụ xi măng nội địa trong năm
2021 giảm mạnh, đạt 45.6 triệu tấn, giảm 5.1% so với cùng kì năm trước so vớicùng kì với nguyên nhân chính từ COVID-19 Lượng xuất khẩu đạt 31.9 triệutấn, tăng 19% so với cùng kì năm trước và tiếp tục xuất chính sang thị trường
Trang 20loại xi măng này khác với các loại thông thường nên giá cả sẽ cao hơn, mặc khác,
ximăng không thể để tồn kho quá lâu từ đây không thể sản xuất đại trà nên cácchủ đầu tư thường không chú trọng dùng vật liệu xây dựng chuyên dụng dẫn đếntuổi thọ các công trình chỉ 5 – 10 năm đã xuống cấp trầm trọng Theo đó, nhà nước
sẽ ban hành các chính sách, quy chuẩn về việc sử dụng đúng vật liệu xây dựngchuyên dùng cho công trình biển đảo Bởi thực hiện Nghị quyết số 36 –
NQ/TW về chiến lược phát triển bền vững kinh tế Việt Nam đến năm 2030, tầmnhìn 2045 và nhu cầu phát triển công trình xây dựng các dự án ven biển, hải đảo
là rất lớn [8]
Theo đề án số 126/QĐ - TTg được ban hành vào ngày 25/1/2019 để phục
vụ xây dựng công trình biển đảo Việc phát triển các vật liệu xây dựng đặc biệt
là xi măng bền sunfat có tính chống xâm thực cao là mục tiêu hàng đầu Ngày
28/12/2018, tại Văn bản số 1895/TTg - CN, Thủ tướng Chính phủ đã đồng ý bổ
sung thêm 2 dây chuyền kết hợp xử lý rác thải, bảo vệ môi trường, tạo ra các sảnphẩm xi măng chất lượng cao, xi măng chịu mặn bền sunfat phục vụ công trìnhven biển. Điển hình, Công ty Cổ phần Xi măng Thành Thắng Group (Hà
Nam) là một trong những doanh nghiệp tiên phong hưởng ứng đề án 126 Mới
đây, ngày 27/12/2021, Thành Thắng Group đã đốt lò, đưa vào vận hành dâychuyền số 4 Nhà máy xi măng Thành Thắng, công suất 2.3 triệu tấn ximăng/năm, chuyên sản xuất các sản phẩm xi măng chất lượng cao, xi măng chịumặn bền sunfate phục vụ các công trình ven biển và hải đảo
1.1.3 Ăn mòn đá xi măng do khí hậu
Trang 21LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
1.1.3.3 Gió
Gió mạnh mang theo hạt mưa, cát, bụi là bào mòn bề mặt vật liệu, rửa trôi các
sản phẩm phản ứng của các quá trình trên, tạo điều kiện mới cho các phản ứng
đó tiếp tục hoạt động
1.1.4 Ăn mòn đá xi măng do bị nhiễm phèn
1.1.4.1 Định nghĩa phèn
Đất chua phèn có một quá trình hình thành đặc biệt Trong đất có chứa nhiều
hợp chất sunfua chủ yếu là pirit Đất axit sunfuaric nếu để khô có đặc tính rất
chua, trong đất có những đốm màu vàng đó là các muối sunfate sắt nhôm
Trong quá trình nước luôn chuyển, FeS2 kết hợp với Oxy tạo nên hợp chất
sunfate:
Sunfate sinh ra trong quá trình hình thành đất phèn là nguyên nhân ăn mòn
1.1.4.2 Khu vực phèn ở miền nam
Bảng 1.1 tỷ lệ diện tích mặt nước gây ăn mòn BTCT các mức khác nhau
TT
1
2
Trang 23LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
trong đó diện tích gây ăn mòn mạnh chiếm khoảng 10% diện tích khu vựcĐBSCL
1.1.5 Ăn mòn hòa tan xi măng do nước biển, xâm thực
1.1.5.1 Đặc điểm đường bờ biển Việt Nam
Vùng biển Việt Nam nằm trải dài trên 3200 km từ 8o, 24o vĩ bắc Theo tính chấtxâm thực và mức độ tác động lên kết cấu bê tông & BTCT có thể phân môitrường biển Việt Nam thành 4 vùng có ranh giới khá rõ sau đây:
- Vùng hoàn toàn ngập trong nước biển
- Vùng nước lên xuống
-Vùng khí quyển trên và ven biển, gồm các tiểu vùng sát mép nước, ven bờ, gân bờ
- Vùng đất nước ngầm bờ biển
1.1.6.2 Tác động đến ăn mòn BTCT của khí hậu Việt Nam
Mức độ xâm thực phụ thuộc vào vị trí và điều kiện làm việc cụ thể củatừng kết cấu trong công trình So với các nước khác, môi trường biển ViệtNam có đặc thù khí hậu nóng ẩm, mưa bão nhiều tạo ra sự ăn mòn mạnh hơnđối với kết cấu BTCT Dưới điều kiện khí hậu nhiệt đới, bê tông bị mất nướcngay từ giai đoạn đầu của quá trình đóng rắn Sự mất nước tăng theo cường độnắng, tốc độ gió, độ khô hanh của không khí và giá trị mô đun hở của bề mặt
bê tông Mất nước là nguyên nhân gây ra co mềm, giá trị co mềm có thể đạttới 1 – 3mm/m Quá trình mất nước và co mềm đã dẫn đến xuất hiện các vếtnứt trong lúc bê tông đóng rắn vào những giờ đầu Trong lòng bê tông sẽ xuấthiện nhiều lỗ rỗng Cấu trúc ban đầu của bê tông thay đổi theo chiều xấu, điđến chỗ cường độ bê tông suy giảm, ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền lâu của bê
Trang 24Hình 1.5 Ảnh minh họa kết cấu bị ăn mòn Bảng 1.2 Thành phần khoáng vật chủ yếu trong clinker xi măng
Khoáng chính
Khoáng phụ
Trang 25SVTH:VŨ QUỐC THỐNG – 1713363
NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
Trang 26C2S (belit): Thủy hóa chậm, tỏa ít nhiệt Rắn chắc chậm ban đầu, tăng cường
độ về sau Hàm lượng C2S tăng làm xi măng ổn định trong môi trường nước
C3A: có độ hoạt tính lớn nhất, tác dụng với nước nhanh nhất, tốc độ thủy hóa
rất nhanh, nhiệt thủy hóa rất lớn (dễ gây nứt cấu kiện), nhưng phát triển cường
độ không cao
C4AF (celit): Tốc độ thủy hóa tương đối nhanh, nhiệt thủy hóa trung bình,
phát triển cường độ trung bình và tăng về sau
Các thành phần khoáng phụ:
CaO tự do: tạo ra ở nhiệt độ t > 1450 C, ở dạng hạt, kết khối, khó hydrat hóa
(quá già lửa) Khống chế < 1%, vì nó sẽ gây mất ổn định thể tích (trưởng nở
thể tích) Khi CaO tự do + H2O làm thể tích tăng 2 lần so với vôi thường
MgO tự do: tồn tại ở dạng tinh thể tự do, thủy hóa rất chậm, do quá già lửa,
khó hấp thụ nước Nhưng kéo dài đến hàng năm mới tác dụng được với nước
tạo ra Mg(OH)2 làm trương nở thể tích gấp 2.1 lần so với MgO, gây nội ứng
suất làm hư hỏng công trình Khống chế MgO < 5%
Na2O, K2O: oxit kiềm tồn tại trong các khoáng chứa kiềm trong clinker xi
măng, sẽ rất có hại vì khi đóng rắn nó tạo thành những hidrosilicat kiềm ngậm
nước, gây trương nở thể tích
1.1.6 Cơ chế đá xi măng bị ăn mòn trong môi trường xâm thực
1.1.6.1 Ăn mòn do sunfoaluminate
Ăn mòn sunfoaluminat xuất hiện trong các nước chứa lớn hơn 250mg/l ion
SO4 2- Khi đó Ca(OH)2 phản phản ứng với SOứng:
Ca(OH)2 + Na2SO4 + 2H2O → CaSO4
Thạch cao đến lượt mình lại tham gia vào sự tương tác với aluminate canxi
độ bazơ cao theo phản ứng:
3CaO.Al2O3.6H2O + 3(CaSO4.2H2O)+19H
Trang 27LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
→Do sự tạo thành ettringit ít hoà tan từ C3AH6, thể tích ban đầu tăng lênkhoảng 4.76 lần làm xuất hiện ứng suất bên trong gây ra sự xuất hiện các vếtnứt và sự phá huỷ
1.1.6.2 Ăn mòn do magne và magne sunfate
Nếu trong nước hoà tan một muối nào đó của magne (không kể MgSO4)
sẽ xảy ra hiện tượng ăn mòn magne Khi đó, magne tham gia vào quá trìnhtương tác với Ca(OH)2 tạo thành các muối canxi hoà tan bị nước rửa trôi vàMg(OH)2 hoà tan kém lắng đọng dưới dạng khối xốp vô định hình:
Ca(OH)2 + MgCl2 → CaCl2 + Mg(OH)2
Các dung dịch muối magne sẽ xâm thực nếu trong chúng chứa nhiều hơn500mg/l ion Mg2+ Nhưng muối MgSO4 tác dụng lên xi măng mạnh nhất gây
ra ăn mòn magne – sunfate Khác với Na2SO4, nó không những phản ứng vớiCa(OH)2 và hydroaluminat mà còn phản ứng với cả hydrosilicat phản ứnggiữa MgSO4 và các hợp chất hydrat hoá của xi măng có thể miêu tả theo sơ
đồ như sau:
Ca(OH)2 + MgSO4 + 2H2O → CaSO4.2H2O + Mg(OH)2
3CaO.Al2O3.6H2O + 3MgSO4 + 6H2O → 3(CaSO4.2H2O) + 2Al(OH)3 + 3Mg(OH)2
3CaO.2SiO2.3H2O + 3MgSO4 + nH2O → 3(CaSO4.2H2O) +
Trang 28quá trình tiếp diễn lâu dài sẽ làm cho khối BT dần bị rỗng rỗ, gây ra giảm cường độ.
CaO.SiO2.H2O + 2H2O → Ca(OH)2 + Si(OH)2
Hình 1.6 Thẩm tiết vôi tại nhà máy Thủy điện Thác Bà và tại nhà máy
thủy điện Hòa Bình
1.1.6.4 Xâm thực do BT và BTCT làm việc trong môi trường thủy triều thường xuyên thay đổi
Đây là một trong những dạng xâm thực rất thường gặp đối với BT và BTCTcông trình thủy lợi, đặc biệt là các cống vùng triều, bê tông lát mái đê biển.Nguyên nhân chủ yếu là do việc mực nước liên tục lên xuống làm cho kết cấu BT
và BTCT lặp lại chu trình khô − ướt, cũng có nghĩa là lặp lại chu trình trương nở
− co ngót Đặc biệt kết hợp với điều kiện khí hậu nắng nóng gay gắt
ở Việt Nam sẽ gây ra các tác động vô cùng nguy hiểm vì nắng và bức xạ mặt trời
sẽ chiếu trực tiếp vào khu vực bê tông có mực nước thay đổi Chu kỳ trương
nở, co ngót sẽ dẫn đến việc bê tông bị nứt, mất cường độ
Trang 29LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
Hình 1.7 Ảnh hưởng của thay đổi mực nước ở cống C2 - Hải Phòng
1.1.6.5 Xâm thực do mài mòn cơ học
Đây là một dạng xâm thực bê tông xảy ra khá phổ biến ở các công trìnhthủy lợi như tràn xả lũ, các loại cống, bê tông gia cố kè sông, kè biển Dưới tácđộng mài mòn của dòng nước chảy xiết và sóng, đá xi măng trên bề mặt bêtông sẽ bị dòng nước bào mòn, sau đó các hạt có kích thước lớn hơn (hạt cốtliệu nhỏ, cốt liệu lớn) sẽ bị rửa trôi do không còn liên kết làm cho bê tông dần
bị xâm thực
1.1.7 Ăn mòn do axit
Nước thải công nghiệp thường chứa một số acid như HCl, Nước có chứa acid pH < 7 Trong nước chứa acid vô cơ hay acid hữu cơ, sự hòa tan của Ca(OH)2 xảy ra càng nhanh Vì ngoài sự hòa tan lý học của hydroxit
calci, còn có phản ứng hóa học, tạo thành hợp chất mới hòa tan rất nhanh:
Trang 301.1.8 Giải thích cơ chế chống lại xâm thực của xi măng bền sunfate
Từ các tác nhân gây ăn mòn được đưa ra thì một công trình có thể bị hưhại từ một hay nhiều nguyên nhân khác nhau và tác nhân chính được chú ýnghiên cứu để giải quyết vấn đề trên là việc xử lý hàm lượng Ca(OH)2 trong
ximăng, đồng thời xi măng bền nước biển có hàm lượng C3A phải được kiểmsoát ở mức thấp (< 5%) nhằm giảm hình thành muối sunfate từ đó sẽ làm giảmkhả năng xâm nhập sunfate vào bê tông C3S (tricalcium Silicate): khi trộn xi
măng với nước, hai giai đoạn đầu xảy ra quá trình tác dụng nhanh củakhoáng Alite với nước và đạt độ bền cực đại ngay trong giai đoạn đầu củaquá trình hydrat hóa:
C3A + 6H2O → 3C3AH6 (đóng rắn nhanh)C3A + CaSO4.2H2O → 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O
(Ettringite) kéo dài thời đóng rắnVậy giải pháp ở đây là dùng xi măng bền nước biển có hàm lượng C3A thấp, giảm muối sunfate
1.1.9 Những công trình điển hình
Xi măng bền nước biển được sử dụng điển hình tại các đập thủy điện Đại Nga,công trình thủy điện Dak Nông hay đập thủy điện Đại Bình
Trang 31LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
Hình 1.8 Đập thủy điện Dak Nông [9]
Trang 32Hình 1.9 Dự án thủy điện Đại Bình [10]
Hình 1.10 Đập thủy điện Đại Nga [11]
1.1.10 Những tiêu chuẩn liên quan xi măng bền nước biển (Sulfate resistant portland cement)
TCVN 6067:2018 do Viện Vật liệu Xây dựng - Bộ Xây dựng biên soạn, Bộ
Xây dựng đề nghị, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, BộKhoa học và Công nghệ công bố
• Phạm vi áp dụng
Tiêu chuẩn này áp dụng cho XMP bền nước biển
• Tài liệu viện dẫn
Các tài liệu viện dẫn sau là cần thiết khi sử dụng tiêu chuẩn này Đối với các tàiliệu viện dẫn ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu Đối với các tài liệuviện dẫn không ghi năm công bố thì áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cácbản sửa đổi, bổ sung (nếu có)
TCVN 141, Xi măng poóc lăng - Phương pháp phân tích hóa
học; TCVN 4030, Xi măng - Phương pháp xác định độ mịn;
Trang 33LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
TCVN 4787 (EN 196-7), Xi măng - Phương pháp lấy mẫu và chuẩn bị mẫu
thử; TCVN 6016 (ISO 679), Xi măng - Phương pháp thử - Xác định cường độ;
• Quy định chung
XMP bền nước biển là sản phẩm được nghiền mịn từ clinker XMP bền nướcbiển với lượng thạch cao cần thiết Có thể sử dụng phụ gia công nghệ nhưngkhông quá 1% so với khối lượng clinker
Thạch cao sử dụng để sản xuất xi măng poóc lăng bền sulfat theo TCVN 9807
Phụ gia công nghệ theo TCVN 8878
• Phân loại
- Xi măng portland bền sulfate trung bình, ký hiệu: PCMSR
- Xi măng portland bền sulfate cao, ký hiệu: PCHSR
Trang 34• Yêu cầu kĩ thuật
1 Hàm lượng mất khi nung (MKN), % không
7 Tổng hàm lượng tetra calci fero aluminat và
hai lần tri calci aluminat (C4AF + 2C3A), %
không lớn hơn
8 Hàm lượng kiềm quy đổi Na2Oqđ, % không
lớn hơn
Có thể tham khảo một số tiêu chuẩn của các nước khác:
Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASTM C150 (Type II)
Tiêu chuẩn Châu Âu BS 197 – 1
Trang 35LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
KẾT LUẬN
Từ những dữ kiện, các dẫn chứng số liệu đã được nêu ở phía trên, rõ ràng thấy được
sự quan tâm đặc biệt từ chính phủ thông qua các nghị quyết, nhu cầu sử dụng xi măng bềnnước biển cho các công trình ven biển, đê đập, các công trình ngầm,… Ngày càng lớn vì
sự biến đổi khí hậu, nước biển dâng khiến vấn đề bị ăn mòn BT và BTCT đang là vấn đềnghiêm trọng của ngành xây dựng trong những năm gần đây Với ưu điểm của
xi măng bền nước biển như giảm thiểu các ion sunfate, cacbonate, clorua,… ăn mòn,đảm bảo sự an toàn cho cốt thép, duy trì được tuổi thọ cho công trình, phù hợp với khíhậu, điều kiện tự nhiên ở Việt Nam, xi măng bền nước biển có nhiệt độ hidrat thấpgiúp làm giảm các vết nứt xuất hiện Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu xây dựng cùng với sự
ủng hộ từ chính phủ chúng em sẽ thiết kế định hình dây chuyền công nghệ nhà sản
xuất clinker xi măng portland bền nước PC SR 40 với công suất 1.5 triệu tấn / năm
để giải quyết nhu cầu cấp thiết hiện thời và phát triển bền vững trong tương lai.
Trang 36CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG, NGUỒN NGUYÊN LIỆU, PHƯƠNG PHÁP SẢN
XUẤT2.1 Lựa chọn địa điểm xây dựng, nguyên vật liệu, phương thức sản xuất
- Trong đó các yêu cầu cụ thể gồm:
+ Khu vực đặt nhà máy gần nguồn nguyên liệu: các núi đá vôi, đất sét có trữlượng lớn và đảm bảo các nguồn nguyên liệu khác Về địa hình khu đất phải làkhu đất cao, tránh ngập lụt và phù hợp để bố trí dây chuyền
+ Cách xa khu dân cư, phải tránh ảnh hưởng sức khỏe cho người dân
+Vị trí có đường xá, cơ sở hạ tầng thuận tiện như cầu cảng, đường thủy, đường
2.1.2 Vị trí địa lý
Đề tài chọn địa chỉ nhà máy tại: xã Minh Tâm, huyện Hớn Quản, tỉnh BìnhPhước là vị trí phù hợp với các điều kiện trên để thuận tiện trong việc mở nhàmáy xi măng
Trang 37NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
Trang 38Hình 2.1 Vị trí đặt nhà máy tại huyện Hớn Quản, tỉnh Bình Phước
2.1.3 Cơ sở hạ tầng phát triển, giao thông thuận lợi
- Đường bộ: vị trí của nhà máy nằm gần tuyến quốc lộ chính: quốc lộ 13 nốiTP.HCM, Bình Dương, đi qua các huyện Chơn Thành, Bình Long, Lộc Ninhđến cửa khẩu Hoa Lư và nối với quốc lộ 7 của Campuchia, quốc lộ 14 nối Bình Phước với các tỉnh Tây Nguyên
2.1.4 Cách xa khu dân cư, đô thị
- Khu vực này nằm dọc theo quốc lộ 13 cách xa khu dân cư nhưng vẫn đảm bảo được nguồn nhân lực rẻ và dồi dào
- Huyện Hớn Quản có dân số cụ thể là 100.262 người (số liệu cập nhật
31/12/2016), đây vừa là cơ hội để người dân ở đây có việc làm, vừa là động lực
để các nhà máy xí nghiệp phát triển [12]
2.2 Các yêu cầu về đặt nhà máy
2.2.1 Đá vôi
- Vị trí này có nguồn núi đá vôi chằng chịt với trữ lượng lớn, tiêu biểu là mỏ đá
Trang 39LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS HUỲNH THỊ HẠNH
vôi Minh Tâm có diện tích 200ha có dự báo trữ lượng 200 triệu tấn [13]
- Được biết, theo Giấy phép khai thác 536/QĐ – QLTN ngày 20/6/1995 của
Bộ Công nghiệp nặng, đây cũng là nhà máy xi măng hoàn chỉnh sản xuấtclinker đến nghiền và đóng bao xi măng, có mỏ đá vôi ngầm âm 50m, trữlượng đủ sản xuất trong vòng 50 năm
- Để sản xuất 1 tấn clinker cần trung bình 1.3 tấn đá vôi, với nhà máy có công suất 1.5 triệu tấn / năm, hoạt động trong 50 năm thì cần lượng đá vôi là:1.5 1.3 50 = 97.5 triệu tấn < 200 triệu tấn
Như vậy, trữ lưỡng đá vôi cho nhà máy đủ dùng cho trên 50 năm.
- Theo tiêu chuẩn cát xây dựng 7570:2006
2.3 Lựa chọn phương thức sản xuất
2.3.1 Lựa chọn phương pháp sản xuất
Chu trình sản xuất được chia làm 2 loại:
- Chu trình hở: được sử dụng chủ yêu trong các nhà máy xi măng cũ, ở đâycác giai đoạn không được liên tục với nhau mà làm riêng các khâu gia côngkhác nhau dễ kiểm soát chất lượng qua từng giai đoạn hơn Tuy nhiên hìnhthức này đã dần bị quên đi do lượng khí thải nó đưa ra môi trường là quá lớn
vì khó xử lý bụi qua các máy lọc và sử dụng thủ công khá nhiều dẫn đến năngxuất thấp
