Thiết kế nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa Magnesite liên kết Spinel

Sản phẩm vật liệu chịu lửa là loại vật liệu sử dụng ở nhiệt độ cao dùng chủ yếu để xây dựng các loại lò công nghiệp ( lò nung xi măng, lò nung gốm sứ, lò nấu thuỷ tinh, lò luyện thép..v..v..), các buồng đốt nhiên liệu, các buồng hồi nhiệt, các thiết bị làm việc ở nhiệt độ lớn hơn 1000o C. Hàng năm tuỳ theo mức độ phát triển của từng nước, khối lượng các loại vật liệu chịu lửa tiêu thụ trong các ngành công nghiệp như luyện kim, hoá chất, sản xuất vật liệu xây dựng…khá lớn. Chính vì vậy trong công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa, quy mô sản xuất các loại sản phẩm: Sa mốt, cao nhôm, Man he di, man hê di Crom, man hê di Spinel…rất lớn với những nhà máy cơ khí hoá và tự động hoá cao có năng suất hàng chục vạn tấn 1 năm.

Chơng I

Phần mở đầu

I một số đặc điểm về ngành công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa

Sản phẩm vật liệu chịu lửa là loại vật liệu sử dụng ở nhiệt độ cao dùng chủ yếu để xây dựng các loại lò công nghiệp ( lò nung xi măng, lò nung gốm sứ, lò nấu thuỷ tinh, lò luyện

thép v v ),các buồng đốt nhiên liệu, các buồng hồi nhiệt,các thiết bị làm việc ở nhiệt độ lớn hơn 1000o C.Hàng năm tuỳ theo mức độ phát triển của từng nớc, khối lợng các loại vật liệu chịu lửa tiêu thụ trong các ngành công nghiệp nh luyện kim, hoá chất, sản xuất vật liệu xây dựng…khá lớn Chính vì vậy trong công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa, quy mô sản xuất các loại sản phẩm: Sa mốt, cao nhôm, Man he di, man hê di Crom, man hê di Spinel…rất lớn với những nhà máy cơ khí hoá và tự động hoá cao có năng suất hàng chục vạn tấn 1 năm bên cạnh những sản phẩm chịu lửa thông thờng làm việc ở 1000oCữ1750oC, ngành công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa còn cung cấp cho các ngành kĩ thuật hiện đại 1 số lợng không lớn nhng không thể thiếu các sản phẩm vật liệu chịu lửa đặc biệt đi từ các oxit tinh khiết nh Al2O3

, MgO, CeO2,BeO…Các sản phẩm không chứa ô xy nh các sản phẩm đi từ hợp chất Borit, cacbit nitrit hay Silicat …Các loại vật liệu này có thể sử dụng lâu dài ở nhiệt độ cao trong những điều kiện nung luyện khắc nghiệt: 1800oCữ2000oC và cao hơn nữa, bền hoá, bền nhiệt lớn…Chúng đợc sử dụng trong các ngành công nghiệp mũi nhọn nh: chế tạo máy bay,động cơ phản lực,lò phản ứng hạt nhân, lò luyện kim loại quý,sản xuất các loại thuỷ tinh đặc biệt…Hiện nay, trên thế giới, ngành công nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa đang trong giai đoạn khó khăn, tổng sản phẩm vật liệu chịu lửa giảm xuống 22 triệu T/năm trong khi tổng công suất là

40 triệu T/ năm Tổng nhu cầu toàn thế giới là 22ữ25 triệu T/ năm, đến năm 2010 sẽ giảm xuống chỉ còn 20ữ21 triệu T/ năm Sản lợng có xu hớng giảm nhng chất lợng ngày một nâng cao để đáp ứng đòi hỏi ngày càng cao của các ngành công nghiệp sử dụng vật liệu chịu lửa :

xi măng, luyện kim….Các sản phẩm mới có các yêu cầu về kĩ thuật cao nh VLCL “đen” thuộc họ kiềm tính nh Mg-Cr, Mg-S, Mg-C, Spinel…đang dần đợc,ứng dụng, nghiên cứu,và cải tiến.Thị trờng tiêu thụ lớn nhất hiện nay và đợc dự báo trong cả tơng lai đó là vùng châu á

-thái bình dơng (bao gồm cả Việt Nam) chiếm khoảng 40% thị phần.(phỏng theo báo

cáo tại Hội nghị Vật liệu chịu lửa thế giới 2002)

Tại Việt Nam, nhu cầu VLCL đã có từ lâu, nhng mãi tới khi miền Bắc đợc giải phóng thì chúng ta mới bắt đầu xây dựng đợc một số nhà máy sản xuất VLCL có quy mô nhỏ, công suất thấp, máy móc và thiết bị gia công nguyên liệu chủ yếu do Liên Xô cũ và Trung Quốc sản xuất

Điển hình nh các nhà máy:

- Nhà máy vật liệu chịu lửa Cầu Đuống

- Nhà máy vật liệu chịu lửa Thái Nguyên

- Nhà máy vật liệu chịu lửa Tuyên Quang

Trong những năm đó các nhà máy chỉ sản xuất đợc các gạch chịu lửa nh: Samốt A, B, C, vữa chịu lửa, chất lợng sản phẩm còn hạn chế cha đáp ứng đợc yêu cầu của các ngành công nghiệp Chúng ta phải nhập khẩu trên 40% các sản phẩm VLCL nh cao alumin , gạch kiềm tính, dinas Để khắc phục đợc vấn đề này, nhà nớc đã có cải cách và đổi mới trong lĩnh vực

sản xuất, nhằm khai thác tối đa nguồn nguyên liệu sẵn có trong nớc, giảm lợng gạch nhập khẩu từ nớc ngoài vào Việt Nam Chính phủ đã cho xây dựng và mở rộng các nhà máy sản xuất VLCL trên toàn quốc , tập trung quy hoạch ngành VLCL thành một trong những ngành công nghiệp lớn có khả năng cạnh tranh và phát triển trong khu vực và trên thế giới Năm

2000, tổng công ty thuỷ tinh và gốm xây dựng đã nâng cấp và mở rộng nhà máy VLCL Tam Tầng lên 16500 (t/n) bao gồm các sản phẩm :

- Sa mốt A, B, C

- Vữa chịu lửa sa mốt A, B

Năm 2000-2001 lắp đặt dây chuyền sản xuất gạch cao nhôm tại nhà máy VLCL Cầu Đuống

và đi vào sản xuất với năng suất thiết kế 6000 (t/n)

Tháng 4/2000 chính thức đi vào sản xuất gạch chịu lửa kiềm tính tại nhà máy VLCL kiềm tính Việt Nam với năng suất 16500 (t/n) bao gồm các sản phẩm :

- Manhêzi - spinel dùng cho công nghiệp xi măng

- Mg- Cr dùng cho công nghiệp xi măng

- Mg- Cr dùng cho công nghiệp luyện kim

- Vữa chịu lửa kiềm tính

Nh vậy theo thống kê của công ty thuỷ tinh và gốm xây dựng đến hết tháng 6 năm 2001 công suất của các nhà máy VLCL trên toàn quốc có sự thay đổi nh sau :

Stt Tên nhà máy Công suất

(t/n) Các sản phẩm chính

Mg-CrCr-MgManêzi liên kết spinelVữa chịu lửa kiềm tính

Vữa cao Alumin, vữa chịu lửaGạch cao alumina,gạch samốt

A,B,C

3 NM VLCL Tam Tầng 16500 Vữa chịu lửa các loạiSa mốt A, B, C

4 NM VLCL Trúc Thôn 5000 Vữa chịu lửa các loạiSa mốt A, B, C

5 NM VLCL Thái Nguyên 28000 Sa mốt A, B, CĐô lô mít

6 NM VLCL Tân Vạn - Đồng Nai 6000 Vữa chịu lửa các loạiSa mốt B, C

Dự báo nhu cầu sử dụng vật liệu chịu lửa của Việt Nam trong những năm tới

Theo số liệu của tài liệu : Quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng ở Việt Nam đến năm 2010 và định hớng đến năm 2020

Dự báo nhu cầu VLCL để phục vụ cho công nghiệp xi măng và gốm sứ và luyện kim ở nớc ta trong giai đoạn tới ngày càng tăng cao Nhu cầu VLCL đợc tính toán dựa trên phơng án phát triển năng lực sản xuất đã quy hoạch của lĩnh vực sử dụng VLCL nh sau:

Chủng loại gạch Năm 2000(tấn) Năm 2005(tấn) Năm 2010(tấn)

- Vữa chịu lửa : 1300 (t/n)

Nh vậy đến năm 2010 cả nớc ta đã có năng lực sản xuất 95500 tấn gạch chịu lửa các loại trong đó:

- Gạch samốt : 16500 (tấn)

- Gạch kiềm tính : 19700 (tấn)

- Vữa chịu lửa : 11000 (tấn)

Dự báo nhu cầu sử dụng VLCl cho 2 ngành công nghiệp lớn ở Việt Nam là công nghiệp xi măng và luyện kim

c.Dự báo cho ngành công nghiệp xi măng giai đoạn 2000ữ 2020

Chủng loại

VLCL Năm 2000(tấn) Năm 2005(tấn) Năm 2010(tấn) Năm 2020(tấn)

Samốt 5000ữ6000 6000ữ7000 10000ữ11000 15000ữ16000

Cao Alumin 2000ữ3000 4000ữ5000 6000ữ7000 9000ữ10000

Kiềm tính 13000ữ14000 15000ữ16000 25000ữ26000 35000ữ36000

Tổng số 20000ữ23000 25000ữ28000 41000ữ44000 59000ữ62000

d

Dự báo nhu cầu sử dụng VLCL cho ngành công nghiệp luyện kim giai đoạn 2000ữ 2010

Chủng loại VLCL Năm 2000(tấn) Năm 2005(tấn) Năm 2010(tấn)

Biện luận đề tài thiết kế

Mục đích của đồ án tốt nghiệp là giúp cho sinh viên hệ thống lai kiến thức đã đợc đào tạo,đặc biệt là kiến thức chuyên ngành,kết hợp với vốn kiến thức thực tế ,thu nhận qua những kì thực tập, bớc đầu giúp sinh viên có phơng pháp nghiên cứu và làm việc cơ bản của 1 kĩ s

Với mục đích đó, bộ môn CNVL Silicat, giáo viên hớng dẫn đã giao cho em đề tài tốt nghiệp là: thiết kế nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa Magnesite liên kết Spinel với năng suất 20000 Tấn / năm

Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng nhà máy

Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là rất quan trọng bởi vì nó ảnh hởng trực tiếp

đến hiệu quả kinh tế, khả năng cạnh tranh sản phẩm trên thị trờng Chính vì vậy, một địa điểm

để xây dung nhà máy XM phải thoả mãn đợc những yêu cầu sau:

a Yêu cầu về tổ chức sản xuất

Địa điểm phải gần các cơ sở hạ tầng,cầu, cảng, đờng sắt, đặc biệt đối với nguồn nguyên liệu phải nhập ngoại, phải thuận tiện trong vận chuyển nhập khẩu Nguồn cung cấp năng lợng phải thuận tiện, nớc cung cấp cho nhà máy là nguồn nuớc tự nhiên khi phải sử lý phải đơn

giản không quá phức tạp Nơi tiêu thụ sản phẩm phải thuận tiện trong quá trình vận chuyển, gần trung tâm tiêu thụ với số lợng lớn

b.

Yêu cầu hạ tầng kỹ thuật, và quy hoạnh của vùng xây dung nhà máy

Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm: cầu cảng, đờng thuỷ,

đờng biển (nếu có) đờng sắt, đờng bộ Tận dụng đợc cơ sở hạ tầng kỹ thuật của khu vực nh hệ thống điện, nớc, mạng lới thông tin liên lạc

Phù hợp quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp, nhằm tạo điều kiện phát huy lợi thế của việc khuyến khích đầu t của ngành, của địa phơng để giảm tối đa chi phí đầu t ban đầu Phát huy tối đa công suất của nhà máy khi đa nó vào hoạt

động, và khả năng hợp tác với các nhà máy khác ở vùng lân cận

c.

Yêu cầu về xây lắp và vận hành nhà máy

Thuận tiện trong việc cung cấp vật liệu, vật t, xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển, giảm tối đa lợng vận chuyển từ xa đến

Thuận tiện trong việc cung cấp nhân công cho nhà máy trong quá trình xây dựng cũng

nh vận hành nhà máy sau này

d.

Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng

Về địa hình khu đất có kích thớc hình dạng thuận lợi trong việc xây dựng trớc mắt cũng

nh mở rộng diện tích nhà máy sau này và thuận lợi cho việc thiết kế bố trí dây truyền công nghệ sản xuất Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa ma lũ, có mực nớc ngầm thấp tạo

điều kiện cho việc thoát nớc Độ dốc tự nhiên thấp hạn chế việc san lấp mặt bằng Về địa chất,

địa điểm phải không đợc nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc vùng địa chất không ổn

định Cờng độ khu đất xây dựng từ 1, 5 – 2 kg/cm2

•Nhận xét:

Trong điều kiện thực tế thì khó có địa điểm nào có thể thoả mãn đợc hầu hết các yêu cầu trên Do đó sau khi cân nhắc mọi mặt, thấy hết đợc những khó khăn, thuận lợi nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa dự định xây dựng tại xã Gia Đức, huyện Thuỷ Nguyên, thành phố Hải Phòng Vùng có điều kiện giao thông rất thuận lợi Nằm trên vùng đất tơng đối bằng phẳng và rộng có thể mở rộng sản xuất giáp quốc lộ 10 mới và nằm bên cạnh sông đá bạch thuận lợi cho giao thông thuỷ , gần với ga đờng sắt

2.

Giới thiệu địa điểm xây dựng

a. Nguồn nguyên nhiên liệu

b. Nguồn n ớc, và tổng thể quy hoạch của nhà máy

- Nguồn nớc lấy từ hồ Đà Nẵng (sông giá ) Với trữ lợng dồi dào, nguồn nớc từ hồ Đà Nẵng sẽ đản bảo nhu cầu sử dụng của nhà máy Việc lấy nớc mặt khai thác đơn giản không

ảnh hởng đến địa chất của nhà máy, song việc lấy nớc mặt thì công tác sử lý phức tạp hơn chi phí tốn kén hơn so với sử lý nớc ngầm

- Để đảm bảo vệ sinh môi trờng, nớc thải sinh hoạt và nớc thải công nghiệp đều phải đợc

sử lý trớc khi đổ ra sông

- Nhà máy nằm trong vùng tam giác kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh, cách

Hà Nội ≈120km, Quảng Ninh 12km, cách thành phố hải phòng 13 km

- Nh vậy nhà máy nằm trong khu vục quy hoạch kinh tế, trọng điểm quốc gia Mặc khác nhà máy nằm trong quy hoạch khu công nghiệp độc hại của thành phố Hải Phòng, sản phẩm sẵn sàng cung cấp cho các nhà máy xi măng trong địa bàn thành phố cũng nh các vùng lân cận, Quảng Ninh, Hải Dơng

c Địa hình, địa chất và khí hậu, và giao thông vận tải:

- Địa hình:

Xây dựng nhà máy tơng đối bằng phẳng, đô dốc vừa phải thuận tiện cho quá trình xây dựng và thoát nớc khi đa nhà máy vào hoạt động

- Địa chất công trình:

Khu vực xây dựng nhà máy là tơng đối ổn định về địa chất, không có hiện tợng sói mòn,

động đất, đảm bảo sự hoạt động ổn định của nhà máy sau này

- Khí hậu:

nằm tong vành đai nhiệt đới gió mùa châu á,sát biển đông nên Hải Phòng chụ ảnh hởng gió mùa.Mùa gió bấc (mùa đông) kéo dài từ tháng 11 sang tháng 4 năm sau.Gió nồm, ( mùa hè) mát mẻ, nhiều ma kéo dài từ tháng 5 dến tháng 10, lợng ma trung bình hàng năm từ

1600ữ1800mm Bão thờng xuất hiện vào tháng 6 đến tháng 9

Thời tiết của Hải phòng có 2 mùa rõ rệt, mùa đông và mùa hè,khí hậu tơng đối ôn hoà.Nhiệt

độ trung bình hàng tháng từ 20ữ23o C tháng cao nhất trên 40oC tháng thấp nhất dới 5oC Độ

ẩm trung bình trong năm từ 80ữ85%,cao nhất là 100% từ tháng 7ữtháng 9 thấp nhất là vào tháng 12 và tháng 1.Trong 1 năm có khoảng 1692.4 h nắng,bức xạ mawt đất trung bình là 117 Kcal cm/ phút

+ Đờng sắt: nhà máy nằm cách ga Điền Công khoảng 2 km, tại đây có ga nối với đờng sắt quốc gia đi các tỉnh phía bắc đi các tỉnh Lạng Sơn, Bắc Giang Thái Nguyên, và các tỉnh xa hơn

+ Tóm lại giao thông nhà máy thuận lợi cả 3 đờng thuỷ, sắt, bộ

d.

Nguồn tiêu thụ sản phẩm

Sản phẩm vật liệu chịu lửa kiềm tính rất cần thiết cho các nhà máy xi măng Nhà máy nằm bên cạnh nhà máy Xi măng Hải phòng, nhà máy xi măng ChinhPhong,các nhà máy xi măng ở các vùng lân cận nh Quảng ninh, Hải dơng, nên các nhà máy trên sẽ là những khách hàng tiêu thụ sản phẩm chủ yếu.Trong tơng lai khi sản phẩm đã có chỗ đứng trên thị trờng, đồng thời với

viÖc më réng s¶n xuÊt, do cã vÞ trÝ hÕt søc thuËn lîi, s¶n phÈm cña nhµ m¸y sÏ v¬n tíi thÞ trêng trong miÒn Nam vµ trong khu vùc §«ng Nam ¸

II.ph ¬ng ¸n s¶n phÈm vµ chØ tiªu chÊt l îng cña s¶n phÈm

S¶n phÈm lùa chän s¶n xuÊt lµ g¹ch Magnesite liªn kÕt Spinel sö dông trong lß quay xi m¨ngZone nung vµ zone chuyÓn tiÕp

1.ChØ tiªu kÜ thuËt cña s¶n phÈm g¹ch Magnesite liªn kÕt Spinel

TT C¸c chØ tiªu kÜ thuËt G¹ch Magnesite

Bảng 1 – Kích thước tiêu chuẩn

(áp dụng cho loại gạch có kích thước mặt sau không đổi)

Kiểu và kích thước cơ bản áp dụng cho gạch chịu lửa kiềm tính có bề rộng trung bình không đổi (71,5 mm) được qui định trong bảng 2 và theo hình 2

hình 2Bảng 2 –Kích thước tiêu chuẩn(áp dụng cho loại gạch có bề rộng trung bình = 71,5 mm)

A

B

H

L

Bảng 3 – Sai lệch về kích thước và khuyết tật

Sai lệch về kích thước và khuyết

- Số vết sứt góc /viên Mặt nóng không quá một vết sứt

Mặt nguội không quá hai vết sứt

- Kích thước của vết sứt góc Mặt nóng: Tổng chiều dàI (a + b + c)

của vết sứt góc không quá 40mmMặt lạnh: Tổng chiều dàI (a + b + c) của vết sứt góc không quá 60mm

- Số vết sứt cạnh /viên Mặt nóng không quá một vết sứt

Các mặt khác không quá hai vết sứt

- Kích thước của vết sứt cạnh Chiều dài cạnh sứt không quá 40mm

và chiều rộng không quá 10mm

- Vết chảy:

- Nứt:

Số lượng vết nứt/viên Mặt nóng không quá một vết nứt

Các mặt khác không quá hai vết nứt

TCXDVN 295 : 2003Ghi chú: Các khuyết tật được đo tại vị trí có kích thước lớn nhất

b

a c

Chơng III

Phần công nghệ

I.giới thiệu công nghệ sản xuất gạch magnesite liên kết Spinel

Nguyên liệu để sản suất gạch manhêzi - spinel gồm manhêzi và ô xít nhôm kỹ thuật Có 2 cách sản suất gạch manhêzi- spinel:

- Cách 1: Đi trực tiếp từ manhêzi và ô xít nhôm kỹ thuật

- Cách 2: Đi từ nguyên liệu spinel và manhêzi đã tổng hợp trớc

ở cách thứ nhất để tạo thành liên kết manhêzi- spinel thì phối liệu phải phản ứng với nhau ớc.Phản ứng khó xảy ra một cách triệt để và chủ yếu diễn ra trên bề mặt do đó chất lợng gạch sản xuất bằng cách này không cao

ở cách thứ 2, spinel đã đợc tổng hợp sẵn từ trớc, do đó trong quá trình nung các hạt spinel dễ dàng bao bọc các hạt manhêzi tạo liên kết manhêzi - spinel Liên kết này làm tăng độ bền nhiệt của sản phẩm, do đó sản phẩm gạch đợc sản suất bằng cách này có chất lợng tốt hơn

- Ô xít manhêzi kết khối có thể đợc cung cấp từ các nguồn sau:

+ Quặng manhêzit

+ Ô xít manhêzi lấy từ nớc biển

- Ô xít nhôm đợc cung cấp bởi Al2O3 kỹ thuật

- Quặng manhêzit

Manhêzit (MgCO3) là tinh thể chỉ có một dạng thù hình, chúng kết tinh trong hệ tam phơng giống nh đá vôi Màu của manhêzit tinh khiết trắng hoặc hơi xám hay hơi phớt lục, ánh thuỷ tinh, độ rắn 4ữ4,5, trọng lợng riêng 2,9ữ 3,1 Manhêzit phổ biến ở dạng tổ hợp hạt lớn

Tinh thể manhêzit là sản phẩm do tác dụng của đá vôi hoặc đôlômit với dung dịch chứa cacbonat manhêdi

CaCO3 + Mg(HCO3)2 = MgCO3 + Ca(HCO3)2

dung dịch kết tủa dung dịch

Ca.Mg(CO3)2 + Mg(HCO3)2 = 2MgCO3 + Ca(HCO3)2

dung dịch kết tủa dung dịch

Manhêzit vô định hình là sản phẩm phân huỷ quặng chứa silicat manhêzit nh serpentin và forsterit do tác dụng của nớc và CO2

H4Mg3Si2O9 + 2H2O + 3CO2 = 3MgCO3 + 2SiO2 + 4H2O

- Ô xít manhêzi lấy từ n ớc biển

Manhêzi đợc khai thác từ nớc biển bằng cách kết tủa hydrôxit manhêzi

Quá trình khai thác đợc tiến hành nh sau:

Đầu tiên nung đôlômit để nó phân huỷ thành hỗn hợp ô xít manhêzi và canxi:

CaCO3.MgCO3 → CaO + MgO + CO2

Sau đó đem tôi chúng thành sữa đôlômi:

CaO + MgO + 2H2O = Ca(OH)2 + Mg(OH)2

Trong nớc biển có chứa các muối MgCl2, CaCl2, NaCl, CaSO4, MgSO4v.v Để loại trừ ion

SO42- ngời ta dùng CaCl2 theo phản ứng sau:

MgSO4 + CaCl2 = CaSO4 + MgCl2

CaSO4 ở dạng ngậm nớc và kết tủa, còn MgCl2 vẫn tồn tại trong dung dịch

Ngoài ra còn có ion bicacbonat HCO3- nếu không loại trừ thì cũng gây nên tăng lợng CaO trong sản phẩm.Ion này đợc loại trừ bằng cách cho vào dung dịch một ít sữa vôi để tách ra d-

ới dạng kết tủa cacbonat canxi

Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 = 2CaCO3 + 2H2O

Mg(HCO3)2 + 2Ca(OH)2 = 2CaCO3 + Mg(OH)2 + 2H2O

Sau khi lọc các kết tủa, manhêzi còn lại trong dung dịch nớc biển chủ yếu nằm dới dạng MgCl2 Dùng sữa đôlômi để kết tủa manhêzi đó theo phản ứng sau:

) OH (

Mg

+ CaCl2

Dung dịch CaCl2 còn lại quay về đầu quá trình để khử ion SO4

Hydroxit manhêdi kết tủa ở dạng keo, dùng máy lọc chân không để lọc, sau đó đợc nung trong lò quay

Tuỳ theo nhiệt độ nung ta cũng có manhêzi kết khối hay manhêzi bazic Hàm lợng MgO trong sản phẩm thờng trên 90%, đôi khi đến 95 %, tạp chất khoảng 5ữ7 % Tạp chất thờng lẫn vào là silic, sắt, nhôm, CaCO3

- Quá trình nung manhêzit và hyđrôxit manhêzi Mg(OH) 2 để tạo ra clinke manhêzi kết khối:

Khi nung manhêzit, đầu tiên nó tiến hành các phản ứng phân hủy:

Trong nguyên liệu có những tạp chất CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 các tạp chất này sẽ phản ứng

để tạo ra các khoáng tạp ngoài periclaz (MgO) ở trên

Phản ứng giữa Fe2O3 và CaO bắt đầu ở 670 0C, kết thúc ở 900ữ1000 0C với sự hình thành CaO.Fe2O3 Nếu d CaO thì ở 900ữ1000 0C tiếp tục phản ứng để thành 2CaO.Fe2O3

Giữa Fe2O3 và MgO trong môi trờng ôxy hóa tiến hành phản ứng chậm chạp ở 6000C sau đó mạnh ở 1200ữ14000C và tạo ra manhêzi ferit MgO.Fe2O3 và FeO Trong môi trờng khử ở

800ữ10000C MgO và FeO tạo dung dịch rắn.MgO tác dụng với Fe3O4 tạo ra MgO.Fe2O3 và FeO nhng ở 1025 0C phản ứng đi ngợc lại Trên 1500 0C ôxit sắt tự do không còn tồn tại nữa SiO2 phản ứng với CaO bắt đầu ở 550ữ650 0C nhanh ở 1000ữ1200 0C khi đó đồng thời tạo

ra 2CaO.SiO2 và 3CaO.SiO2

Quá trình tạo ra forsterit 2MgOSiO2 bắt đầu ở 900 0C và kết thúc ở 1450 0C Giữa 2MgO.SiO2 và 2CaO.SiO2có khả năng phản ứng với nhau ở 900ữ950 0C để tạo thành monticelit CaO.MgO.SiO2

Trên 1050 0C lợng manhêzi ferit MgO.Fe2O3 tạo ra càng nhiều nhng đồng thời nó lại hòa tan vào periclaz Trên 1050 0C sự hòa tan tăng lên

Ô xít CaO d lại sau khi đã phản ứng hết sẽ nằm ở trạng thái tự do mặc dù nung đến

1200ữ1300 0C

Nhiệt độ nung cao nhất trong lò cần đạt 1550ữ1600 0C để việc tái kết tinh periclaz và silicat diễn ra hoàn toàn

- Ô xít nhôm kỹ thuật:

Nhôm kỹ thuật chứa 99ữ99,5 % Al2O3, 0,25ữ0,1 % SiO2, 0,5ữ0,3 % Na2O,

0,1 ữ0,5% các ô xít khác( TiO2, Fe2O3, CaO) Độ chịu lửa của ô xít nhôm kỹ thuật gần

20000C

Ô xít nhôm có 3 dạng thù hình α, β, γ trong đó chỉ có dạng α và γ là tinh khiết còn dạng β

chỉ tạo ra khi có mặt tạp chất

αAl2O3 kết tinh dới dạng tam tà, có trọng lợng riêng 3,99 (g/cm3)

βAl2O3 tinh khiết kết tinh dới dạng lục lăng, có trọng lợng riêng 3,11 (g/cm3)

γAl2O3 kết tinh ở dạng lập phơng, có trọng lợng riêng khoảng 3,5 ữ3,47 (g/cm3)

Trọng lợng riêng của ô xít nhôm kỹ thuật gần bằng 3,5 (g/cm3) do chủ yếu chứa γAl2O3 Khi

đốt nóng đến nhiệt độ trên 12000C γAl2O3 chuyển thành dạng αAl2O3

Quá trình tổng hợp clinke spinel :

Spinel là nhóm hợp chất có công thức chung là R2+O.R3+

2O3 chúng kết tinh chủ yếu trong dạng hình lập phơng và trong đó R2+ có thể là Mg, Fe, Zn, Mn ngay cả Co, Ni, còn R3+ là Fe,

Al, Cr, Mn Các kiểu spinel là manhêzi- spinel MgO.Al2O3, manhêzi ferit MgO.Fe2O3, ganit ZnO.Fe2O3 v.v

Quá trình tạo ra spinel từ γAl2O3 và

periclaz tiến hành với thể tích giảm 2,7 %,

nếu đi từ αAl2O3 thì thể tích tăng lên 6,9 %

γAl2O3 trong mọi trờng hợp hoạt tính hơn

αAl2O3 và quá trình chuyển αAl2O3 sang

αAl2O3 tiến hành khi nung rất chậm cho

nên phối liệu tốt nhất để sản xuất spinel là

γAl2O3

Ô xít manhêzi dùng trong phối liệu tốt nhất

là dạng hoạt tính cho nên ngời ta dùng

manhêzi badic.Vì ô xít manhêzi có nguồn

gốc từ nớc biển có ít tạp chất hơn nên đợc

dùng để tổng hợp spinel

Do độ co của phối liệu đến 20ữ 24 nên

việc đầu tiên là phải tổng hợp clinke spinel

Việc tạo ra spinel cũng nh tạo ra đợc các

liên kết tinh thể spinel vững chắc tiến hành

chậm và đòi hỏi nhiệt độ cao Cho nên nhiệt

độ nung phải cao hơn 1600 0C Do sức co,

độ xốp, cờng độ nén chỉ thay đổi sau khi đã

tăng tốc độ tái kết tinh, tập hợp rất nhanh

spinel

Các tạp chất thông thờng lẫn vào nguyên

liệu ban đầu không nhiều lắm, chủ yếu là

SiO2 và sắt Trong quá trình sản suất nó sẽ tạo thành forsterit và manhêzi ferit, các chất này

sẽ hạ thấp nhiệt độ chịu lửa đi một ít

II.Sơ đồ dây chuyền sản xuất và lựa chọn nguyên liệu phục vụ sản xuất gạch Magnesite liên

Nhiệt

độ, C°

Trªn sµng

2.lùa chän nguyªn liÖu sö dông s¶n xuÊt g¹ch Magnesite liªn kÕt Spinel

Nguyªn liÖu SiO2

%

Magnesite TQ 9010 4.4 1.1 1.4 1.7 91 0.1 100

TØ lÖ gi÷a MagnesiteSpinel =

% 25

% 75Thµnh phÇn ho¸ cña s¶n phÈm

%

Ch¬ng IV

PhÇn tÝnh to¸n kÜ thuËt

I.tÝnh to¸n c©n b»ng vËt chÊt

1.th«ng sè tæn thÊt trong tõng c«ng ®o¹n gia c«ng,s¶n xuÊt

C«ng ®o¹n Tæn thÊt (%) Hoµn tæn thÊt (%)

C©n ®ong nguyªn liÖu 0.15

100 x 99 21859

100 x 66 21905

) 5 3 100 ( x 295 100

) 5 0 100 ( x

100 x 115 14717

100 x 626 4910

II.lựa chọn các loại thiết bị gia công nguyên liệu

tiêu chuẩn để lựa chọn thiết bị gia công nguyên liệu là:

+ năng suất của thiết bị phải đáp ứng đợc năng suất sản xuất+công suất và giá thành của thiết bị

+tính đồng bộ của thiết bịdựa theo các tiêu chí đó nhà máy đặt mua toàn bộ thiết bị gia công,tạo hình nguyên liệu của hãng LAEIS – BUCHER CHLB ĐứC

bảng thông số kĩ thuật của các loại thiết bị

bảng thông số kĩ thuật các thiết bị đ ợc lựa chọn

Tên

thiết bị Nhãn hiệu Số l-ợng Năng suất(T/h) Công suất(KW) Các thông số kĩ thuật khác

160 KwTốc độ

động cơ:

1000 v/ph160kw

Loại máy : Máy nghiền rung Palla -65U liên kết song song : Manhêzi thiêu kết, spinel thiêu kết

Cỡ hạt cấp liệu: : 0 ữ 4,75 (mm)Nhiệt độ vật liệu cấp: : 30 0C:

Độ ẩm khô : < 3 %

Độ mịn sản phẩm: : 50 ữ 70 % cỡ hạt < 0,0045 (mm)

Kích thớc máy:

+ DàI: : 6600 mm + Rộng: : 1800 mm + Cao: : 3100 mmBiên độ dẫn động : 6 (mm) : 5,5 kw

ống nghiền trên: Loại vật nghiền những cây thép kích thớc φ l : 25 ữ

4200 (mm), trọng lợng đổ đầy: 5500 kg

Tên

thiết bị Nhãn hiệu Số l-ợng Năng suất(T/h) Công suất(KW) Các thông số kĩ thuật khác

Tốc độ rô to va đập max : 1047 (v/ph)

Vận tốc dài: 8,5 m/sCông suất dẫn động 15 Kw,

n = 970 v/phTrọng lợng : 3500 kg

Cỡ hạt cấp liệu: 0ữ 3 (mm)

Cỡ hạt cuối cùng < 1,0 (mm) với tỷ lệ hạt < 0,5 (mm) khoảng 70 %

Xe cân

di động LAEIS –BUCHER

CHLBĐ

độngcơ44 kw

Công suất kết nối:

2 KW

Tải trọng lớn nhất: 1600 kgPhạm vi cân : 100 ữ 1500 KgVật liệu cân : Các nguyên liệu gia công

Tỷ trọng đổ rời: 0,8 ữ 1,5 Kg/dm3

Dung tích thùng cân : 1000 (l)Nhiệt độ vận hành : -5 đến 45 0CTốc độ di chuyển : 32 m/ph và 8 m/phNguồn điện :3 pha 50 Hz, 400 VMức bảo vệ động cơ: Ip 54, áp suất khí : 5 ữ 6 bar

Yêu cầu khí nén : ~ 1000 lít ở áp suất

6 barTrọng lợng tĩnh : ~ 1800 kg

Tên

thiết bị Nhãn hiệu Số l-ợng Năng suất(T/h) Công suất(KW) Các thông số kĩ thuật khác

động cơ :

37 KW+Bơm

điều khiển dầu : 1 động cơ 5,5 KW+Bơm làm mát

động cơ :

15 KW

Lực ép 16000 KN Hành trình vận hành pít tông thuỷ lực:

710 mmChiều cao nạp liệu : 500 mm

áp suất : 320 barDung lợng dầu cần cấp : 2200 lNớc làm mát

Công suất tiêu thụ : 2ữ5 m3/h

4mẻ/hKhối lợng 1mẻ :max = 1500

Động cơ

cánh trộn sao:15KW

Động cơ

thùng trộn:

15KW

Động cơ

cánh khuấy rôto:

Đờng kính thùng trộn: 900(mm)Dung tích : 1200 (l)

Số vòng quay : 10.5 (v/ph)

Đờng kính cánh trộn sao: 900 (mm)

Số vòng quay : 46 (v/ph)Chiều rộng cánh trộn : 220 (mm)

Gầu tảI

di động LAEIS –BUCHER

CHLBĐ

Công suất lắp đặt:

9KwCông suất yêu cầu 4KW

3 ữ 5 t/h

Công suất

động cơ:2,5 kw

Hệ số đổ đầy : 0,7 ữ 0,8Chiều cao nâng max: 40 mDung tích gầu: 3,6 lít Chiều rộng gầu: 250 mmBớc gầu: 300 mm

Tốc độ di chuyển : 1,6 ữ 2 m/sSàng

1kw

Kích thớc sàng : 420 x 900 mm

Số sàng: 1 sàng Góc nghiêng sàng: 250

Số dao động trong1 phút: 1450 (lần/phút)

+ Kích thớc toàn bộ (mm)Chiều dài : 965 mmChiều rộng : 800 mmChiều cao : 975 mmTrọng lợng không kể động cơ: 2395 kgSàng

2.7T/h

động cơ:

1.7 : 1,7 Kw -

1450 v/phBunke

Chọn bunke có dung tích 13 tấn

Lợng phối liệu gạch manhêzi - spinel đem trộn ứng với độ ẩm 0,3 % ,với Magnesite, 0.2%với Spinel:

21248.49 T/ năm

-Bunke hạt Spinel(thô): 2cái

- Bunke hạt Spinel(tb):1

- Bunke hạt Spinel(mịn):1

- Bunke hạt Spinel(siêu mịn):7

-Bunke hạt Manhêzi(thô:1,7-4,75): 4 cái

-Bunke hạt Manhêzi(tb:0,6-1,7): 3 cái

-Bunke hạt Manhêzi(mịn:<0,6): 2 cái

-Bunke hạt Manhezi(siêu mịn):4 cái

Nh vậy số bun ke cần là 24 bunke

-Bảng tổng kết máy móc thiết bị trong dây chuyền gia công và tạo hình:

III.tính toán nhiệt

A.lựa chọn nhiên liệu và tính toán quá trình cháy

Nhiên liệu sử dụng là dầu Mazut ít lu huỳnh số 2

Thành phần hoá học WP AP SP HP CP NP Σ(%)

Nhiệt sinh của nhiên liệu :

QP

H = 81CP+246HP – 26(OP – SP) – 6WP = 9742.2 Kcal/kg nhiên liệu

Nhiệt dung riêng của nhiên liệu ở 23oC

C =

t t

d

) 32 t 5

9 ( 886

1

=

t t

d

) 32 23 x 5

9 ( 886 1

= 1858.82 J/kg độ

≈ 0.444 kcal/kg độ

B.

Tính toán quá trình cháy

1.l

ợng không khí khô cần cho quá trình cháy

L0= 0.0889CP + 0.256HP – 0.0333(OP-SP) = 10.65 m3/kg nhiên liệu

ợng không khí cần thiết để duy trì môi tr ờng trong zone nung

môi trờng trong zone nung là môI trờng OXH với hệ số d không khí

α = 1.07 ữ 1.2 Ta chọn α = 1.1

Khi này Lα = α.L’

0 = 1.1x10.89 = 11.98 m3/kg nhiên liệuBảng thống kê sản phẩm cháy

=100

108 7 x 4 22

= 1.592 m3/kg nhiên liệu

VH2O =

100

O22.4xKmolH2

=

100

75 5 x 4 22

= 0.004 m3/kg nhiên liệu

VSO2=

100

SO 22.4xKmol 2

=

100

0019 0 x 4 22

= 0.0042 m3/kg nhiên liệu

VO2 =0.21x (α -1 )x L0 = (1.1-1)x10.65 =0.223 m3/kg nhiên liệu

Lợng khí nitơ trong không khí không phản ứng cháy là:

100 x 592

Tính toán thành phần của khói lò

Hệ số d đối với khói lò chọn α = 2.5

Thể tích của khói lò là :

Vkl = Vc + (αkl - α)Lo + 0.0016xdx(αkl-α)L0

= 12.844 + (2.5-1.1)10.65+0.334 = 28.088 m3/kg nhiên liệu

V’CO2 = VCO2 =1.592 m3/kg nhiên liệu

V’SO2 = VSO2 = 0.0042 m3/kg nhiên liệu

100 x 0042

%N2 =

28.088

100 x 247

100 x 354

Ta có : toC = 2062.5 0C

Hàm nhiệt của sản phẩm cháy ứng với toC = 2062.5 oC

QC = VCxCCxtC = 12.885x0.397x2062.5 = 10549.58 kcal/kg nhiên liệu

Nhiệt độ đốt nóng không khí Tkk =

kk

P H C

C.L

QQ

.

11

2 9742 58

Với năng suất 20.000 tấn sản phẩm / năm, để đáp ứng đủ cho nhu cầu của thị trờng và thuận tiện cho việc áp dụng tự động hoá vào dây chuyền sản xuất, nhà máy sẽ xây dựng lò nung tuynen với các thông số kĩ thuật nh sau:

L - Thời gian lu sản phẩm trong lò :

60 ữ 75 h, chọn thời gian lu: 65.32h

Ln – Số giờ làm việc của lò trong 1 năm

Lò làm việc liên tục → Ln =8760h/năm

.m – lợng phế phẩm do nung ,m=3%

thay số vào công thức trên ta đợc Gc=153.75 T/lò

b.Chọn kích thớc của lò

b1 Chiều ngang lòng lò : 2.2m

b2.Chiều cao từ mặt goong đến vòm lò :0.9m

mật độ xếp sản phẩm trong lò :0.8ữ1.2 ,chọn mật độ xếp là 0.8,vậy thể tích thực của lò là 8

19 192

x ≈ 97 m Với chiều dài xe goòng là 2.3 m, số xe goòng trong lò là: 42 xe

2.Kết cấu vật liệu xây lò

1X©y dùng ® êng cong nung

2 một số điểm chung khi tính toán cân bằng nhiệt

tính toán cân bằng nhiệt của Zôn đốt nóng và nung ( 23 C o ữ 600 C o )

A.các khoản nhiệt thu

1 nhiệt trị của nhiên liệu

Q1a= BxQP

H = Bx 9742.2 kcal/kg nhiên liệu

Trong đó B là lợng nhiên liệu cần tiêu tốn cần tìm (Kg /h)

2.nhiệt lí học của nhiên liệu

Q2a = Bx Cnxtn

Với Cn : là nhiệt dung riêng của nhiên liệu ở 23 oC, Cn = 0.444 kcal/kg độ

Q2a = Bx0.444x23 = 10.21B

3.nhiệt lí học của không khí cần cho quá trình cháy

Q3a = BxLαxCKKxtKK = Bx11.98x0.3123x217.892 = 815.211B kcal/kg nhiên liệu

4.nhiệt của không khí lọt vào zone đốt nóng và nung

Tên lớp Chiều dày(m) Chiều rộng goòng

(m)

chiều dài

lò (m)

khối lợng riêng gạch (Kg/m3)

Khối lợng kg/lò

Khối lợng kg/h

Q4a = Lo(αkl - α)Ckkxtkk =10.65(2.5-1.1)0.3097x23 = 106 205 kcal/kg nhiên liệu.

5.nhiệt độ sản phẩm mang vào

Q5a = Gsp

sp sp

t 100

W C ) W 100

Q2b = 0.47x200x2350x

100

5 0 = 1104.5 kcal/h

3.nhiệt đốt nóng sản phẩm tới 1650 o C

Tên lớp riêng gạch khối lợng

(Kg/m3)

Khối lợng tấn/h(Gi)

Nhiệt dung riêng Kcal/kg độ(Ci)

Giá trịKcal/kg độ(Ci)Manhêzi spinel 2850 2044.173 0.225 + 60.10-6x23 0.2264

BTCN 1600 1075.600 0.058 + 5.04.10-5x23 0.0592

Cao nhôm nhẹ 1100 1183.468 0.2 + 0.63.10-6x23 0.2

thất nhiệt qua t ờng

Giả sử nhiệt độ các lớp tờng nh sau :

35 5

T’12 =

2

'T

311 + = 300.404OC

T’23 =

2

'T

289 +

= 203.380OCT’34 =

2

'T

T T

38 3 38 203 200 '

T T

T23 = 23 − 23 = − =

168 3 668 75 5 72 '

T T

T34 = 34 − 34 = − =

Nhận thấy rằng tất cả các T∆ đều nhỏ hơn 500C nên giả thiết về nhiệt độ đợc chấp nhận

Nhiệt tổn thất qua tờng giai đoạn này

Tổn

thất nhiệt qua vòm

Giả sử nhiệt độ các lớp tờng nh sau :

(m2hđộ/kcal.)

1 0.345 λ1 =0.710000 0.485915

Qt 23 ữ 600 = qxFt = 45.669x17.145x2 = 1569.644 kcal/h

35 5

T’12 =

2

'T

311 +

= 300.382OCT’23 =

2

'T

'

T 2+ 3 =

2

102 117 3

289 + = 203.183OC

T’34 =

2

'T

T T

183 3 183 203 200 '

T T

T23 = 23 − 23 = − =

916 2 416 75 5 72 '

T T

T34 = 34 − 34 = − =

Nhận thấy rằng tất cả các T∆ đều nhỏ hơn 500C nên giả thiết về nhiệt độ đợc chấp nhận

Nhiệt tổn thất qua tờng giai đoạn này

Khoảng nhiệt độ 600 C o ữ 1200 o C

Nhiệt tổn thất qua t ờng

Giả sử nhiệt độ các lớp tờng nh sau :

Qv 23 ữ 600 = qxFt = 45.761x54.293 = 2484.5 kcal/h

T’12 =

2

'T

900 + = 868.421 OC

T’23 =

2

'T

= 587.392OCT’34 =

2

'T

T T

T12 = 12 − 12 = − =

391 2 392 586 585 '

T T

T23 = 23 − 23 = − =

851 5 351 198 5 192 '

T T

Nhận thấy rằng tất cả các T∆ đều nhỏ hơn 500C nên giả thiết về nhiệt độ đợc chấp nhận

Nhiệt tổn thất qua tờng giai đoạn này

Tổn

thất nhiệt qua vòm

Giả sử nhiệt độ các lớp tờng nh sau :