Công Nghệ Hóa học công nghệ xi măng mô tả QUI TRÌNH và các NGUYÊN vật LIỆU để sản XUẤT XI MĂNG

công nghệ hóa học công nghệ xi măng mô tả QUI TRÌNH và các NGUYÊN vật LIỆU để sản XUẤT XI MĂNG MÔ TẢ QUI TRÌNH VÀ CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT XI MĂNG CÁC CÔNG ĐOẠN VÀ SẢN PHẨM CHÍNH TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG

CÔNG NGH XI M NG Ệ XI MĂNG ĂNG

# MÔ TẢ QUI TRÌNH VÀ CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT XI MĂNG

# CÁC CÔNG ĐOẠN VÀ SẢN PHẨM CHÍNH TRONG SẢN

XUẤT XI MĂNG

MÔ TẢ QUI TRÌNH CÁC NGUYÊN VẬT LIỆU PHÂN LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU

ĐỂ SẢN XUẤT XI MĂNG

PHẦN I

MỤC TIÊU PHẦN MỘT

 Hiểu được qui trình công nghệ chung sản xuất xi măng

 Hiểu được qui trình công nghệ sản xuất xi măng ở Hòn Chông

 Biết các nguyên vật liệu để sản xuất xi măng

 Hiểu cách phân loại nguyên vật liệu

QUI TRÌNH

 Sơ đồ công nghệ chung

 Tóm tắt sơ đồ công nghệ ở HC

 Qui trình chung cho mỗi công đoạn

 Qui trình sản xuất xi măng ở Hòn

Chông

QUI TRÌNH -SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHUNG

QUI TRÌNH - SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Ở HÒN CHÔNG

CLINKER NUNG BỘT SỐNG

QUI TRÌNH CHUNG CHO MỖI CÔNG ĐOẠN

1.KHAI THÁC 2.ĐẬP

3.ĐỒNG NHẤT SƠ BỘ 4.NGHIỀN BỘT SỐNG 5.NUNG

6.LÀM NGUỘI 7.NGHIỀN XI MĂNG

8 PHÂN PHỐI

ĐỊNH

LƯỢNG

CHỨA (BIN, SILÔ, KHO…)

MỖI CÔNG ĐOẠN TỪ 1

ĐẾN 8 ĐỀU PHẢI ĐƯỢC

ĐỊNH LƯỢNG VÀ TRỮ

1 Khai thác đá vôi và đất sét

> Đập đá vôi và đất sét

2 Đồng nhất nguyên liệu thô

3 Nghiền nguyên liệu thô

8 Bơm cho nhà máy đóng bao và tải xuống tàu về Cát Lái

QUI TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG Ở HÒN CHÔNG

QUI TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG Ở HÒN CHÔNG

PHÂN LOẠI NGUYÊN VẬT LIỆU

NGUYÊN VẬT LIỆU - CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC

NGUYÊN VẬT LIỆU -NHU CẦU VỀ CÁC NGUYÊN TỐ HÓA HỌC TRONG SXXM

10 3 Nhu cầu trong Xi măng >< nguồn cung cấp của vỏ trái đất

NGUYÊN VẬT LIỆU ĐỂ SXXM

dolomite)

 Là các chất có chưá nhiều các nguyên tố Canxi, silíc,

nhôm, sắt như đá ong, đá vôi chất luợng cao,…

PHÂN LOẠI NVL CHÍNH- PHÂN LOẠI THEO THÀNH PHẦN VÔI

Tên gọi theo thạch học

Đá vôi

Đá hoa (đá cẩm thạch)

Đá vôi phấn (mềm) San hô

Đá vôi

Đá vôi canxi sét

PHÂN LOẠI NVL CHÍNH- PHÂN LOẠI THEO THÀNH PHẦN SÉT

Tên gọi theo thạch học

Đá mác nơ vôi

Đá vôi sét (mác nơ) Đất mác nơ sét

Đất sét Hoàng thổ Đất sét Đất bùn Đất bùn phù sa

Tên gọi

Đá vôi canxi sét

Đá vôi sét Đất mác nơ sét Đất sét mác nơ Đất sét

Đất sét chất lượng cao

PHÂN LOẠI NVL - NVL HIỆU CHỈNH

Hiệu chỉnh khi thiếu NVL hiệu chỉnh Hàm lượng tối thiểu

Sắt (Fe2O3) Quặng sắt 60% Fe2O3

Tro quặng pyrít 60-90% Fe2O3 Nhôm (Al2O3) Bô xít 50% Al2O3

Đá ong 25% Al2O3 Cao lanh 40% Al2O3 Silíc (SiO2) Cát thạch anh 80% SiO2

Thạch anh 80% SiO2 Vôi (CaO) Đá vôi 90% CaCO3

Đá hoa (cẩm thạch)

PHÂN LOẠI NVL CHÍNH- ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA NVL Ở HC

NVL MUA TỪ BÊN NGOÀI

NVL THÔ GIỚI HẠN ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT

ĐÁ ONG (đá đỏ) Độ ẩm ≤ 7%, Fe2O3 ≥ 42%

CÁT Độ ẩm ≤ 5%, SiO2 ≥ 85%

THẠCH CAO Độ ẩm ≤ 3%, SO3 ≥ 43%

THAN THÔ Độ ẩm ≤ 10%; nhiệt trị 5900-7700kcal/kg ;

chất bay hơi 6 -41%; tro ≤15%

POZZOLANA Độ ẩm ≤16%, Kích thước Max ≤100mm

CLINKER NHẬP Độ ẩm ≤2%; màu xám; vôi tự do ≤1,5%; C3S

≥ 50%

CÁC CÔNG ĐOẠN SẢN XUẤT XI MĂNG

SẢN PHẨM TRONG MỖI CÔNG ĐOẠN

PHẦN II

 Hiểu sơ lược các quá trình & sản phẩm trong mỗi công đoạn

 Hiểu được đặc tính của bột liệu cấp cho lò

 Hiểu được quá trình nung clinker

 Hiểu được các thành phần hóa và khoáng trong clinker

 Hiểu được quá trình sản xuất xi măng

 Hiểu được đặc tính cơ bản của xi măng

 Hiểu được các loại xi măng thông thường và ứng dụng

NỘI DUNG CẦN NẮM

CÔNG ĐOẠN KHAI THÁC VÀ ĐỒNG NHẤT LIỆU THÔ

SƠ ĐỒ KHAI THÁC & ĐỒNG NHẤT LIỆU THÔ

KHAI THÁC

> Đá vôi được khoan, nổ mìn , kích thước < 1m

> Đất sét được cào lên bằng máy cào

> Cát được mua từ bên ngoài vào

 Sau đó chúng sẽ được đập nhỏ ra

CS :250t/h Góc cào :27 độ

CS :750 t/h Đầu vào:<1,2m3 Đầu ra:<100mm

 Sau đó chúng sẽ được đồng nhất sơ bộ trong quá trình đánh đống bởi STACKER & trích liệu ra bởi RECLAIMER

ĐỒNG NHẤT SƠ BỘ

Stacker

Reclaimer

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA LIỆU THÔ Ở HC

KHAI THÁC VÀ CHUẨN BỊ LIỆU THÔ

NVL THÔ GIỚI HẠN ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT

ĐÁ VÔI CHO ĐỐNG Kích thước R100mm, max 10% ĐẤT SÉT CHO ĐỐNG Độ ẩm ≤ 28%

CÔNG ĐOẠN NGHIỀN BỘT SỐNG

 Đá vôi-đất sét, đá đỏ, đá vôi chất lượng cao sau đó được đưa vào

 Mục đích : đảm bảo các thông số cho quá trình nung clinker như

 Độ mịn (kích thước hạt & phân bố cỡ hạt)

 Độ ẩm

 Tỷ lệ thành phần hóa và sự hòa trộn

NGHIỀN BỘT SỐNG

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA BỘT LIỆU Ở HC

NGHIỀN, VẬN CHUYỂN VÀ TRỮ LIỆU THÔ

NVL THÔ GIỚI HẠN ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT BỘT SỐNG

(Silô)

Độ ẩm<2%,R90<18%,*R200<2%

LSF=90-110;SR=2,3-2,8;AR=1,2-1,7 BỘT CẤP CHO LÒ

(Bin cấp liệu)

R90<18%

LSF=96-106;SR=2,3-2,8;AR=1,2-1,7

CÔNG ĐOẠN ĐỒNG NHẤT BỘT SỐNG

 Khi chỉ có lò chạy Direct mode thì liệu thu hồi sẽ được

đưa vào bin cấp liệu mà không vào silô Do bụi lò đã qua nung nên có thành phần hoá khác, đặc biệt LSF cao

 Nếu lò dừng thì liệu được tuần hoàn bằng cách đưa vào bin cấp liệu, sau đó được hồi về silô bằng air slide để quá trình đồng nhất được hiệu quả hơn.

CÔNG ĐOẠN NUNG CLINKER

NUNG CLINKER - CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CLINKER

NUNG CLINKER - CÁC BƯỚC NUNG CLINKER

 ĐẦU VÀO : BỘT SỐNG

SẤY ( tách nước ) NUNG SƠ BỘ

TÁCH VÔI (thu nhiệt)

NUNG NÓNG CHẢY (1450oC) (t ỏa nhiệt)

NUNG CLINKER- Ở PRE HEATER VÀ LÒ

 Bột liệu có độ ẩm < 1% (Hệ lò khô) được cấp vào 2 nhánh cyclone # 2 ở

tháp tiền nung.

>Xét trong từng cyclone thì liệu và khí nóng đi cùng chiều

 Trao đổi nhiệt là cùng chiều

>Xét trên toàn bộ tháp thì liệu và khí nóng đi ngược chiều

 Trao đổi nhiệt là ngược chiều

 Khi lò quay và kết hợp với độ nghiêng nên bột liệu sẽ đi về hướng đuôi lò  Trao đổi nhiệt là ngược chiều

 Các chất bay hơi như các muối kiềm, muối clo được rút ra khỏi đầu lò bởi

hệ thống bypass; các chất bay hơi sun phua được kết hợp vói kiềm theo clinker ra khỏi lò tránh vòng tuần hòan trong, tạo vòng trám

Các chất bay hơi sinh ra càng nhiều khi nhiệt độ tăng

NUNG CLINKER – TIÊU TỐN NHIỆT & VỆ SINH

tỏa nhiệt đều ở nhiệt độ 850-900oC của DDF

 Khi nồng độ các chất bay hơi caođầu lò & DDF nghẹt

thiếu O2 giảm liệu

Cần vệ sinh đầu lò, DDF, hệ thống bypass thường xuyên

NUNG CLINKER – NUNG SƠ BỘ Ở PREHEATER

1

Hot gas Meal Vortex mixture ofmeal and

và liệu

Trao đổi nhiệt cùng chiều

NUNG CLINKER- NHIỆT ĐỘ NUNG

Sấy 400-900oC

Dòng liệu Dòng khí

Nung sơ bộ 600-900oC Tách vôi

850-900oC

Nung nóng chảy

>1250oC

Làm nguội

NUNG CLINKER- THU NHIỆT & TỎA NHIỆT

Nhiệt độ Tỏa nhiệt

TÁCH NƯỚC VÀ TÁCH VÔI

Làm nguội Clinker Clinker hóa

Thu nhiệt

Phản ứngTỏa nhiệt

Phản ứngTỏa nhiệt Phản ứngTỏa nhiệt

Phản ứng thu nhiệt

NUNG CLINKER- ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN HÓA CLINKER ĐẾN

NUNG CLINKER- ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC THÀNH PHẦN PHỤ CLINKER ĐẾN

NUNG CLINKER- ẢNH HƯỞNG CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA CLINKER ĐẾN ĐẶC TÍNH XM

 Pha chính :

C3S : cường độ sớm, thời gian đông cứng,dễ nghiền (LSF)

C2S : cường độ trễ, độ bền

C3A : độ đông kết ban đầu, sự tỏa nhiệt sớm (SR)

C4AF : tỷ trọng,màu sắc (AR)

NUNG CLINKER- ẢNH HƯỞNG CỦA LSF,SR,AR ĐẾN KHẢ NĂNG NUNG & CHẤT LUỢNG XI MĂNG

 LSF (0,9-0,98)

Cao: khó nung, tăng cường độ sớm

Thấp : dễ nung,giảm cường độ sớm

 SR : (1,9-3,2)

Cao : Khó nung, tăng cường độ sớm, đông cứng chậm

Thấp : dễ nung, dễ tạo trám , giảm cường độ, tỏa nhiệt thấp

 KHI ĐÁ ĐỎ NGHẸT LÀM LSF, SR TĂNG

 LIỆU KHÓ NUNG, TIÊU TỐN NHIỆT CAO

 AR : (1,5-2,5)

Cao : Dễ nung, giảm cường độ sớm, bền sun phát, đông cứng

nhanh ( cần nhiều thạch cao hơn)

Thấp : Khó nung, tăng cường độ sớm, đông cứng chậm, tỏa nhiệt

thấp, độ co rút nhỏ

LÀM NGUỘI CLINKER

LÀM NGUỘI CLINKER

 Chức năng :

*Làm nguội clinker từ 1450oC xuống 100-150oC

*Thu hồi nhiệt cho gió 2 và gió 3

*Vận chuyển và trữ được thuận lợi

 Clinker phải đảm bảo một số chỉ tiêu về :

 Vôi tự do 1-1,5%

 Các chỉ số vôi bão hòa (LSF), Silíc (SR), nhôm (AR)

LÀM NGUỘI CLINKER

Gió sơ cấp (1) Gió 3

Gió 2

Búa đập

Vùng thải nhiệt

Silô clinker

ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA CLINKER Ở HC

NUNG, VẬN CHUYỂN VÀ TRỮ CLINKER

NVL THÔ GIỚI HẠN ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT THAN MỊN (/2giờ) Độ ẩm ≤ 2%,R90 ≤ 10%

Bột nóng (trước khi vào lò) Đề các bo nát >80%;

NGHIỀN XI MĂNG

NGHIỀN XI MĂNG

NGHIỀN XI MĂNG- Các phương pháp sản xuất xi măng

2 phương pháp sản xuất xi măng :

nguyên liệu hiệu chỉnh và nguyên liệu phụ gia được

nghiền chung

nguyên liệu hiệu chỉnh và nguyên liệu phụ gia được

nghiền riêng Sau đó chúng được trộn theo một tỷ lệ thích hợp để ra các loại xi măng khác nhau

Ximăng portland : clinker,thạch cao

Xi măng hỗn hợp : clinker,thạch cao, các thành phần

khoáng (xỉ lò cao, tro bay, pozzolana)

CẤP LIỆU MNXM

Thạch cao

Đá vôi/poz Đá vôi/poz

Bin cấp liệu Bin cấp liệu

CM1 Clinker

23000T

CM2

NGHIỀN XI MĂNG

 Clinker, thạch cao và các phụ gia (MIC) được cấp vào máy nghiền theo các tỷ lệ khác nhau Các loại xi măng khác nhau

Đá vôi,pozzolana…

NGHIỀN XI MĂNG- Các loại xi măng

Tùy theo ứng dụng, dùng các loại xi măng sau :

1 Xi măng portland thông thường (OPC)

2 Xi măng portland đông cứng nhanh

3 Xi măng portland bền sun phát

4 Xi măng portland tỏa nhiệt thấp

5 Xi măng portland kiềm thấp

6 Xi măng hỗn hợp ( xi măng hòa trộn )

7 Xi măng portland tỏa nhiệt & bền sun phát bình

thường

8 Xi măng portland với chất ưa khí

9 Xi măng trắng

NGHIỀN XI MĂNG- Đặc tính của xi măng trên thị trường

Các đặc điểm quan trọng của xi măng

1 Thời gian ngưng kết và đóng rắn

2 Nhiệt hydrate hóa

3 Lượng nước tiêu chuẩn

4 Cường độ nén

NGHIỀN XI MĂNG- Đặc tính của xi măng trên thị trường

1 Thời gian ngưng kết và đóng rắn: phút

 Thời gian ngưng kết: là thời gian mà kim Vicat ngập sâu vào trong vữa tiêu chuẩn 3-5mm kể từ khi cho nước vào xi măng.

 Thời gian đóngrắn: là thời gian mà kim Vicat không để lại dấu tròn trên mặt mẫu vữa đã ngưngkết

 Đơng kết nhanh <150 ph út : thạch cao ít hơn lượng yêu cầu

 Đơng kết gi ả : th ạch cao nhiều hơn yêu cầu K hi nhiệt độ xi măng cao, thạch cao mất nước, t ỏa nhiệt, nhiệt độ xi măng tăng thêm… theo vịng tuần hồn  đĩng cục trong silơ

2 Nhiệt thuỷ hoá của xi măng (C3A, C3S)

 Cal/g hoặc J/g : Là lượng nhiệt phát ra khi thuỷ hoá 1g xi măng.

 Thườngchú ý khi sử dụng trong bêtông khối lớn.Dễ gây ra hiện tượng nứt do nhiệt

NGHIỀN XI MĂNG- Đặc tính của xi măng trên thị trường

3 Lượng nước tiêu chuẩn %:

Là lượng nước cần thiết để tạo ra vữa xi măng tiêu chuẩn ,sử dụng trong việc đo thời gian ngưng kết và đóng rắn

4 Cường độ nén1,3,7,28 ngày của mẫu xi măng:

 Mpa hoặc N/mm2 : Đây là thông số quan trong nhất để đánh giá chất lượng của xi măng

 Mẫu xi măng được chuẩn bị theo tiêu chuẩn TCVN 6016 với kích thước 40x40x160mm, được bảo dưỡng trong điều kiện chuẩn và đem nén mẫu ở 1,3,7,28 ngày

 Tuỳ theo kết quả cường độ nén, ta có loại xi măng

PBC30,PCB40 hoặc PC30,PC40,PC50

Các tính chất hóa học của xi măng được đặc trưng bởi

LSF , hệ số vôi bão hòa , Cao/ (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 ) 91.6

SR, tỷ lệ silíc, SiO 2 /(Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 ) 2.85

AR, Alumina Ratio, Al 2 O 3 /Fe2O 3 1.79

Các pha clinker của XM porland

Pha Công thức Ký hiệu T/bình (%) Alite 3 CaO  SiO 2 C3S 63

Belite 2CaO  SiO2 C2S 16

Aluminate 3CaO  Al 2 O 3 C3A 11

Ferrite 4CaO  (Al2O3 ,Fe2O3) C4 (A,F) 8

Free CaO CaO 1

NGHIỀN XI MĂNG- tiêu chuẩn xi măng thơng thường

 Tuỳ theo thành phần hoá và thành phần khoáng của xi măng, ta

 Xi măng loại III ( Xi măng cường độ sớm caosau1-3 ngày)

 Xi măng loại IV ( Xi măng ít toả nhiệt , < 70 cal/g sau7ngày)

 Xi măng loại V ( Xi măng bền sunfat cao, C3A <5%)

ĐẶC TÍNH XI MĂNG HỖN HỢP VÀ ỨNG DỤNG CỦA NÓ

Xi măng khác bê tông

Nhưng đặc tính xi măngquyết định đặc tính bê tông

pozzolana)

 Kéo dài thời gian đông kết

ĐẶC TÍNH XI MĂNG HỖN HỢP VÀ ƯNG DỤNG CỦA NÓ

Ảnh hưởng của các thành phần chính đến đặc tính bê tông

Xỉ lò cao Tro bay Pozz Khói

silíc

Đá vôi Lượng nước    0

Thời gian đông kết     

Nhiệt thủy hóa    0 

Cường độ sớm    0 0

Cường độ trễ     

Chống sun phát     0

Tính thấm (Cl - )     0

 NVL có các nguyên tố hóa học chính :Ca,Fe,Al,Si

 NVL chính : đá vôi (~75-80%), đất sét (~20-25%)

 NVL hiệu chỉnh : đá đỏ, đá vôi chất lượng cao,cát

 NVL phụ gia : thạch cao,tro xỉ than, các khóang chất, xỉ lò cao,

pozzolana (Có khả năng thay thế clinker )

 Phân lọai : Đá vôi : vôi >75%

Đất sét : vôi <75%;sét (Si,Al,Fe) >25%)

 Hiệu chỉnh :

Thiếu sắt : bổ xung quặng sắt,tro quặng pyrít

Thiếu nhôm : bổ xung bô xít, cao lanh , đá ong

Thiếu silíc : bổ xung cát thạch anh, thạch anh

Thiếu vôi : bổ xung đá vôi, đá hoa

 Đặc tính kỹ thuật:Tùy theo lọai NVL ,ta quan tâm đến các thông số

NVLthô:độ ẩm, kích thước, hàm lượng hóa học

TÓM TẮT

1 Khai thác - đập đá vôi & đất sét

NVL hiệu chỉnh : Cát được mua từ bên ngoài

2 Đá vôi, đất sét,cát được đồng nhất sơ bộ

3 Nghiền & trữ bột sống : nhiệt lấy từ khí thải lò hoặc buồng đốt phụ

5 Nung clinker : hệ lò khô, ướt, bán khô, bán ướt

Nhiệt độ nung 1450oC

Nhiên liệu : than, dầu, AFR

TÓM TẮT

TÓM TẮT

7 Nghiền xi măng : Xi măng là chất khô cứng trong nước

 Tùy theo thành phần phụ gia mà ta có các loại xi măng khác nhau

 Xi măng portland nguyên chất : clinker + thạch cao

 Xi măng portland hỗn hợp : Clinker + thạch cao + các chất phụ gia

 Nguyên liệu chính : clinker, tùy theo thành phần và chất lượng

clinker quyết định đặc tính xi măng Đặc tính chính của xi măng nguyên chất& hỗn hợp là giống

nhau

 Phụ gia hoạt hóa : pozzolana ( thay thế clinker ), thạch cao, xỉ lò cao,

tro bay, bụi silíc

 Phụ gia trơ : đá vôi

 Các chất phụ gia đóng vai trò rất quan trọng trong việc

Giảm lượng clinkergiảm giá thành, khí thải độc hại (CO2)…

Giảm cường độ sớm nhưng tăng tính chống các chất hóa học và độ bền

 Độ mịn,muối kiềm, sun phua ảnh hưởng đến khả năng phản ứng của xi

???