DO AN TOT NGHIEP 14 1 016 (1)

Với những kiến thức tiếp nhậnđược qua đợt thực tập cán bộ kỹ thuật, cùng với những kiến thức đã được các thầy cô trongKhoa Vật liệu Xây dựng và trường đại học xây dựng truyền dạy, đặc bi

Trang 1

Đồ án tốt nghiệp Đại học xây dựng – Khoa VLXD

LỜI NÓI ĐẦU: 4

PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XI MĂNG Chương I: Giới thiệu về xi măng và xi măng poóc lăng: 5

I Giới thiệu chung sự phát triển của ngành sản xuất xi măng ở nước ta…… 5

II Giới thiệu về xi măng poóc lăng: 6

II.1 Những đặc trương cơ bản của clanhke ximăng Poóc lăng: 6

II.2 Các phụ gia trong sản xuất xi măng: 10

II.3 Các tính chất cơ bản của xi măng Poóc lăng: 11

Chương II: Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất xi măng Poóc lăng: 16

I Nguyên liệu: 16

II Nhiên liệu: 18

Chương III: Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy: 19

I Các yêu cầu khi xây dựng nhà máy có công suất lớn: 19

II Giới thiệu địa điểm xây dựng nhà máy tại Kinh Môn - Hải Dương: 19

PHẦN II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG Chương I: Giới thiệu công nghệ sản xuất xi măng: 22

I. Giới thiệu về quá trình sản xuất: 22

II. Lựa chọn dây chuyền sản xuất: 23

Chương II: Tính toán phối liệu: 33

1. Chọn các hệ số của clanhke: 33

2. Xác định lượng tro than tham gia vào thành phần clanhke: 33

3. Tính hàm lượng các nguyên liệu trong phối liệu: 34

4. Tính tít phối liệu và hàm lượng pha lỏng: 39

Chương III: Tính cân bằng vật chất: 40

I. Lựa chọn chế độ làm việc cho nhà máy: 40

II. Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng nung: 41

III Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng nguyên liệu: 45

IV Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng xi măng và đóng bao: 51

SVTH : Vũ Văn Hậu GVHD : PGS.TS Vũ Đình Đấu Nguyễn Hữu Thi

Trang Mục lục:

MỤC LỤC

Trang 2

Chương IV: Tính toán và lựa chọn thiết bị: 65

I. Thiết kế phân xưởng nguyên liệu: 65

II. Thiết kế phân xưởng nung: 82

III Thiết kế phân xưởng xi măng: 91

Chương V: Tính toán nhiệt lò quay với thiết bị xyclon trao đổi nhiệt: 103

I. Tính toán quá trình cháy nhiên liệu: 103

II. Thiết lập cân bằng vật chất hệ thống lò nung: 105

III Tính cân bằng vật chất lò nung: 109

IV Tính cân bằng vật chất hệ thống xyclon: 117

V. Tính cân bằng nhiệt của từng xyclon: 126

VI Tính cân bằng vật chất cho máy làm lạnh: 134

VII Tính đường kính xyclon: 136

VIII Chọn thiết bị phụ trợ: 142

Chương VI: Phần kiến trúc xây dựng nhà máy: 143

I. Bố trí mặt bằng xây dựng nhà máy: 143

II. Diện tích xây dựng nhà máy: 143

III Các giải pháp kiến trúc xây dựng: 145

IV Các giải pháp kết cấu hạng mục công trình: 145

Chương VII: Tính toán điện nước nhà máy: 147

I Tính lượng nước dùng trong nhà máy 147

II Tính lượng điện tiêu thụ trong nhà máy 147

Chương VIII: Kiểm tra sản xuất an toàn lao động: 151

I. Các biện pháp phòng cháy nổ: 151

II. Vệ sinh công nghiệp: 151

III Kiểm tra sản xuất: 151

Chương IX: Công tác môi trường và an toàn lao động: 153

I. Công tác môi trường: 153

II. Công tác an toàn lao động: 153

Chương X: Lao động và tiền lương: 155

I. Lao động trong nhà máy: 155

II. Quỹ lương của cán bộ công nhân viên: 157

Chương XI: Tính toán các chỉ tiêu kinh tế: 159

I. Chỉ tiêu vốn đầu tư: 159

Trang 3

II. Chi phí vận hành nhà máy: 164

III Giá bán sản phẩm và thời gian hoàn vốn đầu tư: 166

KẾT LUẬN: 167

TÀI LIỆU THAM KHẢO: 168

Trang 4

MỞ ĐẦU

Xi măng là một loại vật liệu xây dựng quan trọng không thể thiếu được trong cáccông trình xây dựng ở mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân Sự phát triển của ngành ximăng sẽ thúc đẩy sự phát triển xây dựng cơ sở hạ tầng kiến trúc, là tiền đề cho sự phát triểncủa đất nước

Công nghiệp xây dựng được coi là nền tảng của của sự phát triển kinh tế thì côngnghiệp sản xuất vật liệu xây dựng là nguồn gốc của sự phát triển ấy, trong đó xi măngchiếm một vai trò rất lớn Đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng nhiều của đất nước, ngànhsản xuất xi măng đã có những bước phát triển không ngừng, đó là việc các nhà máy, xí nghiệpsản xuất xi măng đã mọc lên ở rất nhiều nơi nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu sử dụng nguyênvật liệu cho ngành xây dựng, đồng thời chất lượng sản phẩm tạo ra cũng không ngừng đượchoàn thiện

Đất nước ta có sản lượng đá vôi, đá sét lớn cùng với một đội ngũ lao động trẻ dồi dào

Đó là điều kiện thuận lợi trong quá trình sản xuất xi măng Với những kiến thức tiếp nhậnđược qua đợt thực tập cán bộ kỹ thuật, cùng với những kiến thức đã được các thầy cô trongKhoa Vật liệu Xây dựng và trường đại học xây dựng truyền dạy, đặc biệt là sự hướng dẫn, chỉ

bảo và giúp đỡ nhiệt tình của thầy PGS.TS VŨ ĐÌNH ĐẤU chúng em xin trình bày nội dung thiết kế đồ án tốt nghiệp : Thiết kế nhà máy sản xuất xi măng Poóc lăng theo phương pháp

khô lò quay với công suất 1.200.000 tấn clanhke/ năm.”, trong đó có 40% clanhke dùng

sản xuất PC50 và 60% clanhke dùng sản xuất PCB40

SVTH : Vũ Văn Hậu GVHD : PGS.TS Vũ Đình Đấu

Nguyễn Hữu Thi

Trang 5

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XI MĂNG

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ XI MĂNG VÀ XI MĂNG POÓC LĂNG

I GIỚI THIỆU CHUNG SỰ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG

Ở NƯỚC TA.

Kinh tế thế giới trong những năm qua bước vào giai đoạn phát triển ổn định và cóthiên hướng chú ý vào nền kinh tế Châu Á Lượng tiêu thụ xi măng những năm gần đâykhông ngừng tăng trưởng và là động lực để ngành công nghiệp xi măng phát triển mạnh.Theo dự báo nhu cầu về xi măng Poóc lăng từ nay đến năm 2020 tăng hàng năm 3.6% nhucầu về xi măng Những thị trường tiềm năng trong những năm qua phải kể đến là : TrungQuốc, Mỹ, Nhật Bản, Hàn Quốc, Nga …

Với tương lai của ngành công nghiệp xi măng như vậy, cùng với việc ngành côngnghiệp xi măng đã có từ lâu đời, Việt Nam ta trong những năm gần đây liên tục khởi công

và xây dựng thêm các nhà máy sản xuất xi măng mới Đến nay có khoảng 90 công ty, đơn

vị tham gia sản xuất xi măng trên cả nước Đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăngtrưởng kinh tế Việt Nam, trung bình từ 10 – 12% GDP Vì thế chính phủ xác định xi măng

là ngành phát triển chiến lược nhằm phát triển kinh tế

Trong những năm gần đây, một số nhà máy xi măng lớn tập trung nhiều vào thịtrường trong nước do thị trường này đang tăng trưởng mạnh mẽ Ngành công nghiệp ximăng Việt Nam hiện nay đã có khoảng 14 nhà máy xi măng lò quay với tổng công suấtthiết kế là 21.5 triệu tấn/ năm, khoảng 18 triệu tấn xi măng được sản xuất từ nguồn clanhketrong nước (ứng với 14,41 triệu tấn clanhke)

Hầu hết các nhà máy xi măng sử dụng phương pháp kỹ thuật khô có sản lượng ximăng từ 1,4 đến 2,5 triệu tấn/năm với trình độ và kỹ thuật tương đương với các nhà máykhác ở Đông Nam Á

Việt Nam đang có khoảng 31 dự án xi măng lò quay với tổng công suất thiết kế là

39 triệu tấn/năm được phân bổ ở nhiều vùng trên cả nước, đa số tập trung ở miền Bắc,miền Trung và chỉ có 4/31 dự án nằm ở miền Nam

Hiện nay các nhà máy xi măng phân bố không đồng đều giữa các khu vực.Hầu hếtcác nhà máy tập trung tại miền Bắc nơi có vùng nguyên liệu đầu vào lớn, trong khi đó cácnhà máy lớn ở phía Nam rất hạn chế Do đó nguồn cung cấp xi măng ở miền Bắc thì dưthừa mà miền Nam lại thiếu hụt

Hiện nay Việt Nam là một nước đang phát triển trong khu vực, vì thế nhu cầu về cơ

sở hạ tầng và giao thông vận tải là rất lớn Ngành xi măng và các ngành nguyên vật liệuxây dựng khác sẽ được hưởng lợi từ sự phát triển của lĩnh vực xây dựng, bất động sản và

cơ sở hạ tầng

Triển vọng tăng trưởng hàng năm của nhu cầu xi măng trong giai đoạn 2011-2016vào khoảng 9%/ năm và giai đoạn 2016 - 2020 là 4,5%/ năm Nhu cầu xi măng ước lượng

Nguyễn Hữu Thi

Trang 6

sẽ đạt 76 triệu tấn/ năm vào năm 2016, vì vậy các công ty trong ngành phải tìm ra hướngmới để tiêu thụ sản phẩm nhằm tránh việc tồn kho và nhanh chống thu hồi vốn đầu tư

II GIỚI THIỆU VỀ XI MĂNG POÓC LĂNG

Xi măng Poóc lăng là chất kết dính có khả năng đông kết, rắn chắc và phát triểncường độ trong môi trường không khí và môi trường nước, thường được gọi là chất kếtdính rắn trong nước hay chất kết dính thuỷ lực

Xi măng Poóc lăng được sản xuất bằng công nghệ nghiền mịn clanhke xi măngPoóc lăng với phụ gia thạch cao, đôi khi có thêm phụ gia khác

Thành phần chính trong xi măng Poóc lăng là clanhke Clanhke xi măng Poóc-lăngđược sản xuất bằng cách nung đến thiêu kết hỗn hợp nguyên liệu đồng nhất, phân tán mịncủa đá vôi, đất sét và một số nguyên liệu khác đóng vai trò phụ gia điều chỉnh thành phầnhóa học của phối liệu như: xỉ pyrít, quặng sắt và trêpen

Khi nghiền clanhke xi măng phải pha thêm thạch cao để điều chỉnh tốc độ đóng rắn

và một số tính chất khác của xi măng Nếu xi măng không có thạch cao thì khi trộn vớinước sẽ ninh kết và đóng rắn nhanh, cho sản phẩm có tính chất cơ lý thấp Hàm lượngthạch cao chiếm từ 3% đến 5% trong xi măng, phụ thuộc vào hàm lượng khoáng C3A Trong quá trình nghiền có thể sử dụng một số phụ gia công nghệ nhưng không quá 1% sovới khối lượng xi măng

Xi măng Poóc lăng hỗn hợp (PCB) được tạo thành do nghiền lẫn clanhke xi măngpoóc lăng, thạch cao và phụ gia khoáng Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6260:1997,hàm lượng phụ gia khoáng pha vào xi măng có thể đến 40% theo khối lượng, trong đó hàmlượng phụ gia khoáng trơ không lớn hơn 20% Phụ gia khoáng pha vào xi măng gồm cóphụ gia khoáng trơ và phụ gia khoáng hoạt tính, trong đó phụ gia phụ gia khoáng hoạt tính

là phụ gia chủ yếu sử dụng để pha trộn vào xi măng poóc lăng Các phụ gia khoáng hoạttính có ảnh hưởng thuận lợi đến xi măng poóc lăng do nó có thể cải thiện cấu trúc đá ximăng và bê tông, tăng độ bền đối với tấn công của sunphát, tăng tính chống thấm, giảmnhiệt hydrat và sự dãn nở nhiệt và làm giảm giá thành sản phẩm

II.1.NHỮNG ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA CLANHKE XI MĂNG POÓC LĂNG

Clanhke xi măng poóc lăng là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất xi măng tồntại ở dạng hạt, kích thước thường từ (1030) mm, phụ thuộc vào dạng lò nung Theo cấutrúc vi mô clanhke xi măng là hỗn hợp các hạt nhỏ của nhiều pha tinh thể và một lượngnhỏ pha thuỷ tinh

Chất lượng của clanhke phụ thuộc chủ yếu vào: thành phần phối liệu cũng nhưphương pháp công nghệ và dạng lò nung

1 Thành phần khoáng của clanhke xi măng poóc lăng

Trong clanhke xi măng poóc lăng gồm chủ yếu là các khoáng silicát canxi chiếmkhoảng (70  80)% (các khoáng này là alít (C3S), bêlít (C2S)) và các khoáng tricanxialuminat (C3A) và tetracanxi aluminat ferit (C4AF)

+ Khoáng Alít (3CaO.SiO2 ký hiệu là C3S ) là khoáng quan trọng nhất củaclanhke xi măng, tạo cho xi măng có cường độ cao, tốc độ đông kết rắn chắc nhanh và

có ảnh hưởng nhiều đến các tính chất của xi măng Trong clanhke xi măng khoáng

C3S chiếm từ (45  60)% Alit là một dung dịch rắn của 3CaO.SiO2 và một lượng nhỏcác chất khác có hàm lượng nhỏ từ (2  4)% như MgO, P2O5, Cr2O3, Khoáng C3S ở

Nguyễn Hữu Thi

Trang 7

dạng tinh khiết bền vững trong khoảng nhiệt độ (12001250)0C đến (1900 

2070)0C Ở nhiệt độ lớn hơn 20700C thì C3S bị nóng chảy, nhỏ hơn 12000C thì bị phânhuỷ thành C2S và CaO (C3S = C2S + CaO tự do)

+ Khoáng bêlít (2CaO.SiO2 ký hiệu C2S ).Trong clanhke xi măng poóc lăng C2Schiếm khoảng 2030%, là thành phần quan trọng của clanhke, có đặc tính là đông kết rắnchắc chậm nhưng cường độ cuối cùng tương đối cao Bêlít là dung dịch rắn của 2CaO.SiO2với một lượng nhỏ các oxít khác như Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 với hàm lượng từ (1  3)%

+ Khoáng C2S được tạo thành trong clanhke ở 4 dạng thù hình  C2S, ‘CC2S,

 C2S,  C2S

-  C2S : bền vững ở điều kiện nhiệt độ cao từ 14252130 0C, ở nhiệt độ lớn hơn

21300C,  C2S bị chảy lỏng, ở nhiệt độ nhỏ hơn 14250C khoáng  C2S chuyển sang dạng

- C2S thì hầu như không tác dụng với nước và không có tính chất kết dính, chỉtrong điều kiện hơi nước bão hoà, khoảng nhiệt độ 1502000C, C2S mới thể hiện khảnăng dính kết

Chất trung gian phân bố giữa khoáng Alít và Bêlít là các pha Aluminôferit, phacanxi Aluminat và pha thuỷ tinh

+ Pha canxi Aluminat tồn tại trong clanhke xi măng poóc lăng ở dạng C3A Đặcđiểm của C3A là đông kết rắn chắc nhanh,cường độ thấp, dễ tạo nên các sản phẩm gây ứngsuất làm nứt, tách cấu trúc đá xi măng khi chúng làm việc trong môi trường xâm thựcsunfat Trong một số loại xi măng chuyên dụng cần khống chế hàm lượng khoáng này (ximăng thuỷ công lượng C3A < 5%, xi măng bền sunfat lượng C3A < 8%)

+ Pha Aluminôferit là dung dịch rắn của các khoáng canxi Alumôferit Khoáng

canxi Aluminôferit có thành phần khác nhau phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu, điều kiện nung luyện, trong clanhke xi măng poóc lăng chúng có thể tồn tại dưới dạng: C6A2F, C4AF, C2F, trong clanhke xi măng poóc lăng khoáng này chủ yếu tồn tại dưới dạng là C4AF có chứa khoảng 1% MgO và TiO2.Đặc điểm của khoáng C4AF là có khả năng hydrat hóa nhanh, có cường độ tương đối cao, tăng độ bền sunphat của xi măng poóc lăng

+ Pha thuỷ tinh có trong clanhke xi măng poóc lăng với hàm lượng từ 515%.Hàm lượng của pha thuỷ tinh phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp nguyên liệu ban đầu vàđiều kiện làm lạnh clanhke Thành phần của pha thuỷ tinh bao gồm một số loại ôxít nhưCaO, Fe2O3, Na2O, K2O, Sự có mặt của pha này trong clanhke xi măng poóc lăng làmảnh hưởng đến tính chất của các khoáng khác và đặc biệt là làm thay đổi nhiệt độ tạokhoáng chính

- Ngoài ra trong clanhke xi măng poóc lăng còn tồn tại một lượng CaO và MgO tự do,

chúng thường là các hạt già lửa nên tác dụng với nước rất chậm, khi xi măng đã rắn chắc

Nguyễn Hữu Thi

Trang 8

chúng mới thuỷ hoá gây nên ứng suất phá hoại cấu trúc của sản phẩm , làm thay đổi thểtích của sản phẩm và làm giảm cường độ của đá xi măng

2 Thành phần hoá của clanhke xi măng poóc lăng

Thành phần hoá của clanhke xi măng poóc lăng gồm các ôxít chính là : Al2O3,

Fe2O3, CaO, SiO2 với tổng hàm lượng của chúng chiếm khoảng từ 95% đến 97% trongclanhke (theo khối lượng) Ngoài ra trong clanhke xi măng poóc lăng còn có các ôxít khácnhư : MgO, TiO2, K2O, Na2O, P2O5, SO3 với hàm lượng rất nhỏ

Hàm lượng các ôxít trong clanhke xi măng poóc lăng dao động trong khoảng rộng:

Hàm lượng các ôxít trên thay đổi sẽ làm cho tính chất của xi măng cũng thay đổi theo

- Canxi ôxít (CaO) Ôxít này chủ yếu có trong nguyên liệu đá vôi, trong quá trình

nung luyện tạo thành clanhke, ở các điều kiện nhất định chúng sẽ liên kết với các ôxítkhác tạo nên các hợp chất hoá học quyết định tốc độ đông kết rắn chắc và cường độ của

xi măng Khi hàm lượng CaO càng lớn thì khả năng tạo thành các hợp chất dạng khoángcanxi silicat có độ bazơ cao (C3S) trong clanhke càng nhiều, cho xi măng đông kết rắnchắc nhanh cường độ cao nhưng xi măng lại kém bền trong môi trường xâm thực sunfat.Hàm lượng CaO nhiều đòi hỏi nhiệt độ nung phải lớn , clanhke khó nung luyện và để lạitrong clanhke một lượng canxi ôxít tự do nhiều, có hại cho xi măng Vì vậy, trongclanhke xi măng người ta phải khống chế hàm lượng CaO hợp lý (khoảng 6366%)

- Silic điôxít (SiO2) : được cung cấp từ nguyên liệu đất sét, trong quá trình nung

luyện clanhke SiO2 sẽ tác dụng với CaO tạo thành các hợp chất dạng khoáng canxi silicat.Khi hàm lượng SiO2 càng nhiều thì ngoài việc tạo thành khoáng C3S, khoáng canxi silicat

có độ bazơ thấp (C2S) được hình thành sẽ tăng lên Hàm lượng khoáng C2S tăng làm ximăng đông kết rắn chắc chậm và cường độ phát triển chậm ở thời kỳ đầu của quá trìnhrắn chắc đá xi măng Tuy nhiên loại xi măng có hàm lượng C2S cao lại có khả năng bềntrong nước và môi trường xâm thực sunfat Khi hàm lượng SiO2 trong clanhke ít, khoáng

C3S được tạo thành nhiều, sẽ làm cho xi măng đông kết rắn chắc nhanh, cường độ caonhưng quá trình nung luyện khó, clanhke có lượng vôi (CaO) tự do lớn Vì vậy trongclanhke xi măng thì ôxít SiO2 cần phải khống chế ở một tỉ lệ thích hợp (thường nằm trongkhoảng 2124% khối lượng clanhke)

- Nhôm ôxít (Al2O3) trong clanhke xi măng tham gia vào quá trình tạo nên các khoáng

nóng chảy canxi aluminat và nằm ở dạng khoáng C3A và C4AF Trong clanhke xi măngôxít này được đưa vào chủ yếu từ đất sét, khi nung luyện, ôxít nhôm tham gia vào quá trìnhtạo nên các khoáng nóng chảy canxi Aluminat Khi hàm lượng Al2O3 càng nhiều khoáng

C3A tạo thành càng lớn, khả năng xuất hiện pha loãng trong clanhke càng sớm và càngnhiều, còn đối với xi măng, nó có khả năng tạo cho xi măng đông kết rắn chắc nhanh

Nguyễn Hữu Thi

Trang 9

nhưng cường độ thấp và kém bền trong môi trường sunfat Trong clanhke hàm lượng ôxít

- Sắt ôxít (Fe 2O3) Có tác dụng làm giảm nhiệt độ thiêu kết của quá trình nung

luyện và tham gia vào quá trình tạo khoáng tetracalcium Aluminôferit (C4AF) Hàmlượng ôxít này trong clanhke xi măng càng lớn thì nhiệt độ nung càng được hạ thấp,khoáng C4AF được tạo thành nhiều xi măng nâng cao được độ bền trong môi trường xâmthực sunfat nhưng cường độ xi măng không cao Vì vậy trong quá trình nung luyệnclanhke cần đặc biệt chú ý thành phần ôxít này ở một tỷ lệ hợp lý mới có tác dụng tốt choviệc giảm nhiệt độ nung luyện, nếu quá nhiều, pha lỏng xuất hiện trong clanhke sẽ lớn,gây nên hiện tượng bám dính lò đặc biệt trong công nghệ xi măng lò đứng, thông thườngtổng hàm lượng ôxít Fe2O3 trong clanhke xi măng poóc lăng chiếm khoảng 24%

Ngoài các ôxít chính tham gia vào quá trình tạo khoáng còn có một hàm lượng nhỏ cácôxít khác cũng hoà tan trong đó, có ảnh hưởng lớn đến tính chất và chất lượng của ximăng đó là:

- Magiê ôxít (MgO) : là thành phần có hại cho xi măng, là nguyên nhân gây sự mất

ổn định thể tích khi xi măng đã đông kết rắn chắc Thường trong sản xuất clanhke ximăng lượng ôxít MgO được khống chế với hàm lượng nhỏ hơn 5%

- Titan ôxít (TiO2) : thành phần ôxít này gây ảnh hưởng tới xi măng tuỳ thuộc vào

hàm lượng của nó trong clanhke Nếu hàm lượng của nó từ 0,10,5% thì sẽ làm tốt cho quátrình kết tinh các khoáng, ngược lại khi hàm lượng từ 24% thì TiO2 sẽ thay thế mộtphần SiO2 trong xi măng, nếu hàm lượng lớn hơn 4% thì làm giảm cường độ của ximăng

- Crôm ôxít (Cr 2O3) và phốt pho ôxít (P2O5) Khi hàm lượng của các ôxít này nằm

vào khoảng 0,10,3% sẽ có tác dụng tốt là thúc đẩy quá trình đông kết ở thời kỳ đầu, tăngcường độ cho xi măng Nhưng với hàm lượng lớn (12%) có tác dụng ngược lại làm chậmthời gian đông kết rắn chắc và làm suy giảm cường độ của đá xi măng

- Ôxít kiềm kali và kiềm natri (K2O và Na2O) do đất sét đưa vào trong clanhke hàm

lượng chúng khoảng 0,51% Khi hàm lượng các ôxít này lớn hơn 1% sẽ gây nên sự mất ổnđịnh thể tích của xi măng đặc biệt là gây nên sự tách, nứt trong bê tông thuỷ công do các ôxítkiềm này có khả năng tác dụng với CaO, Al2O3 tạo nên các khoáng trương nở thể tích là

Na2O.8CaO.3Al2O3(NC8A3), K2O.8CaO.3Al2O3 (KC8A3)

3 Đặc trưng của clanhke xi măng poóc lăng

Chất lượng của clanhke xi măng được đánh giá qua thành phần hoá học và thành phần

khoáng Để đánh giá một cách tổng quát hơn thành phần của xi măng người ta thường đánhgiá chúng thông qua các hệ số đặc trưng

- Các hệ số đặc trưng của clanhke xi măng poóc lăng là :

a Hệ số bazơ (kýhiệu m)

m =

3 2 3

Fe SiO

CaO



Thông thường hệ số bazơ vào khoảng m = 1,72,4

Khi hệ số m<1,7,thì clanhke xi măng poóc lăng có cường độ không cao Nếu hệ sốm>2,4, nhiệt độ nung yêu cầu phải lớn, xi măng có cường độ cao nhưng độ ổn định thể tíchkém, nhiệt thủy hóa lớn và kém bền trong môi trường nước xâm thực

Nguyễn Hữu Thi

Trang 10

b Hệ số Silicat (ký hiệu n)

n =

3 2 3

Al

SiO



Đối với xi măng poóc lăng thường hệ số n = 1,73,5

Khi hệ số n tăng, các khoáng canxi silicat có độ bazơ thấp sẽ tăng, xi măng sẽđông kết rắn chác chậm và cường độ cuối cùng không cao Khi hệ số n giảm thì hàmlượng các khoáng nóng chảy tăng, nhiệt độ nung clanhke sẽ thấp và dễ nung luyện

c Hệ số Alumin (ký hiệu p)

p =

3 2

%

O Fe

O Al

Hệ số alumin là tỷ lệ Al2O3 đối với Fe2O3 trong clanhke xi măng, nó thể hiện tỷ lệ giữakhoáng tricanxi aluminat (C3A) với khoáng tetracanxi alumôferit (C4AF) Khi hệ số p =0,673 thì trong clanhke xi măng sẽ không tồn tại khoáng C3A

SiO SiO

SO O

Fe O

l CaO

CaO KH

2 2

3 3

2 3

28

,2

7,035

,0A

Hệ số KH thích hợp thường dao động trong khoảng 0,850,95

Hệ số bão hòa (KH) là tỷ số giữa lượng canxi oxit (CaO) trong clanhke thực tế liênkết với silic đioxit(SiO2) tạo nên khoáng 3CaO.SiO2

II.2 CÁC PHỤ GIA TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG

Trong công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ người ta sử dụng một số loại phụ gianhằm mục đích :

+ Cải thiện các tính chất kỹ thuật của chất kết dính đó là phụ gia điều chỉnh tốc độđông kết của xi măng , phụ gia nâng cao tính chịu lửa bền nhiệt, phụ gia cải thiện tính chấtcông nghệ, phụ gia tăng thời gian bảo quản xi măng, phụ gia khoáng hóa…

+ Điều chỉnh mác chất kết dính, giảm giá thành xi măng (phụ gia đầy)

+ Nâng cao hiệu suất của thiết bị công nghệ (phụ gia công nghệ) như phụ gia trợnghiền …đưa vào nhằm cải thiện tính chất kĩ thuật của xi măng

1 Phụ gia thạch cao

Phụ gia thạch cao là phụ gia đưa vào khi nghiền cùng clanhke xi măng có tác dụngđiều chỉnh tốc độ đông kết và đóng rắn của xi măng Thạch cao có thành phần khoáng chủyếu là CaSO4.2H2O, ngoài ra còn có các chất khác với hàm lượng nhỏ

Màu sắc của đá thạch cao phụ thuộc vào lượng tạp chất trong nó, thông thường đáthạch cao có màu trắng đục, ố vàng và mềm hơn đá vôi Yêu cầu kỹ thuật của thạch caodùng để sản xuất xi măng đưa ra theo tiêu chuẩn xây dựng TCXD 168:1989

2 Phụ gia khoáng hoạt tính

Phụ gia khoáng hoạt tính là loại phụ gia làm tăng khả năng chịu lực và độ bền trong

môi trường nước cho sản phẩm Phụ gia hoạt tính gồm có hai loại : Loại có nguồn gốc tựnhiên như : trêpen, điatômít Loại có nguồn gốc nhân tạo bao gồm các phế thải côngnghiệp như xỉ bazơ (thải phẩm của nhà máy thép), tro xỉ axít Phương pháp xác định chỉ

Nguyễn Hữu Thi

Trang 11

số hoạt tính của phụ gia hoạt tính là phần lớn xác định thông qua độ hút vôi của mẫu thửTCVN 3725-1982 và chỉ số hoạt tính của xi măng poóc lăng theo độ bền nước TCVN6822-2001

3 Phụ gia đầy : là loại phụ gia đưa vào với mục đích tăng sản lượng xi măng và giảm

giá thành sản phẩm Tỷ lệ phụ gia này pha vào phụ thuộc vào chất lượng của clanhke vàyêu cầu kỹ thuật của xi măng.( phụ gia này pha vào chủ yếu nhằm mục đích kinh tế)

Phụ gia đầy là loại phụ gia không có khả năng kết hợp với vôi ở nhiệt độ thường, và

cải thiện cấu trúc của đá xi măng và bê tông Phụ gia đầy thường là cát thạch anh, đá vôinghiền mịn, đá bazan hoạt tính yếu Trong xi măng loại phụ gia đầy không vượt quá 20%

so với khối lượng xi măng

4 Phụ gia hoạt tính bề mặt

Loại phụ gia này có khả năng hoạt tính bề mặt cao, khi chất kết dính thuỷ hoá chúng

sẽ tạo thành một màng mỏng trên bề mặt hạt chất kết dính làm thay đổi trạng thái bề mặthạt chất kết dính khi thấm nước, giảm ma sát trượt tăng độ dẻo của hỗn hợp nên thườngđược gọi là các chất phụ gia tăng dẻo hay phụ gia siêu dẻo Một số phụ gia thuộc loại này

là bã rượu sunfit, nước thải bã giấy, các loại axít béo tổng hợp

5 Phụ gia công nghệ

Nhằm nâng cao hiệu suất của thiết bị công nghệ như : phụ gia thúc đẩy quá trình tạokhoáng trong lò nung xi măng, phụ gia trợ nghiền nâng cao hiệu suất nghiền clanhke ximăng, phụ gia kéo dài thời gian bảo quản xi măng

( Phụ gia trợ nghiền : có tác dụng nâng cao năng suất máy nghiền ,tiết kiệm năng lượng vàthời gian nghiền Thông thường người ta sử dụng : nhựa thông, than cốc, than đá, HEA -2,sunfuanat canxi…)

( Phụ gia bảo quản : Phụ gia này có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc các hạt xi măng,ngăn không cho chúng hút ẩm Thường dùng TEA dầu thực vật, dầu lạc … có độ phân táncao.)

II.3 CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA XI MĂNG POÓC LĂNG

1 Khối lượng riêng và khối lượng thể tích

Khối lượng riêng (a) là tỷ số giữa khối lượng của xi măng với thể tích của xi măng, khốilượng riêng a của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clanhke xi măng và phụthuộc vào thành phần phụ gia trong nó Xi măng poóc lăng thông thường có khối lượngriêng từ 3,0  3,2 g/ cm3 Khối lượng riêng của xi măng được xác định theo tiêu chuẩnTCVN 4030 – 85

Khối lượng thể tích đổ đống (đ) là tỷ số giữa khối lượng của xi măng với thể tích đổđống của nó Khối lượng thể tích đổ đống phụ thuộc vào thành phần khoáng, độ mịn của ximăng và hàm lượng phụ gia trong xi măng, khả năng lèn chặt của xi măng Xi măng poóclăng thường có khối lượng thể tích khoảng 900  1100 kg/ m3, ở trạng thái lèn chặt 1400

1700 kg/ m3

2 Độ nghiền mịn của xi măng

Độ mịn của xi măng ảnh hưởng đến chất lượng xi măng Hạt xi măng càng mịn tốc độthuỷ hoá càng nhanh đạt đến triệt để, do đó cường độ xi măng sẽ phát triển nhanh Để đánhgiá độ mịn của hạt xi măng có thể sử dụng tỷ diện tích hay lượng sót sàng N0009, đó là

Nguyễn Hữu Thi

Trang 12

tổng diện tích bề mặt các hạt của một đơn vị trọng lượng xi măng Theo tiêu chuẩn hiệnhành độ mịn xi măng được xác định bằng: phương pháp độ mịn theo sàng 90m và độ mịntheo bề mặt riêng (phương pháp Blaine)

TCVN 2682 -2009 quy định xi măng PC50 và PCB40 độ mịn sót sàng 90 m khônglớn hơn 15%, theo phương pháp Blaine không được nhỏ hơn 2800 cm2/g

TCVN 6260 -2009 quy định xi măng PC50 và PCB40 độ mịn sót sàng 90 m khônglớn hơn 12%, theo phương pháp Blaine không được nhỏ hơn 2800 cm2/g

3 Lượng nước yêu cầu và độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng

Lượng nước yêu cầu (lượng nước tiêu chuẩn) là lượng nước cần thiết để hyđrat hoácác khoáng của clanhke xi măng và đảm bảo độ lưu động cần thiết của hỗn hợp khi thicông.Tương ứng với lượng nước tiêu chuẩn cho ta hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn Lượngnước yêu cầu của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke, độ mịn của ximăng và loại phụ gia cho vào khi nghiền clanhke xi măng Lượng nước tiêu chuẩn của ximăng được xác định bằng dụng cụ kim Vica Theo TCVN 4031 – 1985, lượng nước tiêuchuẩn xi măng PC thường từ 21  29% và của xi măng PCB thường từ 24  32%

4 Thời gian đông kết của xi măng poóc lăng

Quá trình trộn một hỗn hợp xi măng với nước tương đối linh động dần dần đặc lại và cócường độ ban đầu nào đó thì được gọi là quá trình đông kết Thời gian đông kết phụ thuộcvào thành phần khoáng của clanhke, độ nghiền mịn của xi măng, phụ gia trong xi măng,điều kiện môi trường và lượng nước tiêu chuẩn khi đưa vào nhào trộn Thời gian đông kếtđược xác định bằng dụng cụ Vica theo TCVN 6017 – 1995 Theo tiêu chuẩn Việt NamTCVN 2682 – 1999 yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng như sau:

- Thời gian bắt đầu đông kết không sớm hơn 45 phút

- Thời gian kết thúc đông kết không chậm hơn 375 phút

5 Cường độ của xi măng

Là độ bền của đá xi măng khi chịu tác động của các lực cơ học mà không bị phá hoại.Đây là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng xi măng và là chỉ tiêu để phân loạicho xi măng (mác xi măng) Do vậy người ta đã qui định mác của xi măng là cường độ néncủa những mẫu vữa thí nghiệm đã được dưỡng hộ 28 ngày trong môi trường có nhiệt độ

1995

6 Tính ổn định thể tích của xi măng

Khi xi măng đông kết rắn chắc cần phải ổn định thể tích Sự thay đổi thể tích trongquá trình đông kết rắn chắc của xi măng sẽ làm giảm cường độ của bê tông khi đóng rắn,gây các vết nứt, rạn hoặc phá hoại sản phẩm Nguyên nhân chính của sự thay đổi thể tích là

do trong xi măng có chứa một lượng CaO và MgO tự do, các hạt này ở dạng hạt già lửanên tác dụng với nước rất chậm, sau khi xi măng đã đông kết rắn chắc, chúng mới tham giaphản ứng thuỷ hoá làm tăng thể tích, phá hoại cấu trúc sản phẩm

Nguyễn Hữu Thi

Trang 13

Chỉ tiêu độ ổn định thể tích quy định đối với xi măng PC tại TCVN 2682 -1999 vàPCB tại TCVN 6260 -1997 không lớn 10 mm khi thử theo phương pháp khuôn LeChatelier

7 Lượng nhiệt sinh ra trong quá trình thuỷ hoá

Nhiệt thuỷ hoá của xi măng là nhiệt lượng sinh ra của một đơn vị khối lượng xi măngkhi thuỷ hoá Nhiệt thuỷ hoá xác định tại hai thời điểm nhất định đó là 7 ngày và 28 ngày.Nhiệt thuỷ hóa được xác định bằng nhiệt kế theo TCVN 6070 – 1995 Xi măng poóc lăng

PC có lượng nhiệt thuỷ hoá sau 7 ngày là 80  90 cal /g và sau 28 ngày có thể lên đến 100cal /g

Lượng nhiệt sinh ra sẽ làm ảnh hưởng đến việc thi công bê tông, nó thúc đẩy nhanhquá trình đông kết rắn chắc của vữa xi măng Nếu khối bê tông có thể tích lớn thì

tính chất này có thể gây ra nội ứng suất trong khối bê tông sinh ra nứt rạn và phá hủy kếtcấu công trình

8 Độ bền chống ăn mòn của đá xi măng

Độ bền chống ăn mòn của đá xi măng là khả năng bền vững của đá xi măng trong môitrường xâm thực Đá xi măng trong các môi trường có tác nhân xâm thực bị ăn mòn theothời gian và trở nên kém bền Các quá trình ăn mòn chính gồm ăn mòn sun phát, ăn mònmuối, ăn mòn rửa trôi

8.1.1 Ăn mòn hóa học.

Quá trình ăn mòn hóa học của đá xi măng và bê tông trong môi trường có thể là cácchất chứa trong nước tham gia tác dụng với các thành phần của đá xi măng tạo thành cácsản phẩm có thể tích lớn hay các khối vô định hình dễ hòa tan bằng nước, do phản ứngtrao đổi của các chất trong nước và đá xi măng Dựa trên cơ chế gây ăn mòn đá xi măng

và bê tông có thể chia ra một số dạng ăn mòn hóa học sau đây

a Ăn mòn khử kiềm.

Ăn mòn khử kiềm xảy ra do tác dụng của nước mềm Trong nước mềm, Ca(OH)2 sẽhòa tan vào nước gây nên sự giảm nồng độ Ca(OH)2 trong đá xi măng và bê tông, do đógây nên sự khử kiềm Khi nồng độ Ca(OH)2 giảm đến một mức độ nhất định thì bắt đầuxảy ra sự phân hủy các hợp chất khác trong đá xi măng

Ăn mòn khử kiềm đá xi măng phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trước hết sự ăn mòn khửkiềm phụ thuộc vào loại nước sử dụng Trong môi trường nước lọc có áp suất thì sự ănmòn khử kiềm mạnh, nước càng sạch thì sự ăn mòn xảy ra càng mạnh Trong nước chứacác hợp chất như bicacbonat canxi và magie, sự hòa tan của Ca(OH)2 bị giảm đi, do đó sự

ăn mòn khử kiềm giảm đi vì khi đó xảy ra phản ứng :

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

Sự tạo thành CaCO3 trong đá xi măng làm tăng mật độ sản phẩm do CaCO3 lấp đầycác lỗ rỗng, do đó làm giảm sự khử kiềm Vì vậy khi hàm lượng muối bicacbonic trongnước ≤ 1,5 ~ 22 mg/lít thì nước mới gây nên sự ăn mòn khử kiềm Khi bề mặt sản phẩm

bị cacbonat hóa do sự tồn tại của CO2 trong không khí hay đưa vào xi măng các loại phụgia hoạt tính thì sự ăn mòn khử kiềm đá của xi măng giảm đi

b Ăn mòn axit.

Nguyễn Hữu Thi

Trang 14

Quá trình ăn mòn axit đá xi măng hay bê tông xuất hiện do các axit vô cơ và hữu cơtác dụng với hydroxit canxi và các hợp chất khác trong đá xi măng Phụ thuộc vào nồng

độ của axit, loại axit mà quá trình ăn mòn này xảy ra với các mức độ khác nhau

Xi măng có độ bazơ cao không chỉ tác dụng với axit mà còn cả với các muối Al2(SO4)3,FeCl3 của axit mạnh

Các sản phẩm tạo thành hòa tan trong nước làm giảm cường độ của đá xi măng và bêtông, sau đó dẫn đến phá hoại sản phẩm Độ pH của môi trường nước càng nhỏ, khả năng

CaCO3 +CO2 + H2O ↔ Ca(HCO3)2 (2) Nếu sự tác dụng của CO2 trong dung dịch nước với Ca(OH)2 chỉ xảy ra theo phươngtrình (1) thì CaCO3 tạo thành sẽ lấp đầy lỗ rỗng làm tăng độ đặc của sản phẩm Khi CO2tiếp tục tác dụng với CaCO3 theo phương trình (2) thì Ca(HCO3)2 tạo thành sẽ bị hòa tanmạnh vào nước gây nên sự ăn mòn đá xi măng và bê tông làm giảm cường độ sản phẩm

Vì vậy trong môi trường nước có CO2 bê tông sẽ bị phá hoại từ ngoài vào trong

Khi trong nước có chứa các muối canxi thì lượng H2CO3 ổn định tăng lên, khả năng

ăn mòn cacbonic giảm Nếu hàm lượng muối natri trong nước càng lớn thì lượng ổn địnhcacbonic càng ít, khả năng ăn mòn cacbonic càng tăng Để ngăn ngừa hiện tượng ăn mòncacbonic trong các công trình ngập nước, người ta thường xếp đá vôi xung quanh cáccông trình

d Ăn mòn sunfat.

Trong môi trường chứa ion SO42-, khi tiếp xúc với đá xi măng và bê tông sẽ xảy ra sự

ăn mòn sunfat Gồm 2 loại ăn mòn sunfat: Ăn mòn sunphoaluminat và ăn mòn thạch cao

Ăn mòn sunphoaluminat canxi xảy ra trong đá xi măng khi nồng độ ion SO42- trongnước > 250mg/lít Khi đó Ca(OH)2 trong đá xi măng sẽ tác dụng với SO42- theo phản ứng:

Ca(OH)2 + Na2SO4 + 2H2O = CaSO4.H2O + 2NaOH Thạch cao sẽ tác dụng với hydro aluminat canxi theo phản ứng:

3CaO.Al2O3.6H2O + 3CaSO4.2H2O +19H2O =3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O

Hợp chất tạo thành là hydro sunphoaluminat canxi (ettrighite) có độ hòa tan nhỏ, tăngthể tích lớn, do đó gây nên ứng suất phá hoại sản phẩm Ăn mòn sunphoaluminat canxixảy ra phụ thuộc vào nồng độ Ca(OH)2 trong đá xi măng Khi nồng độ này càng thấp thì

sự ăn mòn càng nhỏ Hiện tượng ăn mòn xảy ra khi đá xi măng tiếp xúc với nước có ion

SO42-, khi nồng độ CaO > 0,46g/lít

Để ngăn ngừa sự ăn mòn sunfat cần phải sử dụng xi măng có khoáng C3A và C3Sthấp, sử dụng các phụ gia khoáng hoạt tính như trepen, puzolan Do tác dụng của SiO2hoạt tính và các thành phần khác của phụ gia với Ca(OH)2 tạo thành CSH(B), vì

vậy nồng độ Ca(OH)2 trong đá xi măng giảm đi Khi đó sự ăn mòn sunfat giảm

e Ăn mòn sunfat magienhi và magienhi sunfat.

Nguyễn Hữu Thi

Trang 15

Ăn mòn này là do khi sử dụng đá xi măng và bê tông trong môi trường nước có chứacác muối magie và magie sunfat và xảy ra hiện tượng ăn mòn làm giảm cường độ sảnphẩm

Khi trong nước tồn tại cả 2 dạng muối magienhi và magie sunfat tức là có cả ion Mg2+

và SO42- thì sự ăn mòn đá xi măng càng mạnh Nếu trong nước có các muối sunfat nhôm

và kẽm, muối của amoniac cũng xảy ra sự ăn mòn đá xi măng và bê tông tương tự muốiMgSO4 nhưng (NH4)2SO4 gây nên sự ăn mòn nhanh hơn vì nó tạo ra NH4OH hòa tannhanh trong nước làm giảm độ pH của đá xi măng và bê tông Do đó xi măng pooc lăng

xỉ bền với môi trường có 2% MgSO4 nhưng lại bị phá hủy với 0,5% (NH4)2OH

8.1.2 Ăn mòn hữu cơ.

Các chất mỡ, chất béo, dấm cùng hàng loạt các chất khác trong thực phẩm và thảiphẩm khi sản xuất chúng có tác dụng xâm thực với đá xi măng và bê tông Trong mỡ vàchất béo có chứa các axit cao phân tử bão hòa hay không bão hòa ở dạng este phức tạp vàthường ở dạng tự do Khi các chất béo và mỡ tiếp xúc với đá xi măng hay bê tông, chúng

sẽ tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành axit béo và rượu đa phân tử dễ bị rửa trôi, do đó gâynên sự ăn mòn bê tông Các chất tác dụng với Ca(OH)2 tạo thành các muối cũng có tácdụng gây ăn mòn đối với bê tông Dầu hỏa, mỡ khoáng và các sản phẩm chưng cất dầu

mỏ cũng gây nên ăn mòn nhưng mức độ khác nhau Các sản phẩm chưng cất của nhựathan đá chứa phenol cũng có ảnh hưởng ăn mòn bê tông Vì vậy để đảm bảo độ bền vữngcủa bê tông trong môi trường xâm thực cần phải sử dụng bê tông có mật độ cao hay sửdụng các loại xi măng đặc biệt

8.2 Ăn mòn lý học.

Ăn mòn lý học xuất hiện khi các muối của môi trường xâm nhập vào lỗ rỗng đá ximăng Khi nước trong các lỗ rỗng đá xi măng bốc hơi, nồng độ các muối tăng dần đếntình trạng bão hòa, sau đó các tinh thể của muối có thể tạo thành trong lỗ rỗng của đá ximăng hay bê tông, trong điều kiện thuận lợi có thể chứa đầy lỗ rỗng Quá trình này kèmtheo áp lực mạnh của các tinh thể lên thành lỗ rỗng làm xuất hiện ứng lực gây biến dạngtrong đá xi măng và bê tông Khi cường độ của đá xi măng càng lớn, độ rỗng của đá càngnhỏ thì tính bền trong điều kiện ăn mòn muối càng cao Để giảm ảnh hưởng ăn mòn lýhọc dạng muối, có thể đưa vào bê tông các chất kỵ nước như eetinsilicon natri với hàmlượng xấp xỉ 0,1 %

Thực tế các cấu kiện bê tông và bê tông cốt thép có thể chịu tác dụng của nóng lạnh,thay đổi kế tiếp nhau trong trạng thái bão hòa nước

Nguyễn Hữu Thi

Trang 16

CHƯƠNG II NGUYÊN LIỆU VÀ NHIÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG

I NGUYÊN LIỆU

Hai nguyên liệu chính để sản xuất clanhke xi măng bao gồm đá vôi, đất sét Đá vôi lànguồn cung cấp CaO và đất sét là nguồn cung cấp SiO2, Al2O3, Fe2O3 Tuy nhiên để đủđảm bảo các ôxít theo đúng tỉ lệ yêu cầu nhằm thoả mãn các hệ số KH, n , p thì trong sảnxuất thường phải sử dụng thêm phụ gia quặng sắt, bôxít, đất giầu silic để bổ xung thêm cácthành phần hoá khi đá vôi và đất sét không đảm bảo theo yêu cầu Các nguồn nguyên liệu

sử dụng phải theo tiêu chuẩn Việt Nam như sau

1 Đá vôi

Đá vôi để sản xuất clanhke xi măng chủ yếu để cung cấp ôxít CaO Đá cacbonat

dùng sản xuất clanhke xi măng pooc lăng thường là đá vôi, đá phấn,đá mác nơ

Đá dùng để sản xuất clanhke xi măng poóc lăng phải thỏa mãn yêu cầu về hàm lượng củacác khoáng như sau :

CaCO3  90% MgO ≤ 2% Al2O3 ≤2%

SiO2 ≤8% Fe2O3 ≤ 1% SO3 ≤1%;

Thông thường đá vôi thường sử dụng tại các nhà máy xi măng ở nước ta có hàmlượng CaCO3 = 90  98%, MgO ≤ 3 %

TheoTCVN 6072-1999, yêu cầu kỹ thuật của đá vôi dùng làm nguyên liệu sản xuất

xi măng pooc lăng như sau:

Hàm lượng caxi cacbonat (CaCO3) ,% không nhỏ hơn: 85

Hàm lượng magie cacbonat (MgCO3) ,% không lớn hơn: 5

Trong đồ án này ta chọn nguồn nguyên liệu đá vôi khai thác gần nhà máy tại KinhMôn – Hải Dương có thành phần hoá học như đưa ra ở bảng sau:

Đất sét sử dụng để sản xuất clanhke xi măng nhằm cung cấp các oxit SiO2, Al2O3,

Fe2O3 bao gồm đất sét, đất hoàng thổ, phiến thạch sét Đất sét là khoáng kết tủa giàu hạtnhỏ, dễ tạo thành của đất sét là khoáng Alumo silicat ngậm nước tồn tại ở dạng

Al2O3.2SiO2.2H2O Ngoài ra trong đất sét có lẫn các hợp chất khác như cát, tạp chất hữu

Trang 17

cơ, Fe2O3 và các oxit kiềm Hỗn hợp sét dùng làm sản xuất xi măng pooc lăng phải cóhàm lượng oxit trong khoảng sau:

SiO2 = 56  80% ; Fe2O3 = 315% ; Al2O3 = 5  20%

Theo TCVN 6071-1995, hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu sản xuất xi măng poóclăng như sau:

Hàm lượng silic đioxit (SiO2) từ 55 đến 70 %

Hàm lượng nhôm oxit (Al2O3) từ 10 đến 24 %

Hàm lượng kiềm oxit (R2O) không lớn hơn 3 %

Hàm lượng sỏi sạn dạng quắc tự do không lớn hơn 5 % /

Sét không lẫn dị vật sắt thép và các vật có hại

Trong đồ án này ta chọn nguồn nguyên liệu đất sét Kinh Môn có thành phần hoá học

như đưa ra ở bảng sau :

Mua từ công ty cung ứng nguyên vật liệu của Thái Nguyên

Thành phần hoá của quặng sắt đưa ra như ở bảng sau:

Trang 18

7 Hàm lượng muối kiềm có hại, %, Max 0,6

II NHIÊN LIỆU

Nhiên liệu để sản xuất xi măng chủ yếu sử dụng để nung luyện clanhke.Nhiên liệuthường dung là rắn, lỏng, khí Nhiên liệu rắn sử dụng là than, là nhiên liệu nung clanhkephổ biến trong sản xuất xi măng ở nước ta Đối với lò quay thường sử dụng nhiên liệu rắn

là than cám, nhiệt trị của than cao ( nhiệt trị của than cám thường từ 5500-6000 kcal/kgthan )

Chọn nhiên liệu là than cám 4a-Hòn Gai có thành phần hoá của tro than như đưa ra ởbảng 5

Bảng 5 : Thành phần của tro than

Thành phần CaO SiO2 Al2O3 MgO Fe2O3 SO3

Thành phần hoá của than đưa ra ở bảng 6:

Bảng 6 : Thành phần hóa của than

Nhiên liệu Clv Hlv Slv Olv Nlv Alv Wlv Vlv

Trang 19

CHƯƠNG III LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

I CÁC YÊU CẦU KHI XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI MĂNG CÓ CÔNG SUẤT LỚN

Để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy một cách hợp lý thì địa điểm chọn phải thoảmãn các yêu cầu sau:

1 Yêu cầu về tổ chức sản xuất

Địa điểm phải gần các nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, điện, nước và gần nơitiêu thụ sản phẩm hoặc thuận tiện cho việc di chuyển xi măng đi nơi khác tiêu thụ

2 Yêu cầu hạ tầng kỹ thuật

Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm đường bộ, đườngthuỷ, đường sắt Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cấp điện và thông tin liênlạc

3 Yêu cầu về quy hoạch

Phù hợp với quy hoạch vùng, lãnh thổ, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp, nhằm tạođiều kiện phát huy tối đa công suất nhà máy và khả năng hợp tác với các nhà máy lân cận

4 Yêu cầu về xây lắp và vận hành nhà máy

Thuận tiện trong việc cung cấp vật liệu, vật tư, xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển

và giảm tối đa cước vận chuyển từ nơi xa đến

Thuận tiện trong việc cung cấp nhân công cho nhà máy trong quá trình xây dựng cũngnhư vận hành nhà máy sau này

5 Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng

Về địa hình của khu đất có kích thước hình dạng thuận lợi trong việc xây dựng trướcmắt cũng như mở rộng diện tích nhà máy sau này và thuận tiện cho việc bố trí dây chuyềncông nghệ sản xuất Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa mưa lũ, có mực nướcngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước khi có mưa, lũ Độ dốc tự nhiên thấp hạn chếviệc san lấp mặt bằng Về địa chất địa điểm phải không được nằm trên các vùng có mỏkhoáng sản hoặc địa chất không ổn định Cường độ khu đất xây dựng từ 1,5  2 kg/cm2

Nhận xét: Để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải căn cứ vào các yêu

cầu trên Nhưng trong thực tế rất khó khăn cho việc lựa chọn địa điểm mà nó thoả mãn đủcác yêu cầu đó Sau khi xem xét những thuận lợi và khó khăn từng mặt trong đồ án này nhàmáy xi măng em dự định xây dựng tại xã Minh Tân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương.Địa điểm này thoả mãn được các điều kiện xây dựng một nhà máy sản xuất xi măng Poóclăng hỗn hợp với năng suất 1,2 triệu tấn clanhke/ năm

II GIỚI THIỆU ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY TẠI KINH MÔN – HẢI DƯƠNG

1 Vị trí địa lý.

Nhà máy xi măng thiết kế được bố trí tại xã Minh Tân-huyện Kinh Môn-tỉnh HảiDương Địa điểm này thỏa mãn được các điều kiện

Trang 20

2 Vai trò địa điểm xây dựng nhà máy

Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy có vai trò hết sức quan trọng Nó ảnh hưởng đếnvốn đầu tư ban đầu, tuổi thọ của nhà máy cũng như vấn đề kinh tế, duy trì hoạt động vàphát triển của nhà máy Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy trên khu đất đồi nằmbên phía phải sông Đá Bạc thuộc xã Minh Tân - Huyện Kinh Môn -Tỉnh Hải Dương cónhững ưu điểm sau :

- Gần nguồn cung ứng nguyên vật liệu chính.

- Xa khu vực dân cư để tránh ô nhiễm.

- Giao thông đường thuỷ, đường sắt, đường bộ thuận lợi.

- Gần khu vực tiêu thụ sản phẩm.

- Khu vực chọn xây dựng nhà máy có nền đất ổn định để thuận lợi cho việc xây

dựng, lắp đặt trang thiết bị

* Về giao thông vận tải

Với vị trí nằm cách thành phố Hải Phòng 45 km theo đường thuỷ và 40 km theođường bộ, cách đường quốc lộ số 5 nối Hải Phòng – Hà Nội khoảng 20 km về phía đông,đông bắc cách thị trấn Mạo Khê và quốc lộ 18 khoảng 3 km,cách thị trấn Đông Triềukhoảng 10 km và cách đường xe lửa Kép - Hạ Long khoảng 4km Nhà máy có điều kiệnhết sức thuận lợi về giao thông vận tải :

- Đường thuỷ :

Nhà máy sẽ thiết kế nằm 2 bên bờ sông Mạo khê – Đá Bạch, là nhánh hạ lưu của sôngKinh Thầy, thuộc hệ thống sông Thái Bình Từ đây, sà lan 200 – 300 tấn có thể lưu thôngtới hầu khắp vùng đồng bằng Bắc Bộ

Tuyến đường chính ra biển : Theo sông Đá Bạch tới cửa Bạch Đằng đến cảng HảiPhòng hoặc đến cảng biển Hạ Long, Cái Lân dài 74 km Tàu phà 500 – 700 tấn có thểngược dòng từ cửa Bạch Đằng lên tới nhà máy

Ngoài tuyến đường ra biển nói trên, còn có các tuyến vận tải thủy lưu thông tới cáctỉnh khu vực Miền Bắc :

+ Từ nhà máy đi Hà Nội dài 130km qua sông Mạo Khê, sông Kinh Thầy, sông Đuống

Trang 21

+ Diện tích sử dụng

Thị trấn Minh Tân có nhiều quỹ đất để xây dựng các nhà máy công nghiệp, đặc biệt là nhàmáy sản xuất xi măng Mặt bằng xây dựng được lựa chọn theo sự quy hoạch của chínhquyền địa phương và kết quả khảo sát địa hình Tổng diện tích xây dựng nhà máy là 21ha

+ Tài nguyên:

Đối với sản xuất xi măng thì thành phần nguyên liệu chủ yếu là đất sét và đá vôi, các

mỏ đất sét và đá vôi được phân bố đều về phía đông nam, đối với mỏ đá vôi cách nhà máy2km và về phía tây nam đối với mỏ đất sét cách nhà máy 1,5km thì việc khai thác nguồnnguyên liệu và vận chuyển về cho nhà máy hết sức thuận lợi

Bên cạnh đó còn có một số mỏ đá vôi, đất sét của tư nhân cũng đóng góp một phầnnguyên liệu cho nhà máy trong quá trình sản xuất, tạo điều kiện cho nhà máy có thể dự trữnguồn nguyên liệu phục vụ cho công tác sản xuất lâu dài

+ Môi trường vệ sinh công nghiệp

Nhà máy xi măng hoạt động sản xuất với phương châm bảo vệ môi trường là bảo vệ cuộcsống của chính mình, nhà máy xin cam kết :

-Duy trì và cải tiến liên tục hệ thống quản lý môi trường để ngăn chặn sự ô nhiễm và pháhoại môi trường, từng bước giảm thiểu các gánh nặng môi trường

-Thúc đẩy việc tiết kiệm năng lượng, tài nguyên thông qua các hoạt động cải tiến liêntục

-Tuân thủ pháp luật và các quy định khác liên quan, hợp tác trong các hoạt động bảo vệmôi trường của xã hội

-Không ngừng nâng cao nhận thức cho cán bộ công nhân viên toàn công ty trong hoạtđộng bảo vệ môi trường

Trang 22

PHẦN II CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG

I.GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT

Quá trình sản xuất xi măng poóc lăng bao gồm ba giai đoạn chính: chuẩn bị phối liệu,

nung và nghiền clanhke

1 Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu

Tuỳ theo nguyên liệu sử dụng chứa nhiều hay ít nước, tình hình thiết bị và lò nungngười ta chuẩn bị nguyên liệu theo phương pháp khô, phương pháp ướt và phương pháp kếthợp giữa khô và ướt Giai đoạn chuẩn bị chia ra làm các bước sau :

+ Tính toán sự phối hợp nguyên liệu đạt tỉ lệ yêu cầu

+ Đập vụn đá vôi thành cỡ từ 13 cm, đất sét cũng được đập nhỏ, sau đó có thể đưavào sấy để làm giảm bớt độ ẩm (đối với phương pháp khô) hoặc đưa vào bể lọc đánh tơiđất sét (đối với phương pháp ướt) Các chất phụ gia điều chỉnh được đưa vào (nếu cần) đểđiều chỉnh thành phần phối liệu theo yêu cầu

+ Đem nghiền nhỏ hỗn hợp nguyên liệu trong máy nghiền bi và đưa qua hệ thốngsilô để kiểm nghiệm lại thành phần hoá học và thành phần hạt cho đạt yêu cầu trước khiđưa vào nung

Trong việc chuẩn bị nguyên liệu cần chú ý đến độ nghiền mịn Nguyên liệu càngnghiền nhỏ, phản ứng khi nung càng nhanh, đỡ tốn nhiên liệu Mặt khác, có nghiền nhỏthì SiO2 mới có khả năng phản ứng triệt để với CaO, làm giảm bớt lượng CaO tự do saunày trong xi măng do đó chất lượng xi măng càng được nâng cao

2.Giai đoạn nung

Nung là giai đoạn kế tiếp theo việc chuẩn bị nguyên liệu, gồm có các bước chính là: làm khô (làm bay hơi nước tự do), gia nhiệt trước, phóng nhiệt, nung kết và làm nguội clanhke.Tốc độ nung clanhke không những phụ thuộc vào thành phần hoá học mà còn phụ thuộc vào độ mịn và mức độ trộn đều của hỗn hợp nguyên liệu sống Nung xi măng

ở nước ta hiện nay đa phần dùng lò quay theo phương pháp khô

3 Giai đoạn nghiền xi măng

Đây là công đoạn nghiền clanhke với thạch cao và phụ gia với tỷ lệ đã được xác định

để tạo ra xi măng theo yêu cầu Công đoạn nghiền xi măng cũng rất quan trọng và nó ảnhhưởng nhiều đến chất lượng cũng như độ hoạt tính của xi măng Xi măng càng mịn độhoạt tính càng cao

Clanhke sau khi ra lò thường phải để ở trong kho từ 12 tuần mới đem nghiền thànhbột

Khi nghiền clanhke, người ta thường pha trộn thêm (25)% thạch cao sống(CaSO4 2H2O) để điều chỉnh thời gian ninh kết của xi măng cho phù hợp với điều kiện thi

Trang 23

công Ngoài ra còn trộn thêm vào xi măng poóc lăng dưới 20% chất phụ gia hoạt tính hoặcdưới 20% chất phụ gia trơ để chế tạo xi măng PCB, vừa để cải thiện tính chất của xi măngpoóc lăng, vừa để tăng sản lượng và hạ giá thành.

II LỰA CHỌN DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

1 Lựa chọn phương pháp sản xuất

Đối với các nhà máy sản xuất xi măng việc lựa chọn dây chuyền sản xuất là hết sứcquan trọng, nó quyết định đến phương pháp sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm Việclựa chọn dây chuyền sản xuất phải căn cứ vào tính chất của nguyên nhiên liệu, vào khảnăng kinh tế kỹ thuật của đất nước và công suất yêu cầu của nhà máy Nếu lựa chọn đượcdây chuyền sản xuất hợp lý cho phép nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sảnphẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế Hiện nay ta đang có 3 phương pháp sản xuất xi măng đó

là phương pháp ướt, phương pháp khô và phương pháp liên hợp

+ Phương pháp khô sản xuất xi măng: Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu

ở dạng khô, vì vậy nguyên liệu khó nghiền mịn, độ đồng nhất của phối liệu không cao bằngphương pháp ướt Phương pháp khô tiêu tốn ít nhiên liệu, kích thước lò nung nhỏ, hệ thốngtrao đổi nhiệt phức tạp, hệ thống làm sạch nguyên liệu cũng phức tạp, mức độ cơ giới hoá

và tự động hoá cao hơn phương pháp ướt, hệ số sử dụng thiết bị theo thời gian thấp hơn

+ Phương pháp ướt sản xuất xi măng: Là phương pháp nghiền và trộn nguyên vật

liệu trong nước Phương pháp này có ưu điểm dễ nghiền, độ đồng nhất của phối liệu caonhưng tiêu tốn nhiên liệu khi nung lớn, kích thước lò nung dài và diện tích xây dựng lớn

+ Phương pháp liên hợp: Là phương pháp trung gian, nó có thể dựa trên cơ sở

phương pháp ướt hay phương pháp khô Khi sử dụng phương pháp ướt thì bùn phối liệu được khử nước trong thiết bị lọc chân không hay máy ép lọc đến độ ẩm (1215)%, sau đóđưa vào tạo thành hạt trong thiết bị tạo hạt Khi hỗn hợp nguyên liệu sản xuất theo phươngpháp khô thì phải làm ẩm phối liệu đến độ ẩm (1215)% khi tạo hạt Lò nung phương

pháp liên hợp là lò đứng, lò quay có canxinater và phối liệu vào lò ở dạng hạt

Dựa vào điều kiện kinh tế của đất nước, dựa vào đặc điểm của các phương pháp sảnxuất ở trên và vào đặc điểm của nguồn cung cấp nguyên, nhiên liệu ta chọn công nghệ sảnxuất xi măng poóc lăng theo phương pháp khô lò quay công suất lớn

Với trình độ khoa học kỹ thuật ngày nay các máy móc và thiết bị đã đáp ứng được yêucầu về độ mịn, độ đồng nhất của phối liệu trước khi đem đi nung luyện (khắc phục đượcnhược điểm tồn tại của phương pháp khô), đồng thời đáp ứng được nhu cầu về sử dụng ximăng trong xây dựng và tăng chất lượng cũng như sản lượng dẫn tới hạ giá thành sảnphẩm

2 Quá trình công nghệ sản xuất xi măng pooclăng

Sản xuất xi măng theo phương pháp khô được chia thành 3 phân xưởng chính với 3công đoạn sản xuất riêng :

+ công đoạn chuẩn bị liệu

+ công đoạn nung clanhke

+ công đoạn nghiền và đóng bao xi măng

 Các dây chuyền này tuy làm việc độc lập nhưng liên tục với nhau, sản phẩm củacông đoạn trước là nguyên liệu đầu vào của công đoạn

Trang 24

2.1 Công đoạn chuẩn bị liệu

Công đoạn này bắt đầu từ khâu khai thác, vận chuyển, tiếp nhận nguyên liệu ban đầu( đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia khoáng hóa) vào nhà máy cho tới silô đồngnhất phối liệu

Sản phẩm cuối cùng của công đoạn chuẩn bị liệu là bột phối liệu đã được đồng nhất và

là đầu vào của công đoạn nung clanhke Bột phối liệu phải đảm bảo đồng nhất, có các hệ sốchế tạo (KH, n, p) theo tính toán, có độ mịn thường nhỏ hơn 10 % tính theo lượng còn lạitrên sàng có kích thước mắt sàng N0008 mm Nhiên liệu cấp cho lò nung là bột than mịncũng phải đảm bảo đồng nhất và có độ mịn nhỏ hơn 5 % tính theo lượng còn lại trên sàng

có kích thước mắt sàng 0,08 mm

2.1.1 Gia công sơ bộ nguyên liệu

+ Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đá vôi : Đá vôi được vận chuyển về

nhà máy có kích thước  1500 mm, được đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm để chuyểnđến máy đập búa Tại máy đập búa, đá vôi được đập nhỏ tới kích thước  25 mm Ra khỏimáy đập búa, đá vôi được các băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu Máy rải liệuđược đặt trong kho đồng nhất sơ bộ đá vôi có nhiệm vụ rải đá thành nhiều lớp (theo thiết kế

đá vôi được rải theo kho dài)

 Sau khi được đồng nhất sơ bộ, đá vôi được cầu dỡ liệu lấy ra khỏi kho, qua băng tải

đổ vào bunke chứa Đá vôi được tháo ở phía dưới đáy bunke xuống băng tải cao su (có cânbăng định lượng) rồi được đổ vào băng tải đến máy nghiền sấy liên hợp

+ Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đất sét : Đất sét được khai thác và vận

chuyển về nhà máy có kích thước  300 mm được đổ vào phễu tiếp liệu để chuyển tới máycán 2 trục Tại máy cán 2 trục, đất sét được đập nhỏ tới kích thước  45 mm Ra khỏi máycán trục, đất sét được băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu Máy rải liệu được đặttrong kho đồng nhất sơ bộ đất sét có nhiệm vụ rải thành nhiều lớp dọc theo kho dài

+ Quá trình công nghệ chuẩn bị quặng sắt : Quặng sắt khi nhập về nhà máy đã đạt

yêu cầu về độ nhỏ nên không cần đập mà đưa thẳng vào kho đồng nhất sơ bộ Tại kho đồngnhất sơ bộ quặng sắt được máy ủi đến phễu tiếp liệu xuống băng tải xích rồi đến băng tảicao su đưa lên bunke chứa Quặng được tháo ở phía dưới đáy bunke xuống băng tải cao su(có cân băng định lượng) rồi được đổ vào băng tải đến máy nghiền sấy liên hợp

2.1.2 Nghiền phối liệu và đồng nhất

Sau khi nguyên liệu được định lượng theo tỷ lệ cấp phối nhất định được đưa xuốngbăng tải chung Tỷ lệ phối liệu được điều khiển tự động thông qua việc điều chỉnh năngsuất của các cân băng căn cứ vào kết quả phân tích nhanh thành phần hóa học của nguyênliệu đầu vào và bột phối liệu sau khi nghiền Băng tải chung đưa phối liệu đến máy nghiềncon lăn đứng, tại đây phối liệu được nghiền và sấy đồng thời

Tại máy nghiền con lăn, hỗn hợp nguyên liệu ẩm và thô được sấy khô và nghiền thànhbột mịn Sản phẩm ra khỏi máy nghiền là hỗn hợp bột phối liệu gồm hạt thô và hạt mịn,được cuốn lên tháp phân ly nhờ áp lực của dòng khí Áp lực được tạo ra nhờ sự chênh lệch

áp suất giữa đầu ra của máy nghiền và đầu vào của tháp phân ly là do các quạt hút áp lựccao Bột liệu được phân ly thành 2 loại :

Trang 25

+ Loại hạt thô có kích thước lớn hơn 90 m được tách ra khỏi dòng khí và nhờmáng khí động đưa xuống máy nghiền để nghiền lại

+ Loại hạt mịn có kích thước nhỏ hơn 90 m theo dòng khí đi ra các cyclon bênngoài của máy phân ly và được tách ra khỏi dòng khí, từ đó chúng được đưa xuống mángkhí động, gầu nâng và máng khí động đổ vào silô bột liệu

Khí nóng cung cấp cho máy nghiền sấy liên hợp được lấy từ hệ thống tháp trao đổinhiệt cyclon của lò nung có nhiệt độ 350 – 370 0C nhờ quạt chịu nhiệt độ cao Trongtrường hợp khí nóng không đủ cấp cho máy nghiền sấy liên hợp (hoặc độ ẩm nguyên liệucao hơn mức cho phép khoảng 10 %) thì buồng đốt phụ đốt bằng dầu sẽ được đưa vào hoạtđộng để cấp thêm khí nóng cho máy nghiền sấy liên hợp

Khí nóng sau khi đi qua hệ thống sấy nghiền liên hợp và máy phân ly có mang theomột lượng bụi cỡ hạt nhỏ hơn 10 m được đưa đến tháp phun ẩm nhờ quạt chịu nhiệt độcao Tại tháp phun ẩm, nhiệt độ khí nóng giảm xuống dưới 1500C nhờ điều chỉnh lượngnước phun vào ở dạng sương mù, sau đó được đưa sang lọc bụi tĩnh điện để tách nốt lượngbụi còn lại Bụi tách ra được hệ thống vít tải chuyển đến gầu nâng để đưa lên silô phối liệucùng với bột liệu mịn tách ra từ máy phân ly, còn khí thải sạch được quạt hút khí thải đẩy

2.2 Công đoạn nung clanhke

Nhiệm vụ của công đoạn này là nung phối liệu dạng bột trong hệ thống lò quay có tháptrao đổi nhiệt cyclon và thiết bị tiền nung canxinater tới nhiệt độ kết khối (1450 – 14700C)

để tạo thành các khoáng clanhke theo yêu cầu

Bột liệu từ silô đồng nhất được tháo xả qua hệ thống máng khí động vào hệ thống câncấp liệu rồi xuống vít tải Vít tải vận chuyển bột liệu đổ xuống gầu nâng lên đỉnh tháp Bộtliệu nhờ máng khí động đổ vào ống khí ra của cyclon tầng 2 để cùng khí nóng đi vàocyclon tầng 1

Tại cyclon tầng 1, quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và bột liệu được xảy ra (bộtliệu sẽ tăng nhiệt độ còn khí nóng sẽ giảm nhiệt độ), bột liệu được lắng xuống và đi theoống dẫn qua các van đối trọng xuống ống khí ra của cyclon tầng 3 để cùng khí nóng đi vàocyclon tầng 2 Quá trình trao đổi nhiệt và lắng bụi cứ tiếp tục với sự trao đổi nhiệt ngượcdòng (trong toàn hệ thống bột liệu đi từ trên xuống, khí nóng từ lò và canxinater đi lên) Khí thải sau khi ra khỏi cyclon tầng 1 nhờ quạt hút có nhiệt độ 350 – 3700C, một phầnđược sử dụng cho sấy nguyên liệu trong máy sấy nghiền liên hợp của công đoạn nghiềnphối liệu, một phần đến tháp phun ẩm để điều chỉnh nhiệt độ xuống < 1500C và cuối cùng

đi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt đẩy ra ngoài khí quyển qua ống khói Bụi thu hồi từ thápphun ẩm và lọc bụi tĩnh điện được đưa về silô đồng nhất nhờ hệ thống vít tải bụi

 Bột liệu sau khi ra khỏi cyclon tầng 4 được chia làm 2 đường nhờ van 2 ngả: mộtđường đi vào ống đứng buồng khói đầu lò, một đi vào canxinater Sự phân chia này nhằmmục đích điều chỉnh nhiệt độ tại canxinater và giảm khả năng dính kết của bột liệu tạibuồng khói Bột liệu từ ống đứng buồng khói và canxinater đến cyclon tầng 5 qua ống

Trang 26

cong với hành trình dài để tiếp tục trao đổi nhiệt với dòng khí nóng 9000C Sau khi rakhỏi tầng 5 bột liệu chảy xuống lò quay, lúc này đã đạt mức độ phân hủy cacbonat 90%.

Do lò có độ dốc ( 3,5 %) và quay liên tục với tốc độ 2,5 – 3 vòng/phút, vật liệu được dịchchuyển từ đầu lò đến cuối lò

Cùng với quá trình trao nhiệt giữa dòng khí nóng với bột liệu trong tháp trao đổi nhiệt,canxinater và lò quay, trong bột liệu xảy ra các quá trình hóa lý như sấy khô bột liệu, phânhủy khoáng sét, phân hủy cácbonát, phản ứng pha rắn, phản ứng tạo khoáng C3S trong phalỏng dưới tác dụng nhiệt của vòi đốt trung tâm của lò quay tạo nên khoáng clanhke

Clanhke sau khi ra khỏi lò quay được đưa vào thiết bị làm lạnh kiểu ghi đẩy qua máyđập búa xuống gầu xích vận chuyển lên silô clanhke Bụi sinh ra khi đổ clanhke xuống silôđược thu hồi nhờ lọc bụi tay áo

Khí thải nóng của hệ thống làm lạnh clanhke được thu hồi cho quá trình cháy của vòiđốt trung tâm ( gió 2) và các vòi đốt của thiết bị canxinater qua ống gió 3, phần còn lại saukhi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt hút khí thải đẩy ra ống khói có trích một phần khí nóng

sử dụng cho máy nghiền sấy than ở công đoạn chuẩn bị bột than

+ Công đoạn chuẩn bị bột than

Nhiệm vụ của công đoạn này là sấy và nghiền than cám tới độ mịn và độ ẩm yêu cầu đểcấp cho vòi đốt của lò quay và thiết bị canxinater

- Độ ẩm của bột than phải nhỏ hơn 1 %

- Độ mịn của bột than phải nhỏ hơn 1,2% sót lại trên sàng 0,2 mm ( 900 lỗ/ cm2) vànhỏ hơn 5 % còn lại trên sàng 0,08 mm 4900 lỗ/ cm2, thông thường lò quay càng ngắn thithan càng phải mịn

Than được đưa về nhà máy bằng sà lan hoặc ô tô, từ đó được đưa vào kho chứa và đồngnhất sơ bộ bằng cách rải thành nhiều lớp theo kho dài

Từ kho than được chuyển tới két than thô nhờ hệ thống máy xúc, phễu cấp liệu và băngtải cao su Từ két chứa than thô, than được cấp liệu băng tải cào cấp vào máy nghiền sấyliên hợp theo năng suất yêu cầu Mặt khác khí nóng thu hồi từ việc làm lạnh clanhke saukhi qua lọc bụi tĩnh điện được đưa vào máy sấy nghiền liên hợp

Từ máy sấy nghiền liên hợp các hạt than mịn có kích thước đạt yêu cầu được hút lên hệthống cyclon lắng nhờ quạt hút khí thải Quá trình này không qua thiết bị phân loại hạt vìtheo sự điều chỉnh của Trung tâm điều hành sẽ thay đổi được lưu lượng của quạt hút, nhờ

đó thay đổi được vận tốc của dòng khí mang theo bột than mịn Sản phẩm bột than mịnđược thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn

Khí thải sau khi qua cyclon lắng vào lọc bụi tĩnh điện, tại đây lượng bụi than được thuhồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn

Việc cấp than mịn cho vòi đốt của lò quay và của canxinater được thực hiện nhờ hệthống hộp đệm, cân than mịn, quạt root và bơm than mịn

2.3 Công đoạn nghiền, đóng bao xi măng

2.3.1 Công đoạn nghiền xi măng

Tại công đoạn này clanhke, thạch cao và các loại phụ gia sau khi đã được gia công sơ

bộ và đưa lên các bunke trung gian nhờ băng tải cao su, được tháo qua cửa van ở đáybunke và phễu nạp của hệ thống cân băng điện tử

Trang 27

Khi sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB): Băng tải chung vận chuyển hỗn hợpclanhke, thạch cao, phụ gia (hỗn hợp thô) tới phễu nạp của máy nghiền xi măng Tại máynghiền, hỗn hợp clanhke, thạch cao, phụ gia được nghiền thành bột xi măng Sản phẩm rakhỏi máy nghiền là xi măng bột gồm hạt thô và hạt mịn, được máng khí động rồi đến gầunâng, máng khí động đổ vào đường ống chung nhờ dòng khí cuốn lên máy phân ly (thiết bịphân loại hạt).

Tại máy phân ly, xi măng bột được phân ly thành 2 loại:

+ Loại hạt thô có kích thước >90m được tách ra và đưa trở lại máy nghiền nhờmáng khí động

+ Loại hạt mịn có kích thước >90m đi theo dòng khí sang lọc bụi tay áo và đượctách ra khỏi dòng khí Khí sạch được thải ra ngoài trời nhờ quạt hút khí thải, còn bột ximăng được đưa lên các silô xi măng nhờ hệ thống máng khí động, gầu tải và máng khíđộng Bụi sinh ra khi đổ xi măng xuống các silô được thu hồi nhờ lọc bụi tay áo

2.3.2 Đồng nhất và đóng bao xi măng

Xi măng chứa ở các silô chưa phải đã hoàn toàn đồng nhất về độ mịn và các thànhphần tham gia theo đơn nghiền xi măng Vì thế cần thiết có quá trình đồng nhất xi măngtiếp theo nhờ hệ thống quạt và hệ thống phân phối khí nén

 Từ silô xi măng đã đồng nhất, xi măng có thể được xuất xưởng dạng rời hoặc đóngthành bao Trong thực tế khi đóng bao xi măng thì quá trình đồng nhất xi măng và quátrình đóng bao được tiến hành đồng thời

Xi măng được tháo dưới đáy silô, nhờ vít tải và máng khí động chuyển đến gầu nâng

Từ gầu nâng xi măng được đổ qua sàng xi măng và vào két chứa xi măng

Máy đóng bao nhận xi măng từ két chứa, đóng thành bao có khối lượng 500,2 kg vàđược băng tải con lăn, băng tải cao su chuyển vào băng tải cao su chuyển ra máng xuất đưalên ô tô

3 Sơ đồ dây truyền công nghệ của toàn nhà máy

Dây truyền công nghệ của nhà máy được chia thành ba phân xưởng chính gồm :

+ Phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu

+ Phân xưởng nung hỗn hợp phối liệu

+ Phân xưởng nghiền clanhke và đóng bao xi măng

Trang 28

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG NGUYÊN LIỆU

Phễu cấp liệu 1 Phễu cấp liệu 2

Băng tải cao su 5Băng tải xích 1 Băng tải xích 2

Băng tải cao su 2 Băng tải cao su 4

Băng tải cao su chung 7

Máy rải liệu 3

Trang 30

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG

Than Silô đồng nhất phối liệu

Trang 31

SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG XI MĂNG VÀ ĐÓNG BAO

Phễu cấp liệu

Máy đập búa 3

Kho đồng nhất 4

Băng tải cao su 9

Máy rải liệu 5

Máy đập búa 4

Máy rải liệu 6

Kho chứa đá bazan

Máy dỡ liệu 6

Bunke chứa 7Băng tải cao su 11

A

Trang 32

Silô chứa xi măng PC50

Gầu nâng 5

Máng khí động 10

Gầu nâng 7

Két chứaMáy đóng bao 1Băng tải cao su 15Kho chứa xi măng PC50

A

Trang 33

CHƯƠNG III TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT CLANHKE

2 Xác định lượng tro than cần tham gia vào thành phần clanhke

Than dùng làm nhiên liệu là loại than cám 4a-Hòn Gai có thành phần hóa như bảng sau:

Bảng 6 : Thành phần hóa của than cám 4a Hòn Gai:

Bảng 7 : Thành phần hóa của than quy về 100%:

Cám 4a

HG

Nhiệt trị của than cám

+ Xác định nhiệt trị của than:

Theo công thức thực nghiệm của Mendeleev:

-Nhiệt trị cao

Trang 34

- q: Hàm lượng tro lẫn trong Clanhke

- A: Hàm lượng tro than : A = 15,770 %

- B: Mức độ hấp thụ tro của clanhke đối với lò quay phương pháp khô B =60%

- P : Lượng than tiêu tốn để nung 1 kg Clanhke

lv

t

ttQ

Q

P  tt

Q : Nhiệt trị cần tiêu tốn để nung 1kg clanhke Đối với lò quay theo phương pháp khô cóthiết bị trao đổi nhiệt canxinater chi phí nhiệt cho 1kg trong khoảng 750-1200 (Kcal/kgclanhke) chọn Qtt = 820 (Kcal/kg)

Ta tính được : lv

t

ttQ

Q

+ Thay vào công thức tính hàm lượng tro ta có :

3 Tính hàm lượng các nguyên liệu trong phối liệu

Bảng 8 : Thành phần hóa của nguyên liệu ban đầu

Trang 35

+ x là phần khối lượng của cấu tử đá vôi (1)

+ y là phần khối lượng của cấu tử đất sét (2)

+ z là phần khối lượng của cấu tử sắt quặng (3)

kết hợp với lượng tro than đọng lại là q tạo nên Clanhke xi măng

A =

100

.A1 y A2 z A3 q A4

S =

100

.S1 y S2 z S3 q S4

Trang 36

F =

100

.F1 y F2 z F3 q F4

C

.80,2

.35,0.65,

2 2 2 2

1 1 1 1

d z c y b x a

Trong đó hệ số trong các phương trình được xác định như sau:

Trang 37

+ 5,48 % cấu tử quặng sắt kết hợp với 1,38 % tro than

Bảng 12 : Thành phần hóa của các cấu tử trong clanke

Trang 38

Từ đó ta có bảng thành phần hoá học của phối liệu :

Bảng 13 : Thành phần hoá của phối liệu

+ Kiểm tra các hệ số hệ số lựa chọn theo thành phần hoá của clanhke đã tính toán

Hàm lượng các pha lỏng trong clanhke:

Trang 39

- Các kết quả tính toán cho thấy các modun hệ số ta chọn ban đầu là phù hợp.

- Hàm lượng pha lỏng L = 30,34% là phù hợp cho quá trình tạo khoáng diễn ra theo yêucầu

- Tít phối liệu T = 77,93 % là phù hợp

Trang 40

CHƯƠNG III TÍNH CÂN BẲNG VẬT CHẤT

Tính cân bằng vật chất là việc tính toán để đưa ra được tỉ số giữa lượng nguyên vật liệuđưa vào và lượng sản phẩm thu được trong quá trình sản xuất Qua số liệu cân bằng vậtchất ta biết được lượng nguyên liệu hay sản phẩm cần thiết ở mỗi công đoạn Trên cơ sở đólựa chọn thiết bị máy móc cho toàn bộ dây chuyền sản xuất, hoạch toán giá thành và làmcho dây chuyền công nghệ được cân đối, đồng bộ

I CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY

Đặc điểm của nhà máy sản xuất xi măng theo phương pháp khô, lò quay là quátrình sản xuất được thực hiện thường xuyên, liên tục, đặc biệt là phân xưởng nung clanhke.Tuy nhiên các thiết bị cũng không thể hoạt động tốt được mãi, do vậy: tùy thuộc mỗi phânxưởng, mỗi công đoạn ta định ra chế độ làm việc, thời gian nghỉ sửa chữa, bảo dưỡng chohợp lý

Với dây chuyền sản xuất xi măng, nhất thiết phải có hệ thống dự trữ nguyên liệu ở khâutrung gian cũng như ở đầu các khâu mà phổ biến là hệ thống các silô, bunke, kho bãi giúpcho các phân xưởng có thể làm việc độc lập với nhau trong một khoảng thời gian nhấtđịnh Tuy vậy, để tận dụng khả năng làm việc của máy móc thiết bị thì các máy móc nênchọn đúng công suất và chế độ làm việc hợp lý, nên chọn đồng bộ

Để dễ dàng cho việc quản lý và điều hành nhà máy, ta chia nhà máy thành ba phânxưởng:

+ Phân xưởng chuẩn bị phối liệu

+ Phân xưởng nung clanhke

+ Phân xưởng nghiền và đóng bao xi măng

1 Lập chế độ làm việc cho phân xưởng chuẩn bị phối liệu

Số ngày sửa chữa bảo dưỡng máy móc: 48 ngày

Số ngày nghỉ lễ, tết : 7 ngày

Mỗi ngày làm việc: 3 ca, mỗi ca: 8 giờ

2 Lập chế độ làm việc cho phân xưởng nung

Số ngày sửa chữa bảo dưỡng máy móc: 50 ngày

Số ngày nghỉ lễ, tết : 0 ngày

Tổng số ngày làm việc trong năm là : 315 ngày

Mỗi ngày làm việc: 3 ca, mỗi ca: 8 giờ

Định dạng
Số trang	170
Dung lượng	21,8 MB