Thiết kế nhà máy sản xuất xi măng sử dụng lò quay phương pháp khô với công suất 1,4 triệu tấn xi măng PCB 40 năm

Với nội dung đó, em đợc giao thiết kế nhà máy sản xuất xi măng sử dụng lòquay phơng pháp khô với công suất 1,4 triệu tấn xi măng PCB 40/ năm10% phụgia đầy, 11% phụ gia khoáng hoạt tính..

Phần II : Lợc giới thiệu tình hình phát triển của ngành công nghiệp xi

I Sự phát triển của xi măng và phơng hớng chung của thế giới 18

II Sự phát triển của xi măng Việt Nam và định hớng của ngành đến năm 2010

Phần III : Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 23

III Ưu nhợc điểm của địa điểm xây dựng nhà máy xi măng Tam Điệp 27

III Quy về nguyên liệu khi đã nung 100 % và tính lợng tro trong clinker 34

VI Tính thành phần hoá phối liệu, thành phần đóng góp của nguyên liệu trong

Phần VII : Tính nhiệt lý thuyết tạo clinker và cân bằng nhiệt của hệ thống

II Tính cân bằng nhiệt của hệ thống lò 59

Phần VIII : Tính và lựa chọn một số thiết bị chính trong dây chuyền sản

và thợng tầng kiến trúc đảm bảo cho các ngành nghề phát triển

Ngay sau ngày nớc nhà thống nhất, để khôi phục kinh tế, nhiều cơ sở hạ tầng

đợc xây dựng, nhiều công trình hiện đại mọc lên đáp ứng bớc đầu quá trình pháttriển đất nớc Song song với tiến trình đó, nhu cầu về các chất kết dính phục vụxây dựng các công trình nh : thuỷ điện, cầu cống, đờng xá, thuỷ lợi, nhà ở…ngàyngàycàng tăng Đến nay, cùng với sự tăng trởng kinh tế mạnh mẽ, tốc độ đô thị hoángày càng lớn đòi hỏi một lợng không nhỏ sản phẩm các chất kết dính, trong đó

có xi măng Mặc dù sản lợng và chất lợng xi măng đợc cải thiện nhiều trong thờigian qua nhng vẫn không đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nớc Để tiến tới cungcấp đủ lợng xi măng phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội, một phần tham gia

xuất khẩu nhằm tăng tỷ trọng của ngành thì việc đầu t xây dựng các nhà máy mới

và cải tạo các nhà máy hiện có là cần thiết

Với nội dung đó, em đợc giao thiết kế nhà máy sản xuất xi măng sử dụng lòquay phơng pháp khô với công suất 1,4 triệu tấn xi măng PCB 40/ năm(10% phụgia đầy, 11% phụ gia khoáng hoạt tính)

Phần I : Lợc giới thiệu về xi măng poóc lăng

I Các khái niệm :

1 Xi măng Poóc lăng (XMP) :

Là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm clinker XMP và thạch cao(CaSO4.2H2O) (35%) Ngoài ra có thể có phụ gia công nghệ (phụ gia trợnghiền, phụ gia bảo quản)

2 Xi măng Poóc lăng hỗn hợp (PCB) :

Là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm clinker XMP, thạch cao (3

5%) và phụ gia hỗn hợp (< 40%).Trong đó, phụ gia đầy(lời) không vợt quá 20%.Ngoài ra có thể còn có phụ gia công nghệ

3 Clinker XMP :

Là sản phẩm thu đợc sau khi nung đến kết khối hỗn hợp nguyên liệu chủyếu gồm đá vôi và đất sét Trong sản phẩm này, khoáng chính là các khoángsilicát canxi có độ bazơ cao

+ Phụ gia khoáng hoạt tính : là các loại phụ gia đa vào nhằm cải thiện mộthoặc một số tính chất nào đó của xi măng Phụ gia này tham gia một phần vàocác phản ứng sau này trong quá trình đóng rắn xi măng

4.2 Phụ gia công nghệ : có tác dụng cải thiện tính chất xi măng nhằm đáp ứngcác yêu cầu sử dụng hoặc có phụ gia tăng cờng quá trình nghiền, vận chuyển,

đóng bao và bảo quản (hàm lợng < 1%)

II Thành phần khoáng hoá của clinker XMP :

II.1 Thành phần hoá :

Các ôxit chính : CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3.

Các ôxit khác : MgO, R2O, Cr2O3, MnO, TiO2, SO3,…ngày

của đá xi măng hoặc bê tông do có phản ứng sau :

CaOtd + H2O = Ca(OH)2 + V

+ Nhiều CaO ta thu đợc clinker cho XMP đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt

và kém bền trong môi trờng xâm thực

2 Ôxit Silic SiO2 :

+ Hàm lợng trong clinker : 1726%

+ Chủ yếu tác dụng với CaO tạo các khoáng Silicat Canxi(C3S, C2S)

+ Nếu trong clinker tồn tại SiO2 tự do sẽ kéo theo CaO tự do tăng

+ Nếu trong clinker có nhiều SiO2 sẽ cho XMP đóng rắn chậm, toả ít nhiệt,bền trong môi trờng xâm thực, cờng độ về lâu dài là cao

5 Ôxit magiê MgO :

+ Hàm lợng trong clinker : 04%

+ Có mặt trong một số dung dịch rắn hoặc nằm trong pha thuỷ tinh, hoặc ởdạng ôxit tự do Tinh thể MgO tự do nguy hiểm hơn CaOtd (tinh thể periclazơ).

6 Ôxit kiềm R2O :

+ Hàm lợng trong clinker : 0,22% Yêu cầu Na2O + K2O < 1%

+ Tham gia tạo một số khoáng chứa kiềm hoặc gốc là các khoáng chínhcủa clinker XMP

+ Kiềm nhiều trong clinker sẽ cho XMP cờng độ thấp, không ổn định vềmặt thể tích, gây khó khăn trong vận hành lò nhất là lò quay phơng pháp khô cócyclone trao đổi nhiệt Ngoài ra xi măng đi từ clinker này gây ăn mòn cốt thép,loang màu trên các bề mặt trang trí

7 Ôxit lu huỳnh SO3 :

+ Hàm lợng trong clinker : 01%

+ Làm giảm số khoáng chính của clinker XMP

+ Dễ bay hơi trong vùng nhiệt độ cao, sau đó dễ dàng tác dụng với kiềmtạo hợp chất nóng chảy ở nhiệt độ thấp dẫn đến vận hành lò không ổn

định

+ Nhiều SO3 làm giảm cờng độ lâu dài của XMP

II.2 Thành phần khoáng :

Trong clinker có 9597 % là 4 khoáng chính Bốn khoáng đó chia làm 2 nhóm :

+ Khoáng khó nóng chảy : C3S (3CaO.SiO2), C2S (2CaO.SiO2) chiếm 72

85 %

+ Khoáng nóng chảy : C3A(3CaO.Al2O3), C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3)

Có 35 % khoáng khác và các ôxit tự do

Trong clinker có 2 dạng tồn tại : tinh thể và vô định hình (pha thuỷ tinh) :

_Pha tinh thể : C3S, C2S, CaOtd, MgOtd,…ngày

_Pha thủy tinh : C3A, C4AF,…ngày

+ C3S bền trong vùng nhiệt độ 125019000C Trên 19000C, C3S nóngchảy Dới 12500C, C3S phân huỷ theo phản ứng sau :

C3S 1250C C2S + CaO

+ C3S tinh khiết có dạng lục giác đều

+ C3S là khoáng đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt khi hydrat hoá, cho XMP

có mác cao nhng không bền trong môi trờng xâm thực

+ Nhiều C3S , quá trình nung luyện trở nên khó khăn hơn

* Dạng  : tồn tại trong vùng nhiệt độ < 6750C Khối lợng riêng

2,98 (g/cm3)

Trong 4 dạng thù hình trên, hoạt tính thuỷ lực giảm dần từ  xuống .Trong

điều kiện thờng, không có đợc dạng  và dạng ,

 , còn dạng  hầu nh không cóhoạt tính thuỷ lực

+ Để có _C2S ở điều kiện thờng, ngời ta chuyển nó vào dung dịch rắn

mà nền là _C2S` hoặc làm lạnh rất nhanh qua vùng 675 0C

+ Khoáng C2S đóng rắn chậm tạo sản phẩm đóng rắn bền trong môi trờngxâm thực, cờng độ về lâu dài cao

+ C3A có cấu trúc xốp, phản ứng nhanh với nớc, toả nhiều nhiệt không bềntrong môi trờng xâm thực.

Na2O.8CaO.3Al2O3 (NC8A3)  3C3A

Việc tạo ra các khoáng này làm giảm đáng kể hàm lợng các khoáng chính.Chúng sẽ bị phân huỷ khi có mặt CaSO4 trong hệ nung :

Na2O.8CaO.3Al2O3 + CaSO4 = NaSO4 + 9C3A

K2O.23CaO.12SiO2 + CaSO4 = K2SO4 + 12C2S

6 Các ôxit tự do : CaO có thể không nằm trong các khoáng mà nằm ở dạng tựdo

7 Pha thuỷ tinh :

+ Hàm lợng trong clinker : 4 10% phụ thuộc tốc độ làm lạnh và thànhphần hoá của phối liệu

+ Pha thuỷ tinh chủ yếu chứa phức silic ngoài ra còn có ôxit kim loại Làmlạnh nhanh có nhiều thành phần hơn làm lạnh chậm

II.3 Quan hệ giữa thành phần hóa và thành phần khoáng của clinker XMP

100  4000C Bay hơi nớc hấp phụ H2OL  H2Oh

400 750 0C Mất nớc hoá học (phân huỷ

1250 14500C Tạo khoáng C3S C2S + Ctd  C3S

Trong hệ thống lò cũng diễn ra đủ tất cả các quá trình trên :

Tại cyclone tầng 1 : Mất nớc lý học

Tại cyclone tầng 2,3 : Phân huỷ Caolinit

Tại cyclone tầng 4,5 : Phân huỷ một phần đá vôi (< 15%)

Phối liệu ở cyclone tầng 4 vào calciner, sau đó vào cyclone tầng 5 rồi đợc đa vào

lò quay Vật liệu can xi hoá tới 90 95% trớc khi vào lò Có một lợng nhỏkhoáng đã tạo ra trong calciner và cyclone tầng 5 Tại Calciner, 80% đá vôi đợcphân huỷ, sau đó bột liệu phân huỷ nốt trong lò và xảy ra quá trình tạo khoáng

Lò quay đợc chia làm 3 khu vực chính :

* Phần đầu lò : tạo khoáng C2S, C3A, C4AF (zôn phản ứng toả nhiệt)

* Phần giữa lò : tạo khoáng C3S (zôn nung)

Xi măng nghiền mịn sẽ ảnh hởng đến lợng nớc tiêu chuẩn, tốc độ ninh kết

và đóng rắn Đặc biệt xi măng nghiền càng mịn sẽ có khả năng tăng mác của ximăng Xi măng nghiền mịn cờng độ phát triển nhanh trong những ngày đầu củaquá trình đóng rắn Đánh giá độ mịn của xi măng bằng độ sót sàng 008 (< 15%)hoặc bằng tỷ diện (bề mặt riêng cm2/g) Xi măng portland thông thờng có S =

2500 3000 cm2/g

3 Lợng nớc tiêu chuẩn :

Lợng nớc tiêu chuẩn còn gọi là độ nhão tiêu chuẩn, cho vào xi măng tínhtheo % trọng lợng xi măng là lợng nớc cần thiết để thực hiện quá trình ban đầucủa sự đóng rắn : quá trình hoà tan, quá trình hydrat hoá các khoáng tạo nên hồ

xi măng, vữa xi măng có độ linh động để tạo khuôn dễ dàng

Nếu cho quá nhiều nớc thì lợng nớc d sau phản ứng hoá học sẽ giữ lạitrong mẫu vữa xi măng ở các lỗ rỗng làm giảm cờng độ nén xi măng Khi giảiphóng khuôn mẫu, bảo dỡng ngoài trời, nớc thoát ra dới dạng bốc hơi tạo nênhiện tợng biến dạng co vật liệu Vì vậy, lợng nớc tiêu chuẩn nhỏ mà vẫn cho vữa

có độ linh động cao dễ đổ khuôn thì xi măng mác cao, chất lợng tốt

Lợng nớc tiêu chuẩn đối với XMP khoảng 24 29%, nó phụ thuộc vào độmịn thành phần khoáng, điều kiện môi trờng và phụ gia hoạt tính Khoáng C3S vàC3A đòi hỏi lợng nớc tiêu chuẩn cao còn C2S cần lợng nớc tiêu chuẩn ít nhất

4 Thời gian đông kết :

Quá trình đông kết là đặc tính quan trọng của XMP Nếu xi măng đông kếtquá nhanh thì việc chuẩn bị vữa hay bê tông phải tạo hình nhanh Nếu vữa khôngkịp dễ sinh ra phế liệu

Với XMP, tốc độ đông kết bắt đầu không sớm quá 45 phút, kết thúc khôngsớm quá 10 giờ Nó phụ thuộc vào lợng thạch cao có trong xi măng,

thành phần khoáng, điều kiện môi trờng, độ mịn và phụ gia

5 Độ ổn định thể tích : xác định bằng dụng cụ Le Chatelier với V 10 cm

Nó phụ thuộc thành phần khoáng và độ mịn của XMP

6 Cờng độ uốn và nén của XMP :

Ngời ta đánh giá XMP bằng cờng độ chịu nén (KG/ cm2) gọi là mác Mác

xi măng là cờng độ chịu nén của mẫu vữa 1 xi măng 3 cát tiêu chuẩn sau thờigian bảo dỡng kể từ ngày tạo mẫu là 28 ngày Mác xi măng

phụ thuộc vào thành phần khoáng của clinker, điều kiện môi trờng, thời gian

đông kết, độ mịn, đặc biệt mác xi măng còn phụ thuộc vào phơng pháp thử mẫu

7 Độ giảm mác lúc lu kho :

Xi măng nghiền mịn lu kho lâu mới sử dụng, do ẩm và CO2 không khí xâmnhập gây ra các phản ứng cacbônat và hydrat hoá làm cho xi măng kéo dài thờigian đông kết và giảm mác Trung bùnh độ giảm mác nh sau :

Sau 3 tháng lu kho giảm : 10 20%

Sau 6 tháng lu kho giảm : 15 30%

Sau 12 tháng lu kho giảm : 25 40%.

8 Tính chịu lửa :

Về lý thuyết thì XMP không chịu lửa vì các hợp chất tạo thành khi đóngrắn xi măng là những hợp chất hoá học không bền ở nhiệt độ không cao lắm Cấutrúc xi măng, bê tông ở 2000C , cờng độ giảm 50% Đến 5470C thì xi măng, bêtông tan ra Muốn cho bê tông, xi măng chịu lửa đợc ta phải dùng phụ gia nhQuartz, samôt, đất sét chịu lửa 25 35% Bê tông nh vậy có thể chịu tới 12500C

và sử dụng nh vật liệu chịu lửa

V Quá trình hyĐrat hoá và đóng rắn :

1 Quá trình hyđrát hoá và đóng rắn của các khoáng :

1.1 Khoáng C3S : đóng rắn phụ thuộc nồng độ CaO trong môi trờng đóngrắn :

C2S + nH2O  Ca(OH)2 + SiO2(n-1).H2O

Khi đủ nớc, C2S đóng rắn cho ta CSH(B có cờng độ :

C2S + nH2O  CSH(B) + Q

Nh vậy, C2S đóng rắn không cho Ca(OH)2 nên C2S bền trong các môi

trờng ăn mòn, muối khoáng

Mức độ hyđrat hoá : Sau 1 ngày : 5 10%

C3A + nH2O  C3AH6 : bền

C5A3 + nH2O C3AH6 + Al(OH)3

Trong môi trờng đóng rắn bao giờ cũng có Ca(OH)2 và H2O, chúng tác dụng vớiAl(OH)3 tạo thành C3AH6

Khoáng C3A phản ứng nhanh với nớc Sau 1 ngày nó hyđrat hoá đợc 70 800%.Việc điều chỉnh thời gian đông kết nhờ thạch cao chính là nhờ thúc đẩy tốc độhyđrat hoá của C3A

1.4 Khoáng C4AF :

C4AF + H2O  C4AFH13

C4AFH13  t0 C3(A,F)H6 + CH + Fe2O3.nH2O

Khoáng C4AF sau 3 ngày hyđrat hoá đợc 50 70%

1.5 Các khoáng chứa kiềm : khi tác dụng với nớc thì kiềm tan vào trong môitrờng nớc để lại các gốc khoáng Các gốc khoáng này phản ứng với nớc nh cáckhoáng gốc

1.6 Pha thuỷ tinh và các ôxit tự do :

+ Pha thuỷ tinh gồm CaO, SiO2(7%), Fe2O3, Al2O3,…ngàykhi tác dụng với nớctạo ra Granat : CxAySzHt Thờng gặp C3(A,F).Sx.(6-2x).H

+ Các ôxit tự do : khi hyđrat hoá tạo ra các hyđroxit :

CaO + H2O  Ca(OH)2 + V

MgO + H2O  Mg(OH)2 + V

2 Quá trình hyđrat hoá và đóng rắn khi có mặt phụ gia :

Sau khi đóng rắn, đá xi măng gồm 4 phần :

+ Các tinh thể

+ Các gel.

+ Các phần càn lại của đá xi măng cha bị hyđrat hoá hết

+ Các lỗ xốp

2.1 Phụ gia hoạt tính bề mặt :

Phụ gia bề mặt bám xung quanh hạt xi măng, bám vào vị trí hoạt tính làmgiảm sức căng bề mặt giữa hai pha lỏng và rắn, làm giảm khả năng keo tụ do đóthấm ớt tốt hơn, làm tăng tốc độ phản ứng của xi măng với nớc nên ta giảm đợchàm lợng khoáng cha hyđrat hoá và giảm đợc độ xốp làm tăng cờng độ xi măng

Ngoài ra, một số phụ gia hoạt tính bề mặt kéo theo một số vi bọt khí(chúng làm giảm sự tiếp xúc giữa các hạt xi măng với nhau) làm tăng độ linh

động của vữa xi măng hoặc giảm lợng nớc tự do mà vẫn giữ nguyên độ linh

động

2.2 Phụ gia khoáng hoạt tính : tác động đến gel và lỗ xốp

Xi măng khi đóng rắn có Ca(OH)2, C2SH2, C3AH6 khi đó phụ gia khoánghoạt tính nh : SiO2 hoạt tính, mêtacaolinit hoạt tính, …ngàysẽ chuyển :

Ca(OH)2 + SiO2   H 2O CSH(B)

C2SH2 + SiO2  H2O CSH(B)

C3AH6 + SiO2   H 2O C3(A,F)SxH6-2x

Ca(OH)2 + AS2 H 2O CxAySzHt

3 Cơ chế điều chỉnh thời gian đông kết của thạch cao :

Giữa hai hạt C3A, CaSO4 tồn tại một građien nồng độ, xung quanh hạt C3A

có nhiều ion alumin( Al3 ), xung quanh hạt CaSO4 có nhiều ion sunphat (SO2 

4 )

Do quá trình khuếch tán ion alumin tiến đến bề mặt thạch cao, ion sunphat tiến

đến bề mặt C3A Xung quanh thạch cao nhiều ion sunphat nên tạo thành sảnphẩm cao sunphat C3A.3CaSO4.31H2O Xung quanh C3A nhiều ion alumin nêntạo thành sản phẩm mono sunphat C3A.CaSO4.12H2O Dạng mono sunphat là cáctinh thể lục giác tạo ra một màng mỏng sít chặt quanh hạt làm kìm hãm quá trìnhphản ứng của C3A với nớc Dạng cao sunphat có tinh thể hình kim tạo nên lớpmàng xốp bao quanh hạt thạch cao Lớp màng này chỉ hạn chế chứ không ngăncản đợc quá trình hoà tan của hạt thạch cao Do đó, các ion sunphat vẫn tiếp tụcthoát ra và khuếch tán về phía hạt C3A

Sản phẩm C3A.CaSO4.12H2O trên bề mặt C3A tác dụng với ion sunphat tạothành C3A.3CaSO4.31H2O Lớp màng sít chặt đợc thay thế bằng lớp màng xốp,quá trình phản ứng giữa C3A và nớc lại tiếp tục Do tốc độ chuyển ion sunphat tới

bề mặt C3A chậm hơn tốc độ ion alumin sang thạch cao nên lớp màng caosunphat trên bề mặt hạt C3A lại chuyển thành lớp màng mono sunphat Quá trìnhthụ động và huỷ thụ động luân phiên cho phép kéo dài thời gian đông kết của ximăng Quá trình lặp đi lặp lại đến khi một trong hai chất (C3A hoặc thạch cao)hết.

Thạch cao nhiều thì nồng độ ion sunphat tăng nên càng khuếch tán sangC3A nhiều làm cho thời gian tồn tại của mono sunphat ngắn, nhanh hết C3A Do

đó, ngoài vai trò điều chỉnh thời gian đông kết, khi đa thạch cao vào còn làm cho

hồ xi măng dẻo hơn

Thạch cao còn tham gia vào tăng cờng độ sớm của đá xi măng nhờ tạoC3A.3CaSO4.31H2O có thể tích lớn hơn chèn vào lỗ xốp đồng thời tránh

mất nớc tạo khung cấu trúc ban đầu:

C3AH6 + CaSO4  C3A.3CaSO4.31H2O

4 Quá trình lý học của sự đóng rắn xi măng : thuyết Baicốp

+ Giai đoạn 1 (giai đoạn chuẩn bị) : nớc tiếp xúc với các hạt xi măng thì ngaytức khắc tham gia phản ứng hoá học với vật chất trên lớp bề mặt của hạt Nhữngsản phẩm hoà tan của phản ứng (kiềm, vôi,thạch cao, khoáng clinker không bền

bị phân huỷ) ngay tức khắc chuyển vào dung dịch và những lớp tiếp theo của hạt

xi măng lại tiếp tục phản ứng với nớc Phản ứng xảy ra liên tục cho tới khi phalỏng trở nên bão hoà bởi sản phẩm phản ứng

+ Giai đoạn 2 (giai đoạn keo hoá hay còn gọi là chu kỳ ninh kết) : trực tiếp tạothành sản phẩm phản ứng ở trạng thái rắn không thông qua sự hoà tan trung giancủa vật chất ban đầu Sản phẩm của phản ứng nằm ở trạng thái rắn không thể tan

đợc trong pha lỏng đã bão hoà vì vậy chúng trực tiếp tách ra thành sản phẩmdạng vật chất rắn có kích thớc hạt vô cùng nhỏ – trạng thái phân tán mịn tạo nên

hệ keo dới dạng các gel Trong suốt quá trình thứ hai hồ nhão của xi măng giảmdần tính linh động nhng cha tạo cho hồ xi măng có cờng độ

+ Giai đoạn 3 (chu kỳ đóng rắn) : những hạt keo dạng gel dần mất nớc, sít chặtlại tạo nên vữa bắt đầu phát triển cờng độ nhng còn yếu Từ gel mất nớc trở thànhtâm của những mầm tinh thể vật chất mới bị kết tinh và phát triển kích thớc, lúc

đó tạo cho xi măng có cờng độ phát triển theo thời gian và sự kết tinh toàn khốivật liệu Khi vật liệu kết tinh hết, kết thúc quá trình đóng rắn làm cho xi mănghoá đá có tính bền cao

Phần II: Lợc giới thiệu tình hình phát triển ngành công nghiệp Xi măng thế giới và Việt

Các chất kết dính đó đã có từ lâu và ngày càng phát triển mạnh mẽ từ thô sơ

đến giờ với nhiều loại chất kết dính đặc biệt, chất lợng cao.Từ John Smeatonkhám phá ra vai trò rất quan trọng của đất sét trong tính chất đóng rắn của vôithuỷ, cái mà đợc tạo ra từ hỗn hợp tự nhiên của đá vôi và đất sét đến năm 1843khi William Aspdin bắt đầu sản xuất xi măng Porland trong xởng của ông ấy ởRotherhithe gần Luân Đôn Từ Wihelm Michaelis đóng vai trò quan trọng khi cómột bớc tiến xa hơn với cuốn sách ”Hồ thuỷ lực” công bố lần đầu tiên năm1868,

đã đa ra chi tiết thành phần tối u của hỗn hợp vật liệu thô đến những chiếc lòquay đầu tiên đợc vận hành ở Mỹ năm 1895 và ở Đức năm 1896 Sau đó, năm

1929 hệ lò gia nhiệt kiểu ghi đầu tiên đợc giới thiệu ở Đức và hệ lò trao đổi nhiệtdạng huyền phù năm 1950

Đầu tiên, xi măng đợc sản xuất chủ yếu bằng phơng pháp bán khô : nguyênliệu hỗn hợp đợc vê viên trong lò đứng, lò theo phơng pháp ớt hoặc khô chỉchiếm một lợng nhỏ Sản lợng xi măng phơng pháp ớt chiếm 7080% Ngày naytrên thế giới ngời ta đang sản xuất xi măng với lò quay phơng pháp khô là chủ

yếu vì nó có nhiều điểm tốt Hệ lò quay này với hệ thống can xi hoá sơ bộ(calciner) và cyclone đạt mức độ can xi hoá tới hơn 90% trớc khi và lò

Để tiết kiệm nhiên liệu và nhiệt, với sự phát triển của khoa học và công nghệthì công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới đã đạt tới mức độ cao, sản lợng tăng,chất lợng tốt, phong phú về chủng loại Các nớc đứng đầu về phát triển xi măng

là 140 (triệu tấn), năm 1998 là 165 (triệu tấn)

Phơng hớng phát triển của ngành công nghiệp xi măng trên thế giới là: tăngquy mô, công suất của các nhà máy mới để đạt tới chất lợng cao, máy móc đợc tự

động hoá cao, sử dụng máy tiết kiệm năng lợng, vận hành tốt và đảm bảo tạo ramôi trờng trong lành, phát triển nhiều loại xi măng mới

II Sự phát triển của xi măng Việt Nam và định hớng phát

triển của ngành đến năm 2010.

Ngành công nghiệp xi măng Việt Nam đã tồn tại khoảng 100 năm với sự ra

đời của nhà máy xi măng Hải Phòng năm 1899 trên cơ sở những lò đứng đầutiên

Khoảng 30 năm sau(1926-1936), hệ lò quay đầu tiên sản xuất theo phơngpháp ớt đợc xây dựng ở đây, thay thế cho hệ lò đứng đã quá cũ Nhà máy gồm 3dây chuyền lò quay 2,781 m và 3100 m do hãng FLS cung cấp Nhiên liệu sửdụng để đốt là 100% than hỗn hợp Mức độ cơ giới hoá chỉ khoảng 70%

Trong những năm 60, nhà máy đợc tiếp tục mở rộng thêm lò quay phơng pháp

ớt thế hệ 2 gồm dây chuyền 3100 m đợc cung cấp bởi Rumania(thiết kế và cungcấp thiết bị) Nhiên liệu cũng là 100% than hỗn hợp Mức độ tự động hoá đạt tới80-85%

Sau khi đất nớc thống nhất, Chính phủ đã quyết định xây dựng thêm các nhàmáy công suất lớn, hiện đại để đáp ứng nhu cầu xi măng cho tái thiết đất nớc sauchiến tranh Kết quả là 2 nhà máy (công suất trên 1 triệu tấn ở miền Bắc) đợc xâydựng Đó là nhà máy xi măng Bỉm Sơn ở Thanh Hoá và Hoàng Thạch ở Hải Hng

Dây chuyền 1 của Hoàng Thạch công suất 1,1 triệu tấn/năm đợc đa vào vận hànhcuối năm 1983 Đây là một nhà máy hiện đại với hệ lò quay phơng pháp khô đầutiên ở Việt Nam Lò dài 89m, đờng kính 5,5 m, hệ thống trao đổi nhiệt 4 tầngcyclone, 2 nhánh, làm lạnh kiểu hành tinh Nhiên liệu là 85% than đá và 15%dầu Mức độ tự động hoá của dây chuyền đạt tới 95%.

Tại miền Nam, những năm 60 đã có 2 nhà máy sản xuất xi măng theo phơngpháp ớt Cho tới năm 1990, một trong số đó đã đợc mở rộng với hệ lò quay phơngpháp khô hiện đại có L D = 4,864 m Nó chỉ có một nhánh 4 tầng, làm lạnhtheo kiểu hành tinh và đợc cung cấp bởi hãng Polysius (Pháp)

Từ năm 1991 đến năm 1995, nhu cầu xi măng cho xây dựng và dân dụng tăngcao, trung bình 20%/năm Trong năm 1995, lợng xi măng đã bán là 6,8 (triệutấn), năm 1999 là 1,1 (triệu tấn), năm 2002 là 20 (triệu tấn) Để đáp ứng từng bớcnhu cầu đó và giảm lợng clinker, xi măng phải nhập khẩu, Nhà nớc có chủ trơng

đẩy nhanh tốc độ đầu t, cải tiến, nâng cấp những nhà máy hiện có và xây dựngcác nhà máy mới công suất trên 1,4(triệu tấn/năm), thiết bị hiện đại nhất để theokịp công nghệ của thế giới nh Hoàng Mai_Nghệ An (1,4 triệu tấn/năm), Tam

Điệp_Ninh Bình (1,4 triệu tấn/năm), Làng Bang_Quảng Ninh(2,0 triệu tấn/năm),ChinFon_Hải Phòng(1,4 triệu tấn/năm)…ngàyĐây là những hệ lò quay phơng phápkhô năng suất cao, điều khiển tự động, hiệu quả cao, năng lợng tiêu tốn thấp, chỉ

số bảo vệ môi trờng cao

Theo dự đoán của Nhà nớc, năm 2005 nhu cầu là 29,1(triệu tấn), sản lợng đạt

đợc là 22(triệu tấn) nghĩa là cầu luôn cao hơn cung Năm 2010, nhu cầu là 45(triệu tấn) đáp ứng mọi loại xi măng cho xây dựng công nghiệp, nông nghiệp,giao thông và dân dụng

Một loạt các nhà máy mới, quy mô lớn do Tổng công ty Xi măng Việt Nam tự

đầu t hoặc liên doanh với các đối tác nớc ngoài đã và đang đợc xây dựng nh :

thiết kế (triệutấn/năm)

Vốn đầu t(triệuUSD)

4 Liên doanh Sao Mai Hòn Chông 1,76 280

5 Liên doanh Nghi Sơn Thanh Hoá 2,27 350

7 Liên doanh Phúc Sơn Hải Hng 1,8 275

9 Tam Điệp Ninh Bình 1,4 252

Để có đợc những biến chuyển lớn trên con đờng công nghiệp hoá, hiện đạihoá, thực hiện những mục tiêu chiến lợc phát triển ngành đến 2010, ngành ximăng sẽ tập trung ứng dụng tiến bộ mới trong các khâu công nghệ thiết yếu nh :

* Khai thác, quản lý và sử dụng ,nguyên liệu thô trên máy vi tính

* Sử dụng các loại máy nghiền, hệ thống nghiền mới tiết kiệm điện năng

* Tiết kiệm nhiệt năng trong nung luyện và làm lạnh clinker

* Sử dụng các thiết bị phụ trợ tiên tiến, hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng

* Nghiên cứu sử dụng nguồn phế thải làm phụ gia hoặc nhiên liệu thay thế rẻ tiền

và góp phần bảo vệ môi trờng

* Sử dụng các thiết bị điện-tự động hoá mới, hiện đại, công suất lớn

* Sản xuất các chủng loại xi măng mới

* Phát triển lĩnh vực cơ khí phục vụ sản xuất xi măng

PHần III : Lựa chọn địa điểm xây

2 Về điều kiện tổ chức sản xuất :

Địa điểm xây dựng phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất

và gần nơi tiêu thụ sản phẩm nhà máy Gần các nguồn cung năng lợng, nhiên liệu

nh : điện, nớc, hơi, khí nén, than, đầu…ngày, nh vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí chovận chuyển, hạ giá thành sản phẩm góp phần thúc đẩy sự phát triển của nhà máy

3 Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật :

Địa điểm xây dựng phải đảm bảo đợc sự hoạt động liên tục của nhà máy dovậy cần chú ý các yếu tố sau :

* Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm đờng bộ,

đờng sắt, đờng sông, đờng biển kể cả đờng hàng không

* Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lới cung cấp điện, thông tin liênlạc và các mạng lới kỹ thuật khác

* Nếu ở địa phơng cha có sẵn các điều kiện hạ tầng kỹ thuật trên thì phải xét

đến khả năng xây dựng nó trớc mắt, cũng nh trong tơng lai

Nhiều nhà máy riêng khối lợng vận chuyển chiếm tới 40-60% giá thành của sảnphẩm

4 Về điều kiện xây lắp và vận hành nhà máy : cần lu ý tới các điều kiện sau :

* Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật t xây dựng Để giảm chi phí giá thành

đầu t xây dựng cơ bản của nhà máy, hạn chế tối đa lợng vận chuyển vật t xâydựng từ nơi xa đến

* Khả năng cung ứng nhân công trong quá trình xây dựng nhà máy cũng nhvận hành nhà máy sau này Do vậy, trong quá trình thiết kế cần chú ý xác định sốnhân công của nhà máy và khả năng cung cấp nhân công ở địa phơng, ngoài racòn tính tới khả năng cung cấp nhân công ở các địa phơng khác trong quá trình

kế bố trí dây chuyền công nghệ, cũng nh việc bố trí các hạng mục công trình trênkhu đất đó Do vậy, khu đất đợc lựa chọn cần đợc đáp ứng các yêu cầu sau :

* Khu đất phải cao ráo tránh ngập lụt trong mùa ma lũ, có mực nớc ngầm thấptạo điều kiện tốt cho việc thoát nớc thải và nớc mặt dễ dàng

* Khu đất phải tơng đối phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là i = 0,5-1% đểhạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng (thông thờng chi phí này chiếm

từ 10-15% giá trị công trình)

2 Về địa chất :

Khu đất đợc lựa chọn cần lu ý các yêu cầu sau :

* Không đợc nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn

định(nh có hiện tợng động đất, xói mòn hay hiện tợng cát chảy…ngày)

* Cờng độ xây dựng khu đất là 1,5-2,5 KG/cm2 Nên xây dựng trên nền đấtsét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi…ngày để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng củacác hạng mục công trình nhất là các hạng mục có tải trọng bản thân và tải trọng

động lớn

I.3 Các yêu cầu về môi tr ơng vệ sinh công nghiệp :

Khi địa điểm xây dựng đợc chọn cần xét đến mối mật thiết giữa khu dân c đôthị và khu công nghiệp Điều đó không tránh khỏi là trong quá trình sản xuất cácnhà máy thờng thải ra chất độc hại nh : Khí độc, nớc bẩn, khói bụi, tiếng ồn…ngàyHoặc các yếu tố bất lợi khác nh dễ cháy nổ, ô nhiễm môi trờng…ngàyĐể hạn chế tối

đa ảnh hởng xấu của môi trờng công nghiệp tới khu dân c, các khu vực có di tíchlịch sử và danh thắng của địa phơng cần phải thoả mãn các điều kiện sau :

* Đảm bảo các khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp thích hợp :

Địa điểm xây dựng phải thoả mãn các yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo

vệ môi trờng vệ sinh công nghiệp Chú ý khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệptuyệt đối không đợc xây dựng các công trình công cộng hoặc công viên, phảitrồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên

2 Nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy :

2.1 Đá vôi :

Mỏ đá vôi Hang Nớc thuộc dãy núi đá vôi Quyền Cây cách nhà máy khoảng

3 km với trữ lợng khoảng 200 triệu tấn Chất lợng CaO từ 54,5 đến 55,5%, MgO

từ 0,5 đến 1,1%, các tạp chất khác có hại cho sản xuất, thiết bị và môi trờngchiếm tỷ lệ dới mức cho phép

2.2 Đất sét :

Mỏ đất sét Quyền Cây thuộc địa phận tỉnh Thanh Hoá cách nhà máy khoảng

5 km trữ lợng khoảng 22 triệu tấn Chất lợng : SiO2từ 65-70%, Al2O3 từ 12 đến16%, MgO và K2O + Na2O < 2,7%

2.3 Quặng sắt và điatômít :

Quặng sắt đợc nhập về nhà máy dới dạng thành phẩm có kích thớc yêu cầu

Đá bazalt Nghĩa Đàn –Nghệ An cách nhà máy khoảng 250 km đợc vậnchuyển về nhà máy bằng tàu hoả

Có thể sử dụng đá vôi đen hoặc đôlômít có cờng độ cao pha vào xi măng

3 Nguồn cung cấp nhiên liệu :

3.1.Than :

Than altracite từ Quảng Ninh đợc tập kết về cảng Ninh Phúc và vận chuyển

về nhà máy bằng ôtô hoặc tàu hoả

3.2 Dầu mỡ :

Các loại dầu nhiên liệu và dầu mỡ bôi trơn đợc nhập và vận chuyển về nhàmáy từ cảng Hải Phòng hoặc Ninh Phúc với khối lợng hàng năm khoảng 2000tấn

4 Cung cấp điện :

Nguồn điện cung cấp cho nhà máy đợc lấy từ trạm biến áp 220/110 KVNinh Khánh-Ninh Bình Chuyển tải về nhà máy bằng tuyến đờng dây kép 110

KV với cự ly khoảng 20,5 km Công suất tiêu thụ khoảng 20000 KW Trong nhàmáy đặt hai trạm biến áp chính 110/6 KV, mỗi máy có dung lợng 30000 KVA

5 Cung cấp nớc :

Nớc dùng cho sản xuất và sinh hoạt khoảng 4000 m3/ngày Nguồn nớc đợckhai thác và đa vào sử dụng tại các mỏ nớc ngầm Mỏ thứ nhất cách nhà máykhoảng 800 m, hiện đang đợc khai thác Công suất đạt khoảng 5300 m3/ngày

Mỏ thứ hai cách nhà máy khoảng 3 km Lu lợng nớc khai thác có thể đạt tới

_Mỏ đá vôi Hang Nớc cách nhà máy khoảng 3 km với trữ lợng khoảng 200triệu tấn, chất lợng tốt đảm bảo cho nhà máy hoạt động trên 50 năm

_Mỏ đất sét Quyền Cây cách nhà máy khoảng 5 km trữ lợng khoảng 22 triệutấn đảm bảo cho nhà máy có thể sản xuất đợc xi măng mác cao theo yêu cầu _Xỷ pirít do nhà máy Supephotphat Lâm Thao-Phú Thọ cung cấp trữ lợnglớn, vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả là kinh tế nhất

_Phụ gia cho xi măng có thể khai thác ngay tại vùng Đồng Giao Nguồn đávôi đen có cờng độ cao khai thác tại đây có thể pha vào xi măng với hàm lợngkhoảng 5-10% Đá bọt bazalt (Nông Cống hoặc Nghĩa Đàn-Thanh Hoá) chuyển

về nhà máy bằng tàu hoả hoặc ôtô rất thuận tiện Gần nhà máy cũng có nguồnquặng Laterit vón kết trữ lợng lớn có thể sử dụng làm phụ gia trợ dung cho nhàmáy

_Thạch cao nhập từ Đồng Hến-Nam Lào vận chuyển bằng đờng thuỷ quacảng Ninh Phúc, vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả

_Than cám 3 và 4A của Quảng Ninh vận chuyển về cảng sông Ninh Phúc hoặc Cầu Yên, sau đó vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả hoặc ôtô Dầu FOnhập ở nớc ngoài và đợc vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả

_Nhà máy đợc cung cấp nguồn điện có điện áp 110 KV qua đờng dây nhánh képAC-150 với chiều dài khoảng 20,5 km từ trạm biến áp Ninh Khánh 220/110 KV _Hai nguồn nớc cung cấp nớc ngầm cách nhà máy 800 m và 3 km

* Hệ thống giao thông thuận lợi cho vận chuyển nguyên, nhiên vật liệu về vàvận chuyển sản phẩm đi đến các vùng khác nhau vì nhà máy Xi măng Tam Điệpnằm về phía trái Tây Bắc cách quốc lộ 1A khoảng 1,5 km, cách ga xe lửa ĐồngGiao 0,7 km Xe lửa qua khu vực này hàng ngày có 10-15 chuyến dôi d (cả tàuhàng và tàu khách) Phía Nam nhà máy có đờng ôtô nền rộng, lợng xe không

đáng kể Cách nhà máy 20 km có cảng Ninh Phúc tạo nên thuận lợi đáng kể vềgiao thông đờng thuỷ cho nhà máy

* Nhà máy cách trung tâm thị xã Tam Điệp khoảng 4 km nên trong quá trìnhxây dựng có thể tận dụng các cơ sở dịch vụ của thị xã nh : khách sạn, bệnh xá,các cơ sở văn hoá phục vụ cho chuyên gia đồng thời tận dụng đợc lực lợng lao

động tại chỗ nhằm hạn chế tối đa việc xây cất lán trại và các khu dịch vụ tại côngtrình xây dựng

* Địa hình khu vực xây dựng nhà máy tơng đối bằng phẳng, không có nguycơ tác động của một số quá trình ngoại sinh khác nh xói mòn, trợt lở…ngàyLớp phủ

Đệ tứ tơng đối dày, trung bình 10 m thuận lợi cho san lấp mặt bằng Khả năngchịu tải ở mức khá 1,5-2,0 KG/cm2

* Hớng gió thịnh hành trong mùa khô lạnh là gió Đông Bắc, trong mùa hè làgió Đông Nam không gây ảnh hởng bụi và khí thải từ nhà máy tới các khu vựcthị xã cũng nh các vùng dân c lân cận

* Nớc ngầm sâu không cản trở việc thi công và đào đắp, không gây ảnh hởng

đến các tính chất cơ lý của đất đá và các vật liệu khác

* Nhà máy đặt ở vị trí khu đất thuận lợi cho mở rộng dây chuyền 2 sau này vìdiện tích chiếm đất hiện tại của nhà máy là không lớn và khu đất ngay sát hàngrào tơng đối bằng phẳng lại không có dân c sinh sống

2 Nhợc điểm :

+ Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu vực có hoạt tính địa chấn cao(cấp 8 theo thang quốc tế 12 cấp MSK-64) Kèm theo tình trạng nứt nẻ tuy nhỏnhng phổ biến đến độ sâu 70 m vẫn cha chấm dứt Thêm nữa là ở độ sâu khácnhau còn có hang hốc Cactơ phân bố.Do đó phải tiến hành sử lý nền móng để

đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình

+ Nhà máy nằm trong khu vực có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa

ma kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 thờng nóng và ma rào, hay có bão sẽ ảnh ởng đến hoạt động khai thác nguyên liệu ngoài mỏ

+ Khó khăn lớn nhất là việc chiếm lĩnh thị trờng tiêu thụ sản phẩm của nhàmáy Cách 10 km về phía Nam có nhà máy xi măng Bỉm Sơn công suất 2,4 triệutấn/năm và cách 50 km về phía Bắc có nhà máy xi măng Bút Sơn công suất 1,4triệu tấn/năm là các nhà máy gần Tam Điệp nhất đã đi vào sản xuất trong thờigian dài Họ đã có thị phần phân phối sản phẩm và cũng đã

chiếm đợc lòng tin của khách hàng bởi chất lợng sản phẩm đã đợc trải nhgiệm.Thứ đến là việc vân chuyển xi măng vào miền Trung, từ Đà Nẵng đến BìnhThuận sẽ khó thực hiện bằng đờng sắt và đờng bộ vì rất khó cạnh tranh với cácnhà máy ở phía Nam nh Bỉm Sơn, Nghi Sơn, Hoàng Mai, Vân Xá…ngày về giá cớc

vận chuyển Do đó, để cạnh tranh đợc trên thị trờng trong nớc và khu vực, vấn đềchính đặt ra cho nhà máy Xi măng Tam Điệp phải quan tâm giải quyết đó là chấtlợng xi măng và giá cả cũng nh chính sách tiếp thị của nhà máy sau này.

Phần IV : Tính toán bài phối liệu

I Chọn moĐun hệ số :

1 Một số ký hiệu, quy ớc :

S = SiO2 M = MgO F = Fe2O3 A = Al2O3

C = CaO K= K2O N = Na2O S  SO3

CK = chất khác R = R2O MKN = mất khi nung

Nguyên liệu cha nung i : S0

Với i = ( 1số nguyên liệu)

2 Các modun, hệ số đặc trng cho thành phần clinker :

2.1 Hệ số bão hoà vôi KH :

) (

8 , 2

7 , 0 35 , 0 65 , 1

td

td

S S

S F A

C C KH

F A

S

S C

C

65 , 0 18 , 1 8 , 2

) 7 , 0 (

S MS

p 

Theo lý thuyết p 1 3, thực tế p 1 1 , 7

Để phối liệu vừa đảm bảo thành phần hoá, thành phần khoáng của clinker saunung vừa đảm bảo hàm lợng pha lỏng phù hợp cho việc tạo khoáng chính, chọnLSF = 95, p = 1,55, n = 2,5

II Chọn số nguyên liệu :

66 , 2

82 , 0

92 , 59

3 , 030

67 , 5

18 , 17

Ta bổ sung thêm quặng sắt để giảm modun alumin

Khi cố định modun alumin

F F

A MA

030 , 3

92 , 59 955

A

S

MS ds

MSđs =2,121 < 2,5 do đó ta phải bổ sung cả diatômit để tăng hàm lợng SiO2

Bảng 3_Thành phần cấu tử điều chỉnh : thành phần nguyên liệu khô cha nung100% (II-51)

2 Nhiên liệu : sử dụng 100% than altracite_loại cám 3

Bảng 4_Thành phần hoá học của than cám 3 (II-96)

1 100 100

Bảng 7_Thành phần hoá học của tro than (II-97)

Vậy ta sẽ chọn bài phối liệu 4 cấu tử có lẫn tro than

III Quy về nguyên liệu khô đ nung 100% và tính lã nung 100% và tính l ợng trotrong clinker :

1 Nguyên lỉệu khô đã nung 100% và các modun, hệ số :

Bảng 8_Nguyên liệu khô đã nung 100%

trong đó n : hệ số lắng tro trong clinker Chọn n = 100%

A : độ tro của than A = 15,12%

B : lợng than tiêu tốn cho 1 kg clinker, kg/kgCL

Với q : nhiệt tiêu tốn để nung 1 kg clinker Chọn q = 730 kcal/kgCl

Q t l : nhiệt sinh thấp của than, kcal/kg than

).

/ ( 535

,

6678

1 6 ) 15 , 2 62 , 1 ( 26 512 , 1 246 763 ,

77

.

81

6 ) (

26 246

81

kgthan kg

W S

O H

730

kgCL kg

Vậy, t% = 1.0,1512.0,109.100% = 1.648%

IV Dựng và giải hệ phơng trình :

Gọi x1, x2, x3, x4 lần lợt là tỷ lệ của đá vôi, đất sét, quặng sắt và điatomit trongclinker Ngoài ra, xtro = t% = 1,648%.

0 ) (

0 ) (

i

i

i x S

Ta đợc hệ sau :

100 648 , 1

0 648 , 1 893 , 19 495 , 61 889

, 158 006

, 3 816 , 0

0 648 , 1 379 , 19 887

, 3 81 , 102 193

, 9 24 , 0

0 648 , 1 55 , 187 85

, 233 219

, 96 367

, 195 144

, 76

4 3 2 1

4 3

2 1

4 3

2 1

4 3

2 1

x x

x x

x x

x x

x x

x x

Giải hệ phơng trình bằng phơng pháp Gauss ta có :

x1= 72,0012% x3 = 2,29176% xtro = 1,648%

x2 = 17,5049% x4 = 6,55414%

V Tính kiểm tra :

1 Tính kiểm tra thành phần hoá của clinker :

Thay giá trị trong bảng 7 và 8 vào các công thức sau :

k k

.

k k

k k

k A x A x A x A x A x

100

648 , 1 12 , 27 55414 , 6 39 , 7 29176 , 2 14 , 4 5049 , 17 82 , 18 0012 , 72

,

0

100

.

.

k k

k F x F x F x F x F x

F

90

100

.

.

k k

k C x C x C x C x C x

C

(%) 7738

,

0

100

648 , 1 79 , 0 5049 , 17 93 , 0 0012 , 72 84 , 0 100

.

K M x M x M x

M

(%) 4392 , 0 100

5049 , 17 96 , 1 0012 , 72 12 , 0 100

k 

100

5049 , 17 22 , 1 0012 , 72 02 ,

,

2

100

.

.

k k

65 , 0 18 , 1 8 , 2

100

S

C LSF

3943 , 3

3286 , 5

8319 , 21

S MS

3 TÝnh kiÓm tra thµnh phÇn kho¸ng cña clinker :

(%).

047 , 63 3943 , 3 42 , 1 3286 , 5 72 , 6 8319 , 21 6 , 7 2401 , 66

(%).

045 , 15 2401 , 66 07 , 3 3943 , 3 07 , 1 3286 , 5 07 , 5 8319

% 100 6841 , 151

2264 , 123 36

, 5 100

55414 , 6 100 69

, 2 100

29176 , 2 100 72

, 8 100

5049 , 17 100 57

0012 , 72 100

100

100 100

100 100

100 100

100

% 100 100

100

0 4

4 0

3

3 0

2

2 0

1 1

0 1 1 1

x MKN

x MKN

x

MKN

x X

+§Êt sÐt :

% 643 , 12 6841

, 151

% 100 72 , 8

100

5049 ,

, 151

% 100 69 , 2

% 565 , 4 6841

, 151

% 100 36 , 5

2 Thµnh phÇn ho¸ cña phèi liÖu :

Thay sè ë b¶ng 1 vµo c¸c c«ng thøc sau ;

% 739 , 13 100

565 , 4 04 , 81 553 , 1 5 , 19 643 , 12 92 , 59 239

.

4 3

0 3 2

0 2 1

565 , 4 7 553 , 1 03 , 4 643 , 12 18 , 17 239

.

4 3

0 3 2

0 2 1

565 , 4 14 , 2 553 , 1 26 , 65 643 , 12 67 , 5 239

.

4 3

0 3 2

0 2 1

565 , 4 45 , 3 553 , 1 08 , 3 643 , 12 20 , 4 239 , 81 75 , 52

100

.

.

4 3

0 3 2

0 2 1

0 1 0

643 , 12 85 , 0 239 , 81 49 , 0 100

.

2 1

643 , 12 79 , 1 239 , 81 07 , 0 100

.

2 1

643 , 12 11 , 1 239 , 81 01 , 0 100

. 1 02 2

565 , 4 01 , 1 553 , 1 44 , 5 643 , 12 56 , 0 239

.

4 3

0 3 2

0 2 1

565 , 4 36 , 5 553 , 1 69 , 2 643 , 12 72 , 8 239

.

4 3

0 3 2

0 2 1

0 1 0

đều tính đợc ngay nên hệ vẫn giảibình thờng đợc bằng phơng pháp Gauss.

+ Hàm lợng pha lỏng L = 24,836 % là phù hợp cho quá trình tạo khoáng diễn

ra theo yêu cầu

+ Tít phối liệu T = 78,886 % là phù hợp

VIII Tính cờng độ của clinker :

Giả sử tổng hàm lợng kiềm có trong clinker gồm 2 loại là K2O và Na2O Giảthiết hàm lợng của chúng là nh nhau Ta có :

2

4392 , 0 2 2

k

R O K

O

Na

Suy ra K K2O 1 , 52 Na2O 0 , 2196  1 , 52 0 , 2196  0 , 5534 %

5 , 0 457 , 0 5534 , 0 85 , 0

215 , 0

l-Bảng 10_Tiêu chuẩn xi măng PCB 40 của Việt Nam

16 , 35 100

100 100

trong đó MKN0 là mất khi nung của phối liệu (%)

+ Tiêu hao đá vôi :

100

239 , 81 542 , 1 100

. 4

với X1, X2, X3, X4 là phần trăm các cấu tử trong phối liệu ở trạng thái khô

2 Tiêu hao nguyên liệu ẩm lý thuyết (trạng thái ẩm tự nhiên).

Gọi W1, W2, W3, W4 là độ ẩm tự nhiên của đá vôi, đất sét, quặng sắt và điatômit

100 253 , 1 100

0 , 217 ( / )

10 100

100 195 , 0 100

100

100 024 , 0 100

100

100 07 , 0 100

100

1 1

kgCL kg

100 253 , 1 100

100 195 , 0 100

100 024 , 0 100

100 07 , 0 100

100 292 , 1 100

100 217 , 0 100

+ Quặng sắt :

3 100

100 025 , 0 100

100 071 , 0 100

1 1

4 3 2

A A A A

K

H H H H

100

kgCl kg A

2 , 133 073 , 0 026 , 0 224 , 0 332 , 1

100 332 , 1 100

100 224 , 0 100

100 026 , 0 100

100 073 , 0 100

H

B

B

b

7 Tiêu hao than của nhà máy : nhà máy sử dụng 100% than cám 3.

+ Tiêu hao than có độ ẩm 1% để nung 1 kg clinker :

B = 0,109 (kg/kgCL)

+ Tiêu hao than có độ ẩm tự nhiên 7% :

0 , 116 ( / )

7 100

1 100 109 , 0 7 100

1 100

100 116 , 0 8 100

100

kgCL kg

8 Tiªu hao phô gia cho 1 kg clinker :

Nhµ m¸y dù kiÕn s¶n xuÊt xi m¨ng PCB 40 víi 75% clinker, 10 % phô gia l êi,

11 % phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh vµ 4 % th¹ch cao

+ Tiªu hao th¹ch cao theo lý thuyÕt cho 1 kg clinker :

0 , 053 ( / )

75

4

kgCL kg



Tiªu hao phô gia thùc tÕ kÓ c¶ Èm (5%) :

5 100

100 28

,

0

kgCL kg

20

 (c¸i)

1 kg clinker cÇn : 0,0267 (c¸i)

Phần VI : Tính cân bằng vật chất của hệ

thống lò

I Tính chọn lò nung :

1 Xác định hệ số sử dụng thời gian K:

Ta định mức thời gian dừng lò nh sau :

+ Thay gạch chịu lửa trong lò : 1 năm 2 lần :

2 * 3 ngày = 6 ngày = 144 giờ

+ Đại tu, trung tu lò : 15 ngày = 360 giờ

+ Tiểu tu, kiểm tra sản xuất : 1 giờ/ ngày

[365 – (15+6) 1 giờ = 344 giờ = 14 ngày

Tổng số ngày dừng lò trong năm : 6 + 15 + 14 = 35 ngày

Năng suất nhà máy theo clinker trong 1 năm khi coi thạch cao là tổn hao mấtmát:

6

100

) 21 100 (

4 , 1

, 0 365

10 106 ,

% 100 921 , 3351

921 , 3351 3800

% 100



G

G G

3 Xác định kích thớc của lò quay nung clinker :

Lò nung clinker hiện đại có hệ thống Calciner thì năng suất riêng của lò vàokhoảng 85 185 (kgCl/ m3.h) Ta chọn năng suất riêng của lò là 140 (kgCl/ m3

Giải phơng trình ta đợc : D  4,521594 (m) Suy ra L = 70,43188 (m)

Vậy ta chọn lò có đờng kính D = 4,55 (m) và chiều dài L = 71 (m)

4 Bảng tổng hợp tiêu hao nguyên, nhiên, vật liệu cho 1 tấn clinker : (Giả

thiết thạch cao và phụ gia tổn thất không đáng kể)

Bảng 11_(Lấy tiêu hao riêng cho 1 kg clinker nhân với lợng clinker sản xuất ratrong 1 giờ là 158,333 tấn/giờ đợc tiêu hao trong 1 giờ, từ đó suy ra tiêu haotrong 1 ngày và 1 năm)

Danh mục Mức tiêu hao

(tấn / tấnCL)

Mức tiêu haoTấn / giờ Tấn / ngày Tấn / năm

II Tính quá trình cháy nhiên liệu :

Bảng 12_Quá trình cháy 100 kg than

100 4 , 22 87481 ,

NÕu kh«ng khÝ Èm, lîng kh«ng khÝ thùc tÕ cÇn :

) / ( 64899 , 8 4331 , 8 ).

16 0016 , 0 1 ( ).

0016 , 0 1

4 , 22 48025 ,

) / ( 01505 , 0 100

4 , 22 06719 ,

) / ( 39768 , 0 21589 , 0 100

4 , 22 81156 ,

) / ( 66883 , 6 4331 , 8 79 , 0 100

4 , 22 02982 ,

) / ( 23099 , 0 ) 33313 , 7 4331 , 8 (

21 ,

% 100 76413 , 8

45158 , 1

% 100

% 100 76413 , 8

39768 , 0

% 100