Thiết kế khu nung nhà máy sản xuất clinker PCB 40 (thuyết minh)

Thiết kế định hình dây chuyền công nghệ khu nung nhà máy sản xuất clinker xi măng Portland PCB 40 với năng suất 2,5 triệu tấnnăm Chương 1: Tổng Quan Về Tình Hình Phát Triển Của Công Nghiệp Sản Xuất Xi Măng Chương 2: Khái Niệm Chung Về Xi Măng PCB Chương 3: Tổng Quan Về Nơi Xây Dựng Nhà Máy Và Lựa Chọn Công Nghệ Sản Xuất Xi Măng PCB40 Phần 2: Tính Toán Hỗn Hợp Phối Liệu Chương 4: Tính Toán Cân Bằng Vật Chất Cho Nhà Máy Chương 5: Sơ Lược Về Khai Thác Đất Sét Chương 6: Sơ Lược Về Khai Thác Đá Vôi Chương 7: Sơ Lược Về Khai Thác Laterit Chương 8: Sơ Lược Về Công Nghệ Sấy Nghiền Bột Phối Liệu Chương 9: Công Nghệ Phân Xưỡng Nung Clinker Chương 10: Sơ Lược Về Quy Trình Đóng Bao Chương 11: Sơ Lược Về Các Chỉ Tiêu Kinh Tế

Lời Cảm Ơn:

Qua những năm học tại trường Đại học Bách Khoa Tp Hồ Chí Minh, được sự giúp

đỡ của các thấy cô và bạn bè trong trường mà đặc biệt là các thấy cô trong bộ môn Vật liệu và Cấu kiện xây dựng đã dìu dắt em từ bài học cơ bản về vật liệu xây dựng đầu tiên, qua từng đồ án môn học trong chương trình học, qua những chuyên đề hữu ích… Với sự tận tụy của thầy cô, qua từng bài học hôm nay em đã làm được luận văn tốt nghiệp này Em xin gởi đến thầy cô mà đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn Vật liệu

và Cấu kiện xây dựng lời cảm ơn chân thành

Qua đây, em cũng xin gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Thành đã tận tình hướng dẫn em từng bước để hoàn thành luận văn tốt nghiệp này

Trong luận văn này, tuy em đã cố gắng hết sức nhưng không thể tránh khỏi các thiếu sót em mong thầy cô có thể hướng dẫn thêm về những thiếu sót đó của em

Một lần nữa em chân thành cám ơn thầy cô đã tận tình hướng dẫn em trong những năm qua học tại trường

Chúc thầy cô sức khỏe để có thể dìu dắt thêm nhiều thế hệ sinh viên hơn nữa

Đề tài luận văn em xin trình bày là:

Thiết kế định hình dây chuyền công nghệ khu nung nhà máy sản xuất clinker xi

măng Portland PCB 40 với năng suất 2,5 triệu tấn/năm.

Tp Hcm tháng 12 năm 2007

Sinh viên:

Tạ Thanh Tâm

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

Nhận xét của giáo viên phản biện:

Lời Nói Đầu:

Từ xa xưa người ta đã biết sử dụng các loại đất đá có khả năng kết dính như: đất sét,

đất bùn, đá vôi, thạch cao,… như một loại chất kết dính để liên kết các thành phần gạch đá lại với nhau thành khối để xây dựng nhà cửa

Khi con người phát hiện ra xi măng năm 1750 nhưng loại xi măng này chưa hoàn chỉnh Sau nhiều năm phát triển và hình thành, công nghệ sản xuất xi măng đã không ngừng phát triển, với nhiều phát minh các loại xi măng khác nhau có tính chất khác nhau Mặc khác, chất lượng của xi măng cũng như độ bền vững của đá xi măng sau khi rắn chắc không ngừng được cải thiện và cho đến hiện tại xi măng vẫn còn là một loại chất kết dính chưa thể thay thế hoàn toàn vì chất lượng tương đối tốt, dể thi công,

mà đặt biệt là giá thành rẻ hơn các loại chất kết dính mới phát minh sau này

Xi măng hiện là chất kết dính rất quang trọng trong xây dựng Công nghệ sản xuất

xi măng đã có nhiều tiến bộ trên thế giới với bằng chứng là có rất nhiều chủng loại hiện được sản xuất như: PC, PCB, PCS, PCHS, OPC…Các chủng loại trên có các tính chất khác nhau cho các mục đích xây dựng khác nhau

• PC: viết tắt của chữ Portland Cement: xi măng portland.

• PCB: Portland Cement Blended: xi măng portland hỗn hợp (có pha trộn thêm

phụ gia họat tính, phụ gia trơ)

Với tốc độ đô thị hóa như hiện nay của Thành Phố Hồ Chí Minh mà đặc biệt các quận vùng ven thành phố như Q9,Q2,Q12,… các tỉnh lân cận như Bình Dương,Bà Rịa Vũng Tàu và các tỉnh Đồng Bằng Sông Cửu Long cùng với chủ trương công nghiệp hóa đất nước của nhà nước và Đảng ta thì chúng ta cần phải hoàn chỉnh hạ tầng cơ sở như: đường sá,điện nước,cầu cống…vì vậy, nhu cầu sử dụng xi măng trong xây dựng ngày càng cao cho nên rất cần thiết phải có nhiều nhà máy sản xuất xi măng để đáp ứng nhu cầu đó.Với nhiều chủng loại xi măng như thế nhưng thông dụng nhất và có khả năng vượt trội hơn hẵn phải kể đến xi măng PCB (còn gọi là xi măng Portland hỗn hợp) Bởi vì xi măng PCB có một lượng khá cao phụ gia hoạt tính thủy lực điều này làm cho vữa xi măng PCB dẽo hơn, và sau khi đóng rắn có tính chịu nước cao hơn PC

Qua những nhu cầu như thế cùng với tính năng nổi bật của xi măng PCB nên việc xây dựng một nhà máy xi măng là việc rất cần thiết hiện nay nhằm đáp ứng các nhu cầu đã nêu trên

Chương 1: Tổng Quan Về Tình Hình Phát Triển Của

Công Nghiệp Sản Xuất Xi Măng:

A Nhu cầu sử dụng xi măng trên thế giới:

Năm 2002, nhu cầu xi măng toàn thế giới đạt 1,7 tỉ tấn

Năm 2004, là 2,16 tỉ tấn

Nhu cầu xi măng toàn thế giới năm 2020 (dự kiến) là 3,06 tỉ tấn (riêng như cầu các nước đang phát triển sẽ chiếm 84%).

Đến 2004, toàn thế giới có 163 nước sản xuất xi măng với 1655 nhà máy và 344 cơ

sở nghiền xi măng với tổng công suất là 2,1 tỉ tấn với gần 900.000 người làm việc.Nhu cầu xi măng từ nay đền năm 2020, tăng hằng năm là 3,6%/năm (nhu cầu ở các nước đang phát triển tăng 4,3%/năm, riêng Châu Á 5%, các nước phát triển chỉ tăng 1%)

B Nhu cầu sử dụng xi măng tại Việt Nam:

Nước ta hiện đang trong giai đoạn phát triển mạnh mẽ trong mọi lĩnh vực kinh tế xã hội, trong đó lĩnh vực xây dựng được coi là phát triển nhanh nhất, mạnh về quy mô lẫn tốc độ Theo các số liệu thống kê qua các năm cho thấy lượng xi măng tiêu thụ hằng năm luôn tăng cụ thể là từ năm 1991 ÷ 1997 thì tốc độ phát triển 15 ÷ 18% Năm

1999 tăng 16,2%; năm 2000 tăng 16,5% Mới đây nhất từ đầu năm 2005 đến nay theo Trưởng phòng Thị trường Tổng công ty xi măng Việt Nam (VNCC) Nguyễn Anh Quân cho biết, từ đầu năm đến nay, VNCC tiêu thụ khoảng 4 triệu tấn xi măng, đạt 35% mức kế hoạch năm, tăng 7% so cùng kỳ năm ngoái, trung bình tiêu thụ từ 36 đến

37 nghìn tấn/ngày và có dự đoán sẽ tiếp tục tăng trong những năm sau

Năm 2011 (dự báo) nhu cầu tiêu thụ 50 triệu tấn xi măng (tăng xấp xỉ 10%)

Năm 2015 là 64 triệu tấn (bình quân 650kg/người)

- Xi măng Việt Nam phải đương đầu với sức ép về khả năng cạnh tranh gay gắt không những giữa các Doanh nghiệp trong nước, các liên doanh mà cả với các nguồn xi măng nhập khẩu từ phía các nước thành viên ASEAN, Trung Quốc

- Giai đoạn 2007 ÷ 2011 là thời kỳ hội nhập đầy đủ vào khu vực mậu dịch tự do ASEAN (AFTA) và WTO, cạnh tranh sẽ gay gắt hơn, đòi hỏi tính chuyên nghiệp cao hơn trên một sân chơi bình đẳng và thực sự khẳng định vị thế cạnh tranh của mỗi thành viên

- Giá xăng dầu, than dự kiến sẽ tiếp tục tăng, chi phí vận tải Quốc tế tăng, chi phí nguyên liệu đầu vào có nguồn gốc nhập khẩu cũng sẽ tăng theo, hệ quả là giá thành xi măng tăng trong khi giá bán phải tính tới khả năng cạnh tranh với các nước khác trong khu vực

- Dự báo mức tăng thêm trong cung ứng xi măng cả nước trong giai đoạn từ 2007 đến 2011 bình quân mỗi năm tăng 8,3 triệu tấn/năm Nhu cầu cả nước dự báo tăng bình quân 3,5 triệu tấn/năm Năm 2010 ÷ 2012, sản lượng xi măng trong nước sẽ đạt trên 60 triệu tấn, cung sẽ vượt cầu khoảng 10 ÷ 12 triệu tấn Năm

2010, Việt Nam sẽ trở thành nước có công suất và sản lượng xi măng lớn nhất trong khối các nước ASEAN

DỰ BÁO CUNG CẦU XI MĂNG CẢ NƯỚC GIAI ĐOẠN 2007 ÷ 2011

Năng lực sản xuất trong nước Triệu tấn 26,9 34,2 44,8 51,8 57,2

Thừa (+), thiếu (-) Triệu tấn -9,2 -5,8 0,4 2,4 7,2

(Nguồn: Quyết định số 108/2005/QĐ-TTg ngày 16/05/2005 của Chính phủ v/v phê duyệt quy hoạch phát triển ngành xi măng đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020)

Theo số liệu thống kê như trên ta thấy rằng sản lượng, tiêu thụ tăng hằng năm,

những năm đầu lúc nào cầu cũng vượt cung nên chúng ta năm nào cũng phải nhập khẩu xi măng vì thế chính phủ đã phê duyệt quy hoạch phát triển ngành xi măng để Việt Nam từ một nước nhập khẩu xi măng thành một nước xuất khẩu xi măng nhất là

ta có thể xuất sang các nước trong khu vực đang có tình hình phát triển hạ tầng cơ sở cao như Lào và Campuchia

Nhằm đáp ứng nhu cầu đó thì việc xây dựng nhà máy sản xuất xi măng là một tất yếu Một trong các loại xi măng phổ biến hiện nay là xi măng Porland hỗn hợp còn gọi là PCB, nó đươc cải tiến từ xi măng Porland với các thành phần là: clinker nghiền mịn với phụ gia thạch cao (3 ÷ 5%) và phụ gia thủy puzzoland ( 20 ÷ 40%) với phụ gia thủy puzzoland này làm cho xi măng PCB có tính bền nước hơn PC nên rất được

ưa chuộng trong các đất nước nhiệt đới ẩm quanh năm như nước ta

Năm

Chương 2: Khái Niệm Chung Về Xi Măng PCB:

Khái niệm cơ bản về xi măng PCB:

Xi măng Porland là chất kết dính vô cơ rắn trong môi trường nước, chứa

khoảng 70 ÷ 80% silicat canxi Nó là sản phẩm nghiền mịn của clinker với phụ gia thạch cao (3 ÷ 5%)

Mặc dù mới được sản xuất từ đầu thế kỉ 19, nhưng do có những ưu điểm nổi bật (cường độ cao, rắn nhanh,… giá thành rẻ) nên xi măng Porland đã trở thành chất kết dính quang trọng nhất trong xây dựng cơ bản.

Như đã nói ở trên xi măng PCB có khả năng quang trọng là bền nước và tăng

độ bền theo thời gian, các tính chất này có được là do trong xi măng PCB có thành phần phụ gia puzzoland có các SiO2* và Al2O3* phản ứng với các sản phẩm của quá trình hydrat hóa mà chủ yếu là Ca(OH)2 tạo thành hợp chất có tính bền nước theo phương trình phản ứng sau:

ySiO2* + xCa(OH)2 + (z-x)H2O xCaO.ySiO2.zH2O

nAl2O3* + mCa(OH)2 + (p-m)H2O mCaO.nSiO2.pH2O

xCaO.ySiO2.zH2O và mCaO.nSiO2.pH2O là các hợp chất cao phân tử bền trong môi trường nước

Như vậy, ta đã thấy rõ PCB khác so với PC chủ yếu ở giai đoạn nghiền clinker thành xi măng còn về quá trình sản xuất ra clinker là giống nhau

Tính chất kỹ thuật của xi măng PCB:

Xi măng PCB có các tiêu chí kỹ thuật như sau:

(TCVN 6260:1997)Cường độ nén:

3 ngày + 45 phút

28 ngày ± 8 giờ

1430

1840Thời gian ninh kết (phút):

Bắt đầu không sớm hơn:

Kết thúc không muộn hơn:

45600

Độ nghiền mịn:

Phần trên sàn 0,08mm; không lớn hơn (%)

Bề mặt riêng (phương pháp Blaine) không nhỏ

hơn (cm2/g)

122700

Độ ổn định thể tích theo phương pháp Lơ sa tơ

liê không lớn hơn (mm)

10

Nguyên liệu sản xuất xi măng PCB:

Muốn sản xuất ra xi măng chúng ta cần thành phần nguyên liệu chính là đất sét, đá vôi nghiền mịn sau đó nung đến nhiệt độ kết khối để thành clinker Sau đó đem nghiền mịn clinker với một lượng nhỏ đá vôi để tạo thành xi măng PC Cho thêm phụ gia hoạt tính từ 10 ÷ 15% thành xi măng PCB Ngoài ra, còn có các phụ gia trơ < 10% nhằm tăng hàm lượng xi măng

Đá vôi trong tự nhiên vôi tồn tại ở dưới dạng rắn gọi là đá vôi với thành phần chủ yếu

Khoáng sét tồn tại trong tự nhiên với 3 dạng:

• Kaolinite Al2O32SiO2.2H2O _ Al4[Si4O10] [OH]8

• Montmorillonit: 2[Al2O3.4Sio2.H2O]nH2O _ Al4[Si8O20][OH]4.nH2O

• Illite K2Al4[Al2Si6O20][OH]4

Dùng để sản xuất xi măng thì cần khoáng sét không lẫn kiềm và SiO2 > 58%

Các oxyt chính của clinker xi măng porland:

• Cao: (chiếm 40 ÷ 60%) về cơ bản nó phản ứng với các oxit SiO2, Al2O3, Fe2O3

để tạo thành những khoáng chính của clinker, nếu nó nằm ở trạng thái tự do với điều kiện nung nhiệt độ cao chuyển thành CaO quá già phản ứng hydrat với nước rất chậm, sau khi vữa xi măng đã đóng rắn lúc đó CaO mới bắt đầu phản ứng với nước tạo thành Ca(OH)2: nở thể tích gây tác hại không ổn định thể tích của xi măng, phá vỡ cấu kiện xây dựng, clinker chứa nhiều CaO tạo thành nhiều

có nhiều CaO quá trong clinker sẽ gây cho xi măng kém bền trong môi trường nước và các môi trường xăm thực khác → cần khống chế hàm lượng CaO vừa đủ

• SiO2: (chiếm 21 ÷ 24%) tác dụng chủ yếu với CaO để tạo thành khoáng silicat canxi (C3S và C2S) nếu quá nhiều SiO2 thì khoáng C2s sẽ tăng lên xi măng đóng rắn chậm nhưng thời gian lâu dài nó sẽ phát triển cường độ và đảm bảo mác xi măng Đặc biệt, nhiều SiO2 xi măng có độ bền vĩnh cữu cao trong môi trường xăm thực

• Al2O3: (chiếm 4 ÷ 7%) chủ yếu phản ứng với CaO và Fe2O3 tạo khoáng họ aluminat caxi và alumopherit canxi Xi măng chứa nhiều Al2O3 thì ninh kết, đóng rắn nhanh nhưng tỏa nhiều nhiệt và kém bền trong môi trường sunfat và nước biển → ít dùng trong thi công bê tong khối lớn, các công trình thủy lợi, thủy điện…

• Fe2O3: (chiếm 2 ÷ 4%) làm giảm nhiệt độ pha lỏng, tác dụng với CaO tạo thành alumopherit canxi làm cho xi măng bền trong môi trường xăm thực của nước biển và sunfat, tỏa ít nhiệt

với nước Nhiều MgO sẽ làm cho xi măng không ổn định thể tích, gây rạn nứt cấu kiện

• R2O: có được là do kiềm trong đất sét đưa vào, ở nhiệt độ cao một phần chúng thăng hoa bay theo bụi, một phần tan trong pha lỏng tạo thủy tinh hay tham gia phản ứng tạo khoáng chứa kiềm của C3A và C2S Nếu trong clinker có nhiều kiềm sê làm cho xi măng giảm cường độ, gây mất ổn định thể tích

Đăc trưng thành phần của clinker xi măng porland:

Các oxit chính trên phản ứng tạo nên các loại khoáng chính trong clinker xi măng.Clinker xi măng porland là một hỗn hợp nhiều khoáng khác nhau tạo thành, clinker thường ở dạng hạt có đường kính 10 ÷ 40 mm, cấu trúc phức tạp (có nhiều khoáng ở dạng tinh thể và một số khoáng ở dạng vô định hình) Chất lượng của clinker phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hóa học và công nghệ sản xuất Tính chất của xi măng do chất lượng của clinker quyết định Trong đó, có các khoáng chính cần chú ý như: Alite, Belite, Celite, Aluminate…

khoảng từ 45 ÷ 60% Là khoáng cho cường độ cao nhất nhưng nếu hàm lượng cao thì khó nung luyện vì nhiệt độ kết khối của alite cao Là hỗn hợp nhiều khoáng mà khoáng chủ yếu là C3S Ngoài ra, Alite còn có chứa 4% C3A, một hàm lượng nhỏ MgO cháy tạo thành dung dịch rắn Alite có thể kết tinh ở 6 dạng thù hình khác nhau Trong clinker tinh thể alite thường có hình 6 cạnh hoăc hình chữ nhật với kích thước 3 ÷ 20μk Alite là khoáng quang trọng nhất của clinker, nó quyết định cường độ và các tính chất khác của xi măng Xi măng mác cao là xi măng alite

chiếm khoảng từ 20 ÷ 30% khối lượng clinker Trong khoảng nhiệt độ từ nhiệt

độ thường đến 15000C belite tồn tại ở nhiều dạng hình thù khác nhau gồm có: α-C2S; α’-C2S (trong đó có hai dạng là: α’

L-C2S và α’

H –C2S); β-C2S (trong đó có

βH-C2S và βL-C2S); và γ-C2S Trong đó đáng chú ý nhất là γ-C2S không có khả năng kết dính và không có khả năng hydrat hóa → không tạo nên được cường

độ cho xi măng sau này khi đóng rắn, do đó trong sản xuất clinker người ta phải hạn chế sự tạo thành γ-C2S bằng cách làm nguội nhanh clinker sau khi nung Belite có cấu trúc dạng hạt đặc tròn, kích thước 20 ÷ 50μK Belite đóng rắn chậm hơn alite nhưng cường độ sẽ tăng dần theo thời gian, là khoáng bền trong môi trường xăm thực

khối lượng riêng nặng nhất, cường độ phát triển thấp nhất trong 4 khoáng, tốc

độ đóng rắn nhanh ( nhưng nhỏ hơn alite), khoáng bền trong môi trường xăm thực, nó đóng vai trò trong nung luyện vì nó giúp hạ thấp nhiệt độ kết khối khi nung

đóng rắn nhanh nhất, tỏa nhiều nhiệt nhất, cường độ không cao

Ngoài ra còn có các hợp chất khác như:

• Hợp chất trung gian (chất đệm): là những hợp chất nằm xen kẽ giữa các tinh thể alite và belite Thành phần chủ yếu là các khoáng: alunminate canxi và alumoferite canxi khi nung ở nhiệt độ cao sẽ tạo thành pha lõng

• Hợp chất chứa kiềm: Tồn tại trong clinker xi măng dưới dạng một sản phẩm thay thế của C2S; một phân tử CaO được thay bằng một phân tử K2O Hợp chất kiềm trong quá trình đóng rắn gây trương nở thể tích làm cho kết cấu xi măng không ổn định → cần khống chế hàm lượng kiềm <1%.

• CaO tự do: có được là trong quá trình nung t >1450oC → vôi già lửa → khó hấp thu nước vì có cấu trúc mạng tinh thể khó hydrat hóa Khi tiếp xúc với nước chưa phản ứng liền thời gian sao phản ứng → trương nở thể tích → gây nức cho cấu kiện Vì vậy trong xi măng cần khồng chế lượng vôi tự do là < 1%

sau:

Phân loại clinker xi măng:

Clinker xi măng có hai nhóm chính là nhóm khoáng silicat (C3S, C2S) và nhóm nóng chảy (C3A và C4AF) vì thế ta có thể phân loại clinker theo 2 nhóm khoáng như sao:

 Phân loại clinker theo nhóm khoáng silicat:

%C3A %C4AF

 Ngoài ra còn có nhiều loại clinker xi măng khác như:

- Xi măng cho bê tông mặt đường (C3A < 8%)

- Xi măng bền sunfat (C3S + C3A < 58%, C3A < 5%)

- Xi măng cho bê tông khối lớn (C3A< 8%, C4AF > 15%)

- Xi măng trắng, xi măng màu (Fe2O3 < 1%),

Những yếu tố ảnh hưởng quá trình nung luyện và chất lượng clinker xi măng:

Nếu hàm lượng CaO cao → tít phối liệu lớn, hệ số bão hòa KH lớn → CaO kết hợp với tất cả các oxýt để tạo những khoáng cần thiết đòi hỏi nhiệt độ nung luyện của

lò cao → ảnh hưởng đến thiết bị, độ bền của lò

Nếu hàm lượng SiO2 cao, khoáng silicat C3S, C2S nhiều → pha lỏng nhiều →

sự kết khối của phối liệu khó khăn

Al3O3 thể hiện qua chỉ số p; p tăng thì Al3O3 tăng Fe2O3 giảm → pha lỏng ít →

độ nhớt pha lỏng lớn → C3S3 khó tạo thành → dư nhiều CaO* → làm giảm chất lượng

p (1,2 ÷ 1,8) chú ý nếu p < 1,4: thì ta có xi măng bền sunfat

Độ mịn phối mịn phối liệu có liên quan chặc chẽ đến phản ứng quá trình tạo clinker khi nung luyện vì khi phối liệu có độ mịn càng cao thì động học phản ứng tạo clinker càng dễ dàng và càng nhanh → chất lượng clinker càng tốt

Độ mịn phối liệu 5 ÷ 7% sót lại trên sàn 4900 lỗ/cm2, kích thước hạt phối liệu < 100μm, phối liệu to → quá trình kết khối khó khăn.

Nhiệt độ nung và thời gian nung có một ý nghĩa hết sức quang trọng đối với chất lượng clinker

Thời gian nung trong zone kết khối với nhiệt độ từ 1300 ÷ 1450oC, thời gian nung 20

÷ 30 phút đủ để tạo thành clinker Nếu nhiệt độ thấp, thời gian nung vật liệu trong zone kết khối ngắn → quá trình tạo khoáng xãy ra không hoàn toàn và sẽ có nhiều CaO* Ngược lại, nếu nung ở nhiệt độ cao và thời gian nung trong zone kết khối lâu thì sẽ có một số khoáng bị nhiệt độ làm phân hũy lại→ clinker ra lò sẽ có độ sít đặc cao → khó nghiền thành xi măng → ảnh hưởng đến năng suất và máy nghiền

Chế độ vận hành lò

Phương pháp sản xuất

Chế độ làm lạnh

Loại nguyên liệu sản xuất

Chương 3: Tổng Quan Về Nơi Xây Dựng Nhà Máy Và Lựa Chọn Công Nghệ Sản Xuất Xi Măng PCB40:

A.Địa điểm xây dựng nhà máy:

Địa điểm đặt nhà máy cần có các tiêu chuẩn sau:

Gần nguồn nguyên liệu

Gần nguồn tiêu thụ

Xa khu dân cư nhằm đảm bảo vệ sinh môi trường

Giao thông thuận lợi

Đảm bảo cơ sở hạ tầng kỹ thuật vững chắc như điện, nước, an ninh…

Tuy nhiên để đáp ứng tối ưu các tiêu chuẩn này thì rất khó vì thế ta lựa chọn vài tiêu chuẩn cần thiết nhất

Dựa vào những điều kiện trên và dựa vào đặc điểm loại xi măng PCB nhà máy sẽ sản xuất, phục vụ trong xây dựng dân dụng nên chúng ta sẽ xây dựng nhà máy tại Quãng Bình vì ở đó có nhiều thuận lợi như:

• Theo khảo sát, Quảng Bình là tỉnh có nguồn nguyên liệu dồi dào để phát triển công nghiệp xi măng với trữ lượng đá vôi 1,5 tỷ m3, sét 360 triệu m3 Nếu mỗi năm Quảng Bình sản xuất 10 triệu tấn xi măng, thì nguồn nguyên liệu này đủ cung cấp khoảng từ 120 đến 130 năm Chất lượng nguyên liệu làm xi măng ở đây vào loại tốt, sản phẩm xi măng Sông Gianh tuy mới ra đời nhưng đã được

sử dụng cho các công trình lớn

• Với lợi thế mà thiên nhiên ban tặng, thời gian gần đây, Quảng Bình đã nỗ lực trong việc quy hoạch, phát triển công nghiệp xi măng trở thành một trong

những địa phương sản xuất xi măng lớn của cả nước

• Ngoài ra, việc sản xuất xi măng của Quảng Bình còn có lợi thế về giao thông thuận lợi, như có cảng nước sâu Hòn La, quốc lộ 1A, đường xuyên Á, đường sắt Ðây là lợi thế quan trọng để các nhà đầu tư lựa chọn đầu tư phát triển xi măng thị trường các vùng còn thiếu xi măng, nhất là khu vực các tỉnh Trung Trung Bộ

công nghệ lò đứng, sản xuất ít, và bị ô nhiễm môi trường, đến năm 2005, Nhà máy xi măng Sông Gianh, công suất 1,4 triệu tấn/năm chính thức đi vào hoạt động, hiện đang xúc tiến đầu tư giai đoạn 2, nâng công suất lên gấp hai lần Nhà máy xi măng Thanh Hà, công suất 4 triệu tấn/năm đang trong quá trình chuẩn bị đầu tư giai đoạn 1; một số dự án đầu tư khác đang trong quá trình tìm hiểu

nhà máy, trong đó có hai nhà máy chuyển đổi từ lò đứng sang lò quay với công suất khoảng 3,1 triệu tấn; năm 2015 trở đi, có sáu nhà máy với công suất

khoảng 7 ÷ 8 triệu tấn/năm Với tiềm năng và lợi thế Quảng Bình có thể điều chỉnh quy hoạch, sản xuất ổn định 10 triệu tấn xi măng và clinker vào năm

2015 Các nhà máy xi măng khi đi vào hoạt động ổn định sẽ đóng góp cân đối nhu cầu clinker và xi măng cho đất nước; đồng thời góp phần phát triển kinh tế của tỉnh, nộp ngân sách hàng trăm tỷ đồng/năm, giải quyết việc làm cho hàng nghìn lao động và phát triển các dịch vụ vận tải, xếp dỡ

Vị trí địa lý:

Tỉnh Quãng Bình nằm ở Bắc Trung Bộ, Việt Nam, với diện tích tự nhiên 8037,6

km2, dân số theo khảo sát năm 2004 là 829800 người

Tọa độ địa lý ở phần đất liền là

Điểm cực Bắc là 18005’12” vĩ độ Bắc

Điểm cực Nam là 17005’02” vĩ độ BắcĐiểm cực Đông là 106059’37” kinh độ ĐôngĐiểm cực Tây là 105036’55” kinh độ ĐôngTỉnh có bờ biển dài 116,04 km ở phía Đông và có chung biên giới với Lào

201,87km ở phía Tây thuận lợi cho xuất khẩu bằng đường bộ

Có cảng Hàng La, quốc lộ 1A và đường Hồ Chí Minh, đường sắt Bắc Nam, quốc lộ

12 và tỉnh lộ 20, 16 chạy từ Đông sang Tây qua cửa khẩu quốc tế Cha Lo và một số cửa khẩu phụ khác nối liền với CHDCND Lào

Đia hình:

Địa hình tỉnh Quãng Bình hẹp và dốc từ phía tây sang phía đông Có vùng núi cao, vùng đồi và trung du Địa chất ổn định, vững chắc

Khí hậu thủy văn:

Quãng Bình nằm ở khu vực nhiệt đới gió mùa và luôn bị tác động bởi khí hậu của phía Bắc và phía Nam và được chia làm hai mùa rõ rệt:

Mùa mưa từ tháng 9 đến tháng 3 năm sau Lượng mưa trong năm trung bình từ 2000

÷ 2300 mm Thời gian mưa tập trung vào tháng 9, 10 và 11

Mùa khô từ tháng 4 đến tháng 8, với nhiệt độ trung bình vào khoảng 24 ÷ 250C Ba tháng có nhiệt độ cao nhất là 6, 7 và 8

Tài nguyên nước:

Tỉnh Quãng Bình có hệ thống sông suối khá lớn với mật độ 0,8 ÷ 1,1km/km2.Có năm sông chính là sông Roòm, sông Gianh, sông Lý Hòa, sông Dinh và sông Nhật

Lệ Có các trục lộ giao thông quang trọng như: quốc lộ 1, quốc lộ 13, đường sắt Bắc Nam, tuyến đường Xuyên Á

Tài nguyên khoáng sản:

Quãng Bình có nhiều khoáng sản như vàng, sắt, titan, pyrit, chì, kẽm… và một

số khoáng sản phi kim loại như cao lanh, cát thạch anh, đá vôi, đá mable, đá granit, trong đó đá vôi và cao lanh có trữ lượng lớn

Dân số:

Quãng Bình có dân số 829800 người, trong đó nguồn lao động khoảng 433618 chiếm khoảng 52,26% Về chất lượng lao động theo điều tra dân số thời điểm

1/4/1999 có 10720 người có trình độ từ cao đẳng trở lên, trong đó có 4676 cao đẳng,

6042 đại học và trên đại học Lực lượng lao động qua đào tạo gần 33000 người chiếm 8% dân số

B.Lựa chọn công nghệ sản xuất cho nhà máy:

Trên thế giớ hiện nay tồn tại hai phương pháp sản xuất xi măng là sản xuất xi măng theo phương pháp khô và sản xuất xi măng theo phương pháp ướt với các đặc tính và

ưu khuyết điểm như sau:

Dựa vào bảng so sánh trên cho ta thấy mỗi phương pháp có các ưu và khuyết điểm khác nhau, không có phương pháp nào hoàn toàn vượt trội hơn Tuy phương pháp ướt cho sự đồng nhất phối liệu cao hơn phương pháp khô nhờ nguyên liệu vào lò dưới dạng huyền phù nhưng lại tiêu tốn rất nhiều nhiên liệu cho quá trình nung.

Phương pháp khô thích hợp với đá vôi và đất sét có độ ẩm thấp (10 ÷ 15%), thành phần và cấu trúc đồng nhất Chi phí nhiên liệu trong phương pháp khô ít hơn phương pháp ướt từ 1,5 ÷ 2 lần

Phương pháp ướt sữ dụng cho những nguyên liệu mềm và có độ ẩm lớn (đá phấn, đất sét) Đất sét được máy khuấy tạo huyền phù sét, đá vôi đập nhỏ rồi cho vào nghiền chung với đất sét ở trạng thái lỏng (lượng nước chiếm khoảng 35 ÷ 45%) trong máy nghiền bi cho đến độ mịn yêu cầu (lượng sót lại trên sàng No 008 là 8 ÷ 10%) Từ máy nghiền bi hỗn hợp được bơm vào bể bùn để kiểm tra và điều chỉnh thành phần trước khi đưa vào lò nung

Nếu sản xuất xi măng làm theo phương pháp ướt sẽ tiêu hao nhiên liệu và chi phí khá cao Trong phương pháp ướt, việc nghiền các thành phần nguyên liệu và làm đồng nhất chúng tiến hành trong nước Nước sẽ bay hơi đi, bởi vì nung clinke diễn ra ở nhiệt độ nung kết 1350 ÷ 16500C Để nước bay hơi phải cần tới trên 30% chi phí nhiên liệu Phương pháp ướt đã thịnh hành nhiều năm cho tới đầu những năm 1930

Tuy nhiên, ngày nay tình hình đã hoàn toàn khác Phương pháp khô tiên tiến đã đạt đến sự hoàn thiện Không phải ngẫu nhiên mà nhiều nước đã hoàn toàn chuyển sang công nghệ khô Các nhà máy xi măng ở nhiều nước trên thế giới có thiết bị hiện đại công suất lớn, điều khiển các quá trình công nghệ bằng máy tính Bởi vậy, cho phép tiết kiệm được trên 30% các chi phí cho việc chuẩn bị nguyên liệu và cho ra sản phẩm, hầu như giảm được 2 lần suất tiêu hao nhiên liệu, điện năng Lò nung phương pháp khô công suất 3000 tấn/ngày đã trở nên thông dụng, còn mức kỷ lục có nhà máy đã đạt tới công suất 12 triệu tấn xi măng/năm

Đặc biệt, sản xuất xi măng ở Việt Nam đã có bước nhảy vọt trong việc giảm định mức tiêu hao năng lượng Trước đây, sản xuất 1 tấn clinhker đối với phương pháp ướt phải tiêu tốn 350 kg than, nay giảm chỉ còn 150 kg (đối với các nhà máy xi măng lớn sản xuất theo phương pháp khô); mức tiêu hao điện từ 145 ÷ 165 KWh/tấn xuống còn

95 ÷ 110 KWh/tấn (xi măng Hải Phòng và Bỉm Sơn cũ) Suất đầu tư cho 1 tấn xi

măng từ 220 USD/tấn (xi măng Sao Mai) giảm dần xuống còn 144 USD/tấn (xi măng Sông Gianh) và chỉ còn 125 ÷ 130 USD/tấn hiện nay (xi măng Thăng Long, Hạ Long, Cẩm Phả) Các nhà máy xi măng lò quay hiện đều đã phát huy tối đa công suất, có nhà máy còn vượt công suất từ 30 ÷ 50% (xi măng Chinfon Hải Phòng, Hoàng Thạch,

Hà Tiên 1) và sản xuất, kinh doanh có lãi (trừ xi măng Hoàng Mai vẫn còn lỗ theo kế hoạch vì mới vận hành)

Các chỉ tiêu KTKT của nhà máy thuộc loại tiên tiến hiện nay Cụ thể:

+ Sử dụng 100 % than cám antraxit có chất bốc £ 8%

+ Tiêu tốn nhiệt năng: £ 820 Kcal/kg clinker

+ Tiêu tốn điện năng £ 97KWh/tấn xi măng

+ Nồng độ bụi trong khí thải sau các thiết bị lọc bụi £ 50mg/Nm3

+ Các thành phần SO2, NOx, CO… trong khí thải của lò nung clinker được khống chế chặt chẽ theo tiêu chuẳn của Việt Nam và quốc tế

Do vậy, ta chọn sản xuất xi măng theo phương pháp khô vì chúng ta cần các ưu điểm của phương pháp này là chi phí nhiên liệu sẽ giãm do đó tạo được lợi thế cạnh tranh cho sản phẩm

C Giới thiệu sơ lược sơ đồ công nghệ lò quay theo phương pháp khô:

1 Drill = khoan cắt.

2 Loading shovel = máy xúc.

3 Dump-trucks = xe xúc.

4 Crusher = máy nghiền thô.

5 Hoppers = phiễu chứa.

6 Grinders = máy nghiền mịn.

7 Blending and storage silos = silo trộn và trữ.

8 Conditioning tower = tháp không khí.

9 Electrostatic precipitator = lọc bụi điện.

10 Kiln = lò nung

11 Cooler = ghi làm lạnh

12 Coal silos = silo chứa than đá.

13 Clinker storage = silo chứa clinker.

14 Bag-filters = lọc bụi túi

15 Cement silos = silo chứa xi măng.

16 Rotary bagging machines = máy đóng bao.

17 Bagged-cement despatch = bao xi măng.

18 Bulk cement dispatch =

19 Palettisation (palettes or packet-packed - plastic packing) =

D Thuyết minh sơ lược sơ đồ công nghệ lò quay theo phương pháp

khô:

Khai thác nguyên liệu:

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất xi măng là đá vôi và đất sét Ngoài ra, người ta còn dùng quặng sắt hay laterit để làm nguyên liệu điều chỉnh

Đá vôi có kích thước tối đa 350mm từ nguồn cung cấp được qua máy va đập phản hồi xuống kích thước £ 25mm Sau đó, được vận chuyển bằng băng tải về thẳng kho của nhà máy và được băng tải vận chuyển và đánh đống trong kho chứa và đồng nhất sơ

bộ Đá vôi mua về nhà máy có thể dự trữ ngoài cảng hoặc trong bãi chứa với khối lượng không hạn chế để dự trữ ổn định cho sản xuất mà không cần phải đầu tư thêm diện tích kho chứa có mái che

Đá vôi khai thác tại mỏ đá bằng phương pháp khoan nổ mìn cắt lớp được bốc xúc lên

ô tô có trọng tải lớn để vận chuyển tới máy đập Mỏ đá với trữ lượng 132646000 tấn

đủ nguyên liệu cho nhà máy hoạt động có hàm lượng CaCO3 cao chất lượng ổn định thành phần các tạp chất lẫn có hại nhỏ

Sau khi đập nhỏ sẽ vận chuyển về nhà máy bằng hệ thống băng tải cao su đưa về kho đồng nhất sơ bộ

Phụ gia các loại được khai thác và vận chuyển về cảng của nhà máy bằng sà lan và được bốc lên bãi chứa hoặc trực tiếp lên ô tô bằng cần cẩu bánh xích di động có ben ngoạm Dung tích ben 1,5m3, công suất 100 tấn/h

Đất sét từ bãi chứa được đưa qua máy cán xuống kích thước £ 40mm (nếu độ ẩm lớn hơn 8%) được chuyển vào máy sấy quay để giảm độ ẩm xuống còn 4 ÷ 6% mục đích tránh bị tắc trong silô chứa Nếu đất sét nhập vào kho chứa có độ ẩm tự nhiên £ 6% sau khi qua máy cán sẽ được băng tải và thiết bị rải liệu chuyển vào kho chứa và đồng nhất sơ bộ Lượng đất sét dư có thể chứa tại bãi chứa ngoài cảng hoặc trong nhà máy.Sau đó, đất sét được vận chuyển tới kho đồng nhất sơ bộ Tại kho đất sét có hệ thống cầu rãi liệu và có một cầu xúc liệu để cấp nguyên liệu cho máy nghiền.

Nếu đất sét có độ ẩm lớn hơn 8% (khai tác về mùa mưa) cần thiết phải đưa qua hệ thống sấy quay để giảm độ ẩm xuống dưới 5% và nạp vào silô định lượng thông qua

hệ thống vận chuyển bằng băng tải về kho chứa của nhà máy

Máy đánh đống và hòa trộn nguyên liệuNghiền và sấy nguyên liệu:

Một hệ thống cân băng có bộ điều tốc biến tần dưới các silô định lượng để định lưọng phối liệu được điều khiển bằng máy tính cho thiết bị kiểu sấy nghiền liên hợp.

Một hệ thống thiết bị vận chuyển gồm băng tải và gầu tải vận chuyển hỗn hợp phối liệu dưới các cân băng về máy sấy nghiền liên hợp

Căn cứ vào các tính chất lý học của vật liệu, trong phương án này nguyên liệu có độ cứng trung bình nên chọn máy nghiền bi (máy sấy nghiền liên hợp) với độ mịn £ 10% còn lại trên sàng 0,08mm (4900lỗ/cm2) Độ ẩm cho phép của hỗn hợp nguyên liệu vào máy nghiền không vượt quá 10% Cấp nhiệt cho máy sấy nghiền liên hợp được lấy từ khí thải từ tháp trao đổi nhiệt của lò nung clinker thông qua một quạt thổi khí thải nóng có lưu lượng khoảng 140000 ÷ 150000m3/h (khí thải có nhiệt độ khoảng 300 ÷

330oC)

Một tổ hợp thiết bị lọc bụi công nghệ kiểu cyclon lọc sơ cấp và lọc bụi thứ cấp kiểu lọc bụi tĩnh điện có công suất từ 250000 đến 280000 m3/h đảm bảo cho máy nghiền hoạt động ổn định về năng suất và độ mịn yêu cầu

Nồng độ bụi trong khí thải sau khi đi qua tổ hợp lọc bụi không vượt quá giới hạn 50mg/Nm3

Đá vôi, sét, và phụ gia điều chỉnh được đưa vào các két chứa trung gian Từ đó, qua

hệ thống cân băng định lượng, nguyên liệu được cấp vào máy nghiền qua băng tải chung

Máy nghiền nguyên liệu là loại máy nghiền bi Tỷ lệ cấp liệu cũng như chất lượng bột liệu được điều khiển tự động qua hệ thống QCX bột liệu đạt yêu cầu theo bài phối liệu được tính toán trước, được vận chuyển tới silô đồng nhất qua hệ thống máng khí động

và gầu nâng Silô đồng nhất bột liệu với hệ thống sục khí được điều khiển tự động Việc đồng nhất phối liệu được thực hiện trong quá trình nạp và tháo liệu ra khỏi silô, với mức độ đồng nhất là 10:1 Với độ đồng nhất cao bột liệu trước khi đưa vào nung luyện luôn đồng đều và ổn định

Chứa và đồng nhất bột phối liệu

Bột phối liệu sau khi nghiền được các thiết bị (máng khí động và gầu tải) vận chuyển vào silô chứa và đồng nhất có sức chứa dự trữ cho 2,5 ngày sản xuất

Hệ thống chứa và đồng nhất phối liệu được thực hiện đồng thời trong cùng một silô vừa đảm bảo tiết kiệm vốn đầu tư xây dựng, tiết kiệm năng lượng vận chuyển bột phối liệu lại vừa đáp ứng được yêu cầu về mức độ đồng nhất của phối liệu (hệ số đồng nhất

H đạt giá trị trung bình 10:1, tuơng đương với độ chính xác của thành phần CaCO3 trong bột phối liệu có độ sai lệch = ± 0,2 % so với tính toán).

Một máy phân tích X-Ray có khả năng phân tích nhanh và liên tục từ 6 đến 8 thành phần cơ bản nhất của bột phối liệu (SiO2, Fe2O3, CaO, MgO, TiO2 Na2O,K2O, MnO2) Việc lấy mẫu phân tích được thực hiện bằng bán tự động Kết quả phân tích mẫu bằng thiết bị X-Ray được máy tính truyền dữ liệu về hệ thống điều chỉnh các thiết bị định lượng các cấu tử vào máy sấy nghiền liên hợp Chu kỳ lấy mẫu bột phối liệu sau thiết

bị thu hồi sản phẩm của hệ thống nghiền và sau silô đồng nhất được thực hiện 30 phút/lần

Nhiên liệu:

Ninh về cảng nhà máy bằng sà lan và bốc lên bãi chứa Than có độ ẩm V ≤ 10% được chuyển vào kho chứa bằng ô tô và được xe xúc lật đánh đống và đồng nhất sơ bộ trong kho chứa

Nhu cầu dự trữ than trong kho là 1600 tấn/ngày × 5 ngày = 8000 tấn

Theo nhu cầu trên thì ta có than cần nghiền trong một ngày là 67 tấn/ngày; ta có thể chọn máy nghiền bi hay đứng ở đây ta chọn máy nghiền đứng có bảng thông số kỹ

input(mm)

Final Size (mm)

Capacity (t/h)

chuyển vào các két chứa trung gian trước khi cấp vào máy nghiền

Dự vào năng suất than cần nghiền và độ mịn than sau nghiền ta chọn máy nghiền than

là loại máy nghiền đứng chu trình kín có moder là STM165 Bột than mịn được chứa trong hai két cấp cho lò nung và canciner

Lò nung:

Lò nung của nhà máy xi măng có kích thước Φ5m × 90m, với hệ thống cyclon trao đổi nhiệt 2 nhánh 6 tầng cùng hệ thống canciner kiểu đặc trưng dễ vận hành và dễ hiệu chỉnh nhiệt Lò được thiết kế sử dụng vòi phun than đa kênh ROTAELAM của hãng PILAR cung cấp đốt 100% than Antraxit, dầu chỉ được sử dụng trong trường hợp sấy

và khi lò chưa ổn định

Đây là loại vòi đốt hiện đại nhất thế giới hiện nay với tính năng ưu việt là dễ vận hành nhiên liệu dễ bắt cháy và cháy tốt Lượng nhiên liệu đốt trong canciner là 55 ÷ 60% trong tổng lượng nhiên liệu, phần còn lại đốt trong lò

Hổn hợp phối liệu sau đó được cho vào lò nung gọi là lò quay và sẽ trải qua các quá trình lý hoá phức tạp như: bay hơi ẩm, phân hũy cacbonnat, tạo silicat, tạo pha lỏng, phản ứng tạo khoáng và kết khối

Để clinker có thành phần khoáng ổn định cần thiết thì clinker sau khi ra khỏi lò được đưa vào giàn làm nguội kiểu ghi BMH SA Hiệu suất thu hồi nhiệt cao (nhiệt độ gió 3 > 900o C) khả năng làm nguội nhanh, làm cho chất lượng clinker luôn ổn định Sản phẩm nung luyện khi ra khỏi lò nung ở dạng tảng lớn sẽ được máy đập búa đập nhỏ sơ bộ Sản phẩm đó được gọi là clinker

Ủ clinker:

Sau khi qua máy đập để đập nhỏ sơ bộ, clinker được đưa vào các silo để ủ khoảng 7

÷ 10 ngày Ủ chính là giai đoạn hoàn thiện nốt quá trình làm nguội clinker trước khi nghiền mịn với các phụ gia thành xi măng PCB Công đoạn ủ là cần thiết nhằm:

không khí, phân rã thuận lợi cho quá trình nghiền tiếp sau

• Khoáng γ - C2S phản ứng với hơi nước phân rã trước không làm hại xi măng.

• Giảm nhiệt độ clinker, giúp dể dàng cho quá trình nghiền

• Clinker ở nhiệt độ cao dể làm phụ gia thạch cao CaSO4.2H2O mất nước và do

đó làm mất tác dụng làm chậm thời gian đóng rắn của xi măng

Clinker sau khi qua thiết bị làm nguội đến nhiệt độ 85oC thì được vận chuyển bằng gầu tải tới kho chứa dạng silo với sức chứa dự trữ clinker cho 11 ngày sản xuất để ủ clinker Bột tả hoặc clinker thứ phẩm đổ vào silô thứ phẩm sức chứa 1538 tấn được tháo ra ngoài

Phụ gia:

Phụ gia cho xi măng

Các loại phụ gia cho xi măng bao gồm phụ gia công nghệ và phụ gia khoáng thiên nhiên hoặc phế thải công nghiệp để tăng sản lượng và cải thiện các tính chất của xi măng

Phụ gia công nghệ

Thạch cao là phụ gia công nghệ pha vào xi măng để điều chỉnh thời gian đông kết của vữa xi măng với tỷ lệ khoảng 4% Thạch cao có thể nhập của Trung Quốc, Lào hoặc Thái Lan Nhu cầu dự trữ trong bãi chứa của nhà máy khoảng hai tháng

Phụ gia hoạt tính và phụ gia đầy:

Được pha vào xi măng để cải thiện các tính chất và mác của xi măng với tỷ lệ khoảng 16% Phụ gia loại này được khai thác từ thiên nhiên như Điatomít Pháp Cổ, Quỳ khê,

đá bazan, hoặc các nguồn phế thải công nghiệp như xỉ nhiệt điện, công nghiệp luyện kim… Nhu cầu dự trữ trong bãi chứa của nhà máy khoảng 1 tháng

Nghiền xi măng:

Clinker ra khỏi lò nung chưa phải là chất kết dính, mặc dù trong thành phần có đủ những khoáng cần thiết cho sự kết dính Cần phải nghiền mịn clinker để tạo thành dạng bột mịn có bề mặt riêng cần thiết cho phản ứng hydrat hoá tạo cường độ cho xi măng sau này Quá trình này được thực hiện bằng máy nghiền đứng hay máy nghiền

bi Nhưng trước khi nghiền thì clinker cần được ủ, tức làm nguội tiếp clinker trong silo nhằm làm giảm lượng vôi tự do và giảm nhiệt độ

Một hệ thống cân băng có bộ điều tốc biến tần thông qua hệ thống điều khiển bằng máy tính để định lượng chính xác thành phần clinker và phụ gia cho hệ thống nghiền

xi măng

Clinker từ các silô, thạch cao và phụ gia từ kho chứa tổng hợp được vận chuyển lên két máy nghiền bằng hệ thống băng tải Từ két máy nghiền, clinker được cấp vào máy nghiền bằng các cân cấp liệu được điều chỉnh tự động Clinker được cấp vào máy nghiền cùng với thạch cao và phụ gia

Máy nghiền xi măng là loại máy nghiền đứng làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân ly hiệu suất cao với độ mịn xi măng đạt 3200cm2/g Xi măng thành phẩm được vận chuyển tới 4 silô chứa xi măng bột bằng hệ thống bơm hòm khí nén

Đóng bao và xuất hàng:

Từ đáy các silô chứa, qua hệ thống cửa tháo liệu xi măng được vận chuyển tới các két chứa của máy đóng bao hoặc các bộ phận xuất xi măng rời

Hệ thống xuất xi măng rời gồm 2 vòi xuất cho ô tô năng suất 150 tấn/h Hệ thống máy đóng bao gồm 4 máy đóng bao BMH kiểu quay 8 vòi với cân định lượng tự động, năng suất 120 tấn/h Các bao xi măng qua hệ thống băng tải sẽ được vận chuyển tới các máng xuất xi măng cho tàu hoả và ô tô

Máy đóng bao kiểu quay 8 vòi công suất từ 100 ÷ 120 tấn/h làm việc trung bình 24 h/ngày đảm bảo có khả năng đóng bao sản phẩm của nhà máy

Một hệ thống xuất xi măng rời có khả năng xuất 500 tấn xi măng rời/ngày

Một kho chứa xi măng bao có sức chứa dự trữ cho 2 ngày sản xuất đảm bảo cung cấp sản phẩm thường xuyên cho khách hàng trong khi phải dừng máy đóng bao để bảo dưỡng

Hệ thống kho tàng phương tiện vận chuyển và các đại lý tiêu thụ sản phẩm nhanh, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, chất lượng theo yêu cầu

Kho chứa đảm bảo khô ráo, thoáng và có mái che Trong kho các lô hàng cần được phân rõ, lô sản xuất trước cần tiêu thụ trước

Xi măng xuất xưởng dưới hai dạng là: xi măng rời (cung cấp cho các nơi cần sử dụng nhiều), xi măng đóng bao (cung cấp cho những nơi sử dụng ít, nhỏ, lẻ)

Bao xi măng:

ngay, không nên tồn trữ lâu dưới 1 tháng

đường dài, tồn trữ lâu trên 1 tháng

chuyển đường dài, trung chuyển nhiều lần, tồn trữ lâu trên 1 tháng

Các bao xi măng trong kho không chất quá cao (từ 10 bao trở xuống) nhằm tránh nứt

vỡ bao hoặc xi măng bị ép chặt quá sẽ đóng cứng thành cục trong bao dẩn đến hư hỏng không còn sử dụng được, phía được kê bằng be - lết để giữ khoảng cách với mặt đất và đặt cách vách ≥ 20cm

Hiện tượng vón cục xảy ra với tất cả các loại xi măng do sự hấp thụ hơi ẩm từ không khí xung quanh hay bị ướt Với các loại xi măng mác cao hay xi măng có độ mịn cao thì hiện tượng vón cục xảy ra nhanh hơn Nếu xi măng vón cục có kích thước nhỏ và mềm, ta có thể dùng lại nó sau khi đã nghiền và sàng lại

Quản lý chất lượng:

Với hệ thống quản lý chất lượng QCX, nguyên liệu, nhiên liệu đưa vào sử dụng để sản xuất cũng như sản phẩm xuất ra khỏi nhà máy, được hệ thống lấy mẫu tự động, theo định kỳ đưa về phòng phân tích Với hệ thống phân tích bằng máy phân tích XRay, máy phân tích quang phổ liên tục thế hệ mới nhất của hãng ARL 9800 – XP sản xuất tại Thụy Sỹ với kết quả phân tích nhanh, có độ chính xác cao kết hợp với hàng loạt các thiết bị khác như lò sấy, lò nung thí nghiệm bằng điện, thiết bị phân tích nhiệt, các hoá chất, các thiết bị cân định lượng, thiết bị đo lường, thiết bị thử mẫu, được nhà thầu FCB cung cấp có độ nhạy và độ chính xác cao đúng tiêu chuẩn Quốc tế cho kết quả phân tích nhanh và chính xác nhất

Từ đó, giúp cho trong quá trình sản xuất nhanh chóng có các điều chỉnh kịp thời về thành phần phối liệu cũng như quyết định chế độ nung luyện, quyết định chế độ pha phụ gia trong quá trình nghiền xi măng, để cho ra sản phẩm có chất lượng tốt nhất phù hợp với tiêu chuẩn Việt Nam cũng như tiêu chuẩn Quốc Tế

Môi trường:

Trong dây chuyền sản xuất, sau mỗi công đoạn, khí thải lẫn bụi được cho qua hệ

thống lọc bụi điện và lọc bụi tay áo do hãng LURGI cung cấp, bao gồm bốn hệ thống lọc bụi điện hiệu xuất cao ở bốn công đoạn sản xuất chính và những nơi phát sinh bụi đều được bố trí hệ thống lọc bụi tay áo, bảo đảm không khí khi ra môi trường có hàm lượng bụi nhỏ hơn 30mg/m3 khí, với hệ thống này đã thu hồi được hàng ngàn tấn bụi cho hồi lưu trở lại vừa làm hạ giá thành sản phẩm vừa đảm bảo trong sạch môi trường.Ngoài ra, nhà máy còn có hệ thống xử lý nước thải công nghiệp với ba bể chứa hàng ngàn m3, nước được xử lý bằng hoá chất và hệ thống lọc, để loại bỏ hoàn toàn các tạp chất cũng như các chất có hại trước khi đưa vào phục vụ sản xuất và khi thải ra ngoài môi trường

Phần 2: Tính Toán Hỗn Hợp Phối Liệu:

A Cơ sở kỹ thuật của sản phẩm:

Xi măng PCB là loại xi măng Portland hỗn hợp vẫn có các thành phần chính như các

xi măng khác là clinke và thạch cao như có thêm thành phần phụ gia hoạt tính thuỷ lực với hàm lượng khoảng 10 ÷ 15% Đặc tính quang trọng hơn của PCB so với PC là chống thấm tốt hơn, chịu ăn mòn bền hơn do có phụ gia kết hợp với hàm lượng vôi tự

do (là thành phần gây hại cho xi măng sau này khi rắn chắc) có trong clinke và vôi tự

do sinh ra trong quá trình hydrat hoá để tạo ra một hợp chất có tính kết dính (có lợi)

Xi măng PCB có tính chịu nước nên phù hợp với khí hậu nóng ẩm của Việt Nam, tốc

độ bền chắc trong thời gian sữ dụng được tăng lên và có độ dẽo dễ thi công hơn so với

xi măng PC

B.Tính toán hỗn hợp phối liệu:

Dựa vào các đặc tính của xi măng PCB và mác của xi măng ta thấy xi măng PCB40

mà ta cần sản xuất cần có các đặc điểm sau:

Mác clinke cần phải có là ≥ PC50 với loại mác này thì ta cần có các yêu cầu sau:

I/Các cơ sở tính toán:

Hệ số bão hòa vôi KH:

Là tỷ số giữa hàm lượng CaO thực tế còn lại để tạo thành C3S và C2S sau khi đã tác dụng bão hòa hoàn toàn với Al2O và Fe2O3 để tạo thành C3A và C4AF và thành phần trọng lượng của CaO lý thuyết để bão hòa hoàn toàn SiO2 để tạo thành C3S

Như vậy ta thấy:

KH tăng → xi măng có R tăng, quá trình đóng rắn tăng → quá trình nung luyện khó

KH giảm → xi măng có R giảm, quá trình đóng rắn giảm → quá trình nung luyện dể

Hệ số bão hoà vôi KH =1 là lý tưởng nhất nhưng trên thực tế KH = 0,82 ÷ 0,95 điều này cho thấy luôn tồn tại vôi tự do

2

3 2 3

2

8 , 2

35 , 0 0 65 , 1

SiO

O Fe Al

S C S C O

Fe O

Al

SiO n

3 4

2 3

3 2 3

nung luyện dể do lượng pha lỏng tăng

Modun Aluminat p:

AF C

A C O Fe

O Al p

4

3 3 2

3

=

Ta thấy p có giá trị xác định lượng pha long trong clinker

p = 0 ÷ 0,7: Xi măng rất bền trong môi trường xăm thực

p = 0,7 ÷ 1,4: Xi măng bền trong môi trường xăm thực

p >1,4: Xi măng không bền trong môi trường xăm thực

p tăng → xi măng có C3A tăng, xi măng rắn chắc nhanh → tỏa nhiều nhiệt

Đảm bảo chất lượng xi măng hợp với yêu cầu kỹ thuật ta cần tính thêm:

Tít phối liệu T:

T = 1,785CaO + 2,09MgOTít phối liệu T nhằm kiểm tra hàm lượng vôi

Hàm lượng pha lõng L:

L = 1,12C3A + 1,35C4AFHàm lượng pha lỏng có ý nghĩa nhằm kiểm tra hàm lượng pha lỏng cần thiết cho quá trình kết khối trong khi nung clinker

II/Tính toán cụ thể thành phần phối liệu:

Các quy ước trong quá trình tính toán:

Cứ nung được 100kg ckinker thì ta cần 25kg than.

Lượng xỉ lẫn trong than là 15%

Gọi X là % cấu tử thứ 1 đã nung

Gọi Y là % cấu tử thứ 2 đã nung

Gọi q là % tron nhiên liệu lẫn vào:

q =

100 100

100 15 25

S q S Y S X

+ +

× +

× +

Sau khi giải hệ phương trình ta có:

X = 69,12

Y = 27,13

Thành phần nguyên liệu khi chuyển về chưa nung như sau:

X0 =

1 100

o o

o

Y X

X

+ = 120 , 67 29 , 65100%

67 , 120

o o

o

Y X

Y

+ = 120 , 67 29 , 65100%

65 , 29

) 591 , 3 35 , 0 71 , 5 65 , 1 ( 508 , 67 8

, 2

) 35 , 0 65 , 1

×

× +

C

ΔKH = |0,9 – 0,9| = 0,000 < 0,005

p =

3 2

3 2

%

%

O Fe

O Al

= 2,3836 không thuộc vào (1,5 ÷ 1,6)

→ Do hệ số p quá cao nên để giảm p ta cần chọn lại hệ nguyên liệu có ít Al2O3hay nhiều sắt → ta chon them hệ cấu tử có chứa hàm lượng oxit sắt lớn

Tính toán cho hệ ba cấu tử có lẫn tro:

K3 =

3 100

Cứ nung được 100kg ckinker thì ta cần 25kg than

Lượng xỉ lẫn trong than là 15%

Gọi X là % cấu tử thứ 1 đã nung

Gọi Y là % cấu tử thứ 2 đã nung

Gọi Z là % cấu tử thứ 3 đã nung

Gọi q là % tron nhiên liệu lẫn vào:

q =

100 100

100 15 25

C q C Z C Y C

X

+ + +

× +

× +

× +

(1’)

F =

q Z Y X

F q F Z F Y

F

X

+ + +

× +

× +

× +

(2’)

S =

q Z Y X

S q S Z S Y S

X

+ + +

× +

× +

× +

(3’)

A =

q Z Y X

A q A Z A Y A

X

+ + +

× +

× +

× +

= + +

= + +

q Z

Y

X

d Z c Y b X

a

d Z c Y b X

a

100

2 2 2 2

1 1 1 1

Trong đó:

a1 = (2,8 × S1 × KH + 1,65 × A1 + 0,35 × F1) – C1 = (2,8 × 1,19 × 0,9 + 1,65 × 0,42 + 0,35 × 0,35) – 94,19 = – 90,372

b1 = (2,8 × S2 × KH + 1,65 × A2 + 0,35 × F2) – C2 = (2,8 × 69,04 × 0,9 + 1,65 × 18,32 + 0,35 × 7,8) – 3,1 = 203,002

c1 = (2,8 × S3 × KH + 1,65 × A3 + 0,35 × F3) – C3 = (2,8 × 17,33 × 0,9 + 1,65 × 4,19 + 0,35 × 75,83) – 3,1

= 74,922

d1 = [C4 – (2,8 × S4 × KH + 1,65 × A4 + 0,35 × F4)] × q = [6,58 – (2,8 × 60,32 × 0,9 + 1,65 × 27,12 + 0,35 × 4,99)] × 3,75

= +

−

−

= +

+

−

25 , 96

785 , 71 13 , 117 757

, 5 14 , 0

678 , 719 922

, 74 002 , 203 372

, 90

Z Y X

Z Y

X

Z Y

11 , 26

32 , 68

Z Y X

Thành phần % khối lượng nguyên liệu chuyển về chưa nung:

X0 =

1 100

Y0 =

2 100

100 11 , 26

o o o

o

Z Y X

X

+ + = 119 , 27 28 , 54 1 , 99100%

27 , 119

+

o o o

o

Z Y X

Y

+ + = 119 , 27 28 , 54 1 , 99100%

54 , 28

+

o o o

o

Z Y X

Z

+ + = 119 , 27 28 , 54 1 , 99100%

99 , 1

×

−

8 , 2

) 35 , 0 65

, 1 (

= 65,45 (1,652,8×6,2114,420,35 3,84)

× +

2

O Fe O Al

SiO

+ = 6 , 14 3 , 84

42 , 21

p =

3 2

3 2

%

%

O Fe

O Al

= 36,,1484 = 1,6

Ta thấy các hệ số đã thỏa yêu cầu

Tính thành phần các khoáng trong clinker:

Tít phối liệu:

T = 1,785 × C + 2,09 × MKN = 1,785× 43,53 + 2,09 × 2,08 = 77,735% Hàm lượng các khoáng nóng chảy:

%C4AF = 3,04 × F = 3,04 × 3,84 = 11,67%

%C3A = 2,65 × (A – 0,64 × F) = 2,65 × (6,14 – 0,64 × 3,84) = 9,758%Hàm lượng pha lỏng:

L = 1,12 × C3A + 1,35 × C4AF = 1,12 × 11,67 + 1,35 × 9,758 = 26,24%Kiểm tra ta thấy T Є (75 ÷ 80)% thoả điều kiện

Sau khi tính toán ta thấy đã thỏa với bài toán có 3 cấu tử

Chương 4: Tính Toán Cân Bằng Vật Chất Cho Nhà

Máy:

A.Cơ sở tính toán:

Công suất của nhà máy: 2.500.000 tấn/năm.Công suất thiết kế của Nhà máy Xi măng lò quay phương pháp khô được tính toán lựa chọn dựa trên năng suất quy định theo thiết kế của thiết bị công nghệ chính và thời gian làm việc của cả dây chuyền sản xuất trong một năm

Dự tính sẽ sử dụng phụ gia cho sản xuất xi măng trong nhà máy theo bảng sau:

Chế độ làm việc:

Khối văn phòng:

Tuần làm việc: 6 ngày → số ngày nghỉ chủ nhật là 52 ngày

Ngày nghỉ lễ: 8 ngày và dự trữ: 5 ngày

Vậy số ngày làm việc trong 1 năm là: 365 – 8 – 5 – 52 = 300

Khu sản xuất chính ra thành phẩm xi măng:

Tuần làm việc: 7 ngày

Ngày làm: 3 ca

Mỗi ca làm việc: 8 giờNgày nghỉ lễ: 8 ngày và dự trữ: 5 ngày

Ngày dự trữ duy tu, sửa chữa: 52 ngày

Vậy số ngày làm việc trong 1 năm là: 365 – 8 – 5 – 52 = 300

+ Vận chuyển nguyên nhiên liệu từ cảng về kho của nhà máy dự kiến 3 ca/ ngày, ngày có thời tiết xấu bộ phận này không làm việc

+ Sấy đất sét và đồng nhất sơ bộ nguyên liệu 22h/ngày; 300ngày/năm

+ Nghiền nguyên liệu:24h/ngày; 300 ngày/năm

+ Chứa và đồng nhất bột phối liệu: 24h/ngày; 300 ngày/năm

+ Lò nung clinker: 24h/ngày; 300 ngày/năm

+ Sấy nghiền than: 22h/ngày; 300 ngày/năm.

+ Nghiền xi măng: 24h/ngày; 300 ngày/năm; tổng hao hụt là 0,5%

+ Đập thạch cao và phụ gia: 15h/ngày; 300 ngày/năm

+ Đóng bao và xuất xi măng: 15h/ngày; 300 ngày/năm

Tính toán cân bằng vật chất cho khu nghiền xi măng:

Phân xưởng nghiền làm việc 3 ca/ngày

Năng suất trước khi nghiền tính theo năm:

P-Công suất nhà máy trong một năm chưa tính đến hao hụt (triệu tấn/năm)

Po- Công suất nhà máy trong một năm tính đến hao hụt (triệu tấn/năm)

Trong đó lượng thạch cao cần dùng là:

Trạng thái khô hoàn toàn (W = 0%):

TCo = Po ×h1% = 2,5126 × 0,04 = 0,1005 (triệu tấn/năm)

Trạng thái có độ ẩm tự nhiên (W = 6%):

TCW = TC0 × (1+W%) = 0,1005 × (1+6%) = 0,1066 (triệu tấn/năm)

TCo-Lượng thạch cao chưa kể đến độ ẩm cần dùng cho một năm sản xuất (triệu tấn/năm)

TCW- Lượng thạch cao đã kể đến độ ẩm tự nhiên (triệu tấn/năm)

h1-Phần trăm trọng lượng thạch cao cần cho quá trình nghiền

Trong đó lượng pouzoland cần dùng là:

Trạng thái khô hoàn toàn (W = 0%):

Pzo =Po × h2% = 2,5126 × 0,15 = 0,37689 (triệu tấn/năm)

Trạng thái có độ ẩm tự nhiên (W = 7%):

PzW =Pz0 × (1+W%) = 0,37689 × (1 + 7%) = 0,40327 (triệu tấn/năm)Với:

Pzo-Lượng pouzoland chưa kể đến độ ẩm cần dùng cho một năm sản xuất (triệu tấn/năm)

PzW- Lượng pouzoland đã kể đến độ ẩm tự nhiên (triệu tấn/năm)

h2-Phần trăm trọng lượng pouzoland cần cho quá trình nghiền

Trong đó lượng đá vôi cần dùng làm phụ gia là:

Trạng thái khô hoàn toàn (W = 0%):

ĐVo = Po × h3% = 2,5126 × 0,07 = 0,1759 (triệu tấn/năm)

Trạng thái có độ ẩm tự nhiên (W = 6%):

ĐVW = ĐV0 × (1+W%) = 0,1759 × (1+ 6%) = 0,1864 (triệu tấn/năm)Với:

tấn/năm)

ĐVW- Lượng đá vôi đã kể đến độ ẩm tự nhiên (triệu tấn/năm)

h3-Phần trăm trọng lượng thạch cao cần cho quá trình nghiền