Đồ án môn học: Máy và thiết bị sản xuất VLXD

Mục tiêu của quy hoạch phát triển công nghiệp ximăng Việt Nam là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nước cả về sốlượng và chất lượng, có thể xuất khẩu khi có điều kiện, đưa ngành

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1 Sự cần thiết của đồ án:

Xi măng là vật liệu xây dựng quan trọng nhất của ngành xây dựng Với sựphát triển nhanh chóng và rộng khắp của ngành xây dựng, nhu cầu về sản lượng,chất lượng và chủng loại của nó ngày càng tăng

Hiện nay ở nước ta, ngành công nghiệp sản xuất xi măng đóng vai trò đặc biệtquan trọng và chiếm tỷ trọng lớn nhất về giá trị sản lượng Nhận rõ vai trò quantrọng của ngành công nghiệp sản xuất xi măng trong sự phát triển của nền kinh

tế quốc dân, Thủ tướng chính phủ đã ký quyết định số 1469/QĐ-TTg ngày22/8/2014 về việc Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng đến năm 2020 vàđịnh hướng đến năm 2030 Mục tiêu của quy hoạch phát triển công nghiệp ximăng Việt Nam là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nước cả về sốlượng và chất lượng, có thể xuất khẩu khi có điều kiện, đưa ngành xi măng ViệtNam thành một ngành công nghiệp mạnh, có công nghệ hiện đại Ngành côngnghiệp xi măng của nước ta phải có đủ sức cạnh tranh trên thị trường trong nước

và quốc tế trong tiến trình hội nhập Vì vậy ngành xi măng đã ưu tiên phát triểncác dự án đầu tư xây dựng mới tại khu vực có nguồn nguyên vật liệu dồi dào vàchất lượng tốt, các dự án mới sử dụng các công nghệ tiên tiến thuộc các tỉnhmiền núi phía Bắc và miền Trung, cải tạo và chuyển đổi công nghệ các nhà máy

xi măng lò đứng hiện có sang xi măng lò quay công suất nhỏ Mặt khác các nhàmáy đang có xu hướng sử dụng nguồn vật liệu khoáng sẵn có để pha vào ximăng Điều này giúp cho các nhà máy xi măng tăng công suất, giảm giá thànhsản phẩm, tiết kiệm tối đa tài nguyên, khoáng sản và năng lượng trong sản xuất

xi măng, đảm bảo các chỉ tiêu về bảo vệ môi trường theo tiêu chuẩn quy định

Mục đích chính của đồ án “Thiết lập quy trình công nghệ nghiền clinke chế tạo xi măng portland PCB30” là giúp cho sinh viên ngành công nghệ vật

liệu trong việc thiết kế công nghệ và lựa chọn thiết bị khi thiết kế nhà máy sảnxuất xi măng poóc lăng hiện đại Tuy nhiên đây là một lĩnh vực lớn và phức tạp,khả năng của tác giả còn hạn chế vì vậy đồ án này không tránh phải những thiếu

sót Tác giả xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Văn Đông về sự góp ý kiến vàđộng viên trong quá trình làm đồ án này

2 Vai trò của dây chuyền:

Nghiền xi măng là công đoạn cuối cùng trong quá trình công nghệ sản xuất ximăng Tính chất của xi măng được quyết định bởi thành phần khoáng và thànhphần hoá học của clanhke xi măng, hình dạng và kích thước tinh thể, hàm lượngphụ gia và loại phụ gia, độ mịn của xi măng, thành phần hạt và hình dạng của

nó Vì vậy xi măng cần phải nghiền đến độ mịn và thành phần hạt hợp lý

Nghiền xi măng có vai trò quan trọng trong quá trình sản xuất xi măng poóclăng Khi sử dụng công nghệ nghiền tiên tiến, không những làm giảm chi phínăng lượng nghiền mà còn làm tăng chất lượng xi măng Điều này cho thấy ảnhhưởng quan trọng của độ mịn đến tính chất của xi măng

Mục đích của công đoạn nghiền xi măng đặt ra là giảm tiêu hao năng lượngkhi nghiền, tăng hiệu quả sử dụng máy nghiền và đảm bảo chất lượng xi măng.Chất lượng sản phẩm là thông số quan trọng nhất đặt ra để chúng ta làm cơ sởlựa chọn công nghệ và thiết bị cho quá trình nghiền Chất lượng xi măng khôngnhững được quyết định bởi thành phần khoáng của clanhke xi măng poóc lăng,

mà còn phụ thuộc rất nhiều vào độ mịn Điều này lý giải vai trò của quá trìnhnghiền xi măng

3 Tầm quan trọng của sản phẩm:

Ximăng poóclăng hỗn hợp là chất kết dính hyđrát có khả năng đông kết rắnchắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí và nước, nó được phátminh và đưa vào sử dụng trong xây dựng từ đầu thế kỷ 19, về sau nó được pháttriển ngày càng hoàn thiện về tính năng kỹ thuật và công nghệ sản xuất Cácchủng loại xi măng poóclăng là chất kết dính được sử dụng chủ yếu trong xâydựng quốc gia, nó còn được coi là một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá

sự tăng trưởng của ngành xây dựng và phát triển đất nước

Ximăng là chất kết dính được sử dụng rộng rải trong lĩnh vực xây dựng ngày

tới cường độ, tuổi thọ và các tính chất cơ lý của các kết cấu bê tông cốt thép, kếtcấu tường chắn, vì vậy khi chất lượng xi măng càng tốt thì chất lượng của côngtrình cũng được đảm bảo.

Xi măng poóclăng (PC) được sản xuất bằng bằng công nghệ nghiền mịnclanhke xi măng poóclăng với thạch cao (phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết)

Để cải thiện tính chất kỹ thuật và giảm giá thành sản phẩm, trong quá trìnhnghiền clanhke, người ta đưa vào các chất phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia đầy(phụ gia trơ) và ta gọi sản phẩm này là xi măng poóclăng hỗn hợp (PCB) Ởnước ta, clanhke xi măng chủ yếu được nhập khẩu từ nước ngoài, sau đó cácthành phần được định lượng theo tỉ lệ nào đó rồi tiến hành nghiền đến độ mịnyêu cầu

CHƯƠNG 2: THIẾT LẬP SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

2.1 Giới thiệu công nghệ nghiền clinke chế tạo xi măng poóclăng PCB30: 2.1.1 Công nghệ nghiền clinke chế tạo xi măng:

- Nghiền clinke chế tạo xi măng là quá trình làm mịn hỗn hợp clinke, phụ giahoạt tính và thạch cao để hỗn hợp sau khi nghiền có độ mịn cao và phải đạt đượccác yêu cầu của xi măng dùng trong xây dựng

- Quá trình nghiền clinke có thể theo hai hướng:

+ Nghiền chung hỗn hợp gồm clinke, phụ gia, thạch cao đã được định lượngtrước khi cho vào máy nghiền

+ Nghiền riêng clinke, phụ gia, thạch cao trong các dây chuyền riêng biệt rồitrộn hỗn hợp sau khi nghiền theo tỷ lệ nhất định

- Độ mịn của hỗn hợp sau khi nghiền, cũng chính là độ mịn của xi măng thànhphẩm ảnh hưởng lớn đến chất lượng của xi măng, khi xi măng có độ mịn càngcao thì sản phẩm chế tạo ra sẽ có cường độ, tính chống thấm, cao hơn, lượngdùng xi măng sẽ tiết kiệm hơn do sử dụng được triệt để vai trò (mức độ thủy hóacao hơn) của xi măng trong hổn hợp bê tông

2.1.2 Sơ đồ công nghệ quá trình nghiền clinke chế tạo xi măng:

- Sơ đồ công nghệ nghiền clinke sản xuất xi măng được lựa chọn dựa vào vậtliệu đưa vào máy nghiền, sản phẩm sau khi nghiền và điều kiện máy móc củanhà máy

- Phân xưởng sử dụng thiết bị nghiền chính là máy nghiền bi làm việc theo chutrình kín Kích thước nguyên liệu đầu vào là hỗn hợp gồm clinke ≤25mm với độ

ẩm 0,1%, thạch cao ≤300mm, độ ẩm 5%, phụ gia điều chỉnh ≤ 300 mm có độ ẩm10% Kích thước đầu ra là bột xi măng có kích thước ≤ 0.09 mm Sản phẩm phảiđạt được yêu cầu là lượng sót trên sàng N009 phải dưới 8%

- Độ mịn của xi măng sau khi nghiền ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sảnphẩm Xi măng có độ mịn càng cao thì tốc độ rắn chắc càng nhanh và cho cường

độ của đá xi măng càng cao Vì vậy công đoạn nghiền xi măng đóng một vai trò

phải hợp lý để đảm bảo được khả năng làm việc theo đúng yêu cầu Với ximăngpooclăng hỗn hợp (PCB30), độ mịn yêu cầu là lượng lọt trên sàng N009 phải đạtdưới 8%.

PuzơlanBăng tảiĐập

Xi lô chứa

Định lượng

Xi lô clinke

Băng tải chungMáy nghiền bi

Máy phân lyLọc bụi tĩnh điện

Hệ thống làm lạnh

Si lô chứaĐóng gói

Xi lô chứa

Hình 1: Sơ đồ khối nghiền clinke sản xuất xi măng hỗn hợp

2.1.3 Mô tả quá trình nghiền theo sơ đồ công nghệ:

Hình 2: Sơ đồ dây chuyền công nghệ nghiền clinke

sản xuất xi măng pooclăng

Vật liệu từ các silo chứa (1), qua các bộ phận cân đong định lượng (2) từngloại cấu tử theo tỷ lệ phối hợp cho trước, sau đó được nạp vào một băng tảichung (3) và đưa đến cửa máy nghiền bi (4) Vật liệu qua ngăn I của máy nghiềnđược nghiền mịn lần thứ nhất, sau đó đi qua phễu gom rồi quạt đẩy (5) và gầutải (6) đưa toàn bộ đến thiết bị phân ly (7) làm nhiệm vụ phân loại các cỡ hạt vậtliệu, ở đây, những hạt vật liệu nếu đã đạt yêu cầu về kích thước (lúc này là kíchthước sản phẩm) thì sẽ theo xyclon lọc (8) và máng khí động (11) vận chuyểnđến silo chứa sản phẩm sau nghiền Còn những hạt vật liệu chưa đạt yêu cầukích thước thì từ máy phân ly (7) sẽ được vận chuyển đến phễu tiếp nhận vàobuồng nghiền thứ II của máy nghiền bi (4) để tiếp tục nghiền Sau đó vật liệu từngăn thứ 2 sẽ đi ra khỏi máy nghiền từ ống xả liệu ở cuối máy nghiền, toàn bộlượng vật liệu này sẽ được đưa vào máy phân ly (9) để tiếp tục phân loại sảnphẩm, những hạt vật liệu chưa đạt yêu cầu kích thước sẽ được đưa đến gầu tải(6) để nghiền trở lại Sau khi qua máy phân ly (9), một phần vật liệu đã lọc được

sẽ được đưa đến silo chứa sản phẩm, phần còn lại chưa lọc triệt để thì từ máyphân ly được đưa đến thiết bị lọc bụi tĩnh điện (10), ở đây vật liệu sẽ được tách

ra khỏi dòng khí ở mức độ cao hơn và cuối cùng được đưa đến silo chứa sảnphẩm, còn dòng không khí sẽ được thải ra ngoài

Một số hình ảnh về cấu tạo máy nghiền:

Hình 3: Bi đạn và vật liệu khi máy hoạt động

Hình 4: Sơ đồ truyền động trung tâm và ngoại biên của máy nghiền bi

Hình 5: Chi tiết ổ đỡ

Hình 6: Ghi chắn bên trong thùng nghiền

- Số ngày nghỉ tết, lễ : 18 ngày, trong đó:

+ Nghỉ tết Dương lịch : 3 ngày (30/12/2017 đến 01/1/2018, có 1 ngày chủ nhật).+ Nghỉ tết Nguyên đán: 7 ngày (15/2/2018 đến 21/2/2018 có 1 ngày chủ nhật ).+ Nghỉ lễ Giỗ tổ Hùng Vương: 1 ngày (25/4/2018)

+ Ngày chiến thắng 30/4, Quốc tế lao động 1/5: 4 ngày (28/4/2018 đến01/5/2018, có 1 ngày chủ nhật)

+ Quốc Khánh : 3 ngày (01/9/2018 đến 03/9/2018, có 1 ngày chủ nhật)

 Vậy có 4 ngày chủ nhật trùng với ngày nghỉ lễ

- Số ngày chủ nhật còn lại trong năm được nghỉ làm: 52 – 4 = 48 ngày

- Số ngày sửa chữa, bảo dưỡng: 10 ngày

- Tổng số thời gian nghỉ trong 1 năm: 48 + 18 + 10 = 76 ngày

- Tổng số thời gian làm việc trong 1 năm là: 365 - 76 = 289 ngày

- Số ca làm việc 1 ngày: 2 ca

- Số giờ làm việc 1 ca: 8h

3.1.2 Sản lượng xi măng cần sản xuất trong một năm:

- Sản lượng xi măng cần sản xuất trong một năm Qlt = 2.000.000 (T/năm)

- Căn cứ vào thiết bị, kích thước hạt liệu, để lựa chọn hao hụt:

+ Các máy nghiền clinke: 0,5%

+ Các thiết bị vận chuyển: 0,1%

 Lượng hao hụt trong quá trình sản xuất : 0,6%

 Khối lượng thực tế cần sản xuất trong một năm là:

- Lượng nguyên liệu cung cấp cho nhà máy trong một năm:

+ Clinke (81%): Qcl = Qtt x 0,81 = 2.012.000 x 0,81 = 1.629.720 tấn/năm + Thạch cao (4%): Qtc = Qtt x 0,04 = 2.012.000 x 0,04 = 80.480 tấn/năm + Puzơlan (15%): QPu = Qtt x 0,15 = 2.012.000 x 0,15 = 301.800 tấn/năm

- Lượng ẩm trong vật liệu: Wcl = 0,1%, Wtc = 5%, Wpu = 10%, do đó khối lượngnguyên liệu trong một năm của nhà máy là:

+ Puzơlan: pu = 1,2T/m3.

- Theo công thức:

Năng suất tính theo thể tích = Năng suất tính theo khối lượng / 

- Ta được bảng cân bằng vật chất sau:

3.2 Lựa chọn thiết bị gia công:

- Với công suất của phân xưởng là 443 tấn/giờ và vận hành liên tục trong ngày,chọn hai máy nghiền của hãng SHAISANG MINGGONG, model 3600x8500,

có các thông số kỹ thuật như sau:

+ Kích thước vật liệu đầu vào : ≤25 mm

+ Kích thước vật liệu đầu ra : 0,074 – 0,4 mm

+ Tốc độ quay của tang nghiền : 17 vòng/phút

+ Trọng lượng bản thân máy : 260 tấn

Thông số kỹ thuật một số loại máy nghiền bi: (nguồn http://www.millball.com)

Model

Cylinder rotary speed (r/min)

Loading ball weight (t)

Input size (mm)

Discharge size (mm)

Capacit

y (t/h)

Motor power (kw)

Weight (t)

Cylinder rotary speed (r/min)

Loading ball weight (t)

Input size (mm)

Discharge size (mm)

Capacit

y (t/h)

Motor power (kw)

Weight (t) Ф1830×640

3.3 Giới thiệu chung về máy nghiền bi:

- Máy nghiền bi là một thiết bị quan trọng trong quá trình nghiền các loại vậtliệu khô và ướt Hiện nay, sản phẩm được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngànhcông nghiệp như xi măng, vật liệu chịu lửa, silicat, vật liệu xây dựng mới, phân

- Hiệu suất và tính năng:

+ Cấu trúc đơn giản, thuận tiện bảo dưỡng, dung lượng cao

+ Dễ dàng lắp đặt, thời gian hoạt động liên tục dài

+ Bộ phận dễ hỏng có sức chịu kháng cao, chu kỳ thay thế dài

- Nguyên lý làm việc:

Máy là thiết bị hình ống nằm ngang, vật liệu nghiền đi vào theo hình xoắnđều Trong vách thùng có các gờ gợn sóng, và có các viên bi thép Dưới tácdụng của lực ly tâm, bi thép rơi từ trên cao xuống vật liệu nghiền Sau khi đượcnghiền thô trong ngăn thứ nhất, vật liệu tiếp tục được chuyển qua ngăn thứ hai

để tiếp tục nghiền, và được thải ra ngoài khi đạt đến kích thước như mongmuốn

Hình 7: Sơ đồ nguyên lí làm việc theo chu trình kín

Nguyên lí làm việc: Vật liệu được nạp vào cửa (2) nhờ băng tải rung (1) đểvào tang nghiền (3) Vật liệu đã nghiền trong buồng thứ nhất được đưa ra, quagầu tải (5) nạp vào bộ phận loại khí (6) Sản phẩm đủ mịn từ (6) nhờ bơm (13)đẩy vào kho (silo) chứa Lượng vật liệu chưa đủ nhỏ được (6) tách ra đưa lạibuồng nghiền thứ nhất nhờ ống (4) và buồng nghiền thứ hai nhờ ống (7)

Sản phẩm nghiền của buồng thứ hai được dỡ ra nhờ (8) đưa qua bơm (13) tớikho chứa Không khí nóng có hơi nước được hút ra từ máy nghiền nhờ bơm hút(12) qua ống (9), bụi được làm sạch nhờ bộ lọc xyclon (10) và bộ lọc điện (11)

Hình 8: Sơ đồ nguyên lí máy nghiền bi

a- Làm việc theo chu kỳ, hình trụ 1 buồng nghiền, nạp và xả qua 1 cửa

b,c,d- Làm việc liên tục, hình trụ 2 buồng nghiền e- Làm việc liên tục, hình nón, nạp qua tâm trục chính, xả qua cổ rỗng

i,k- Làm việc liên tục, hình trụ nhiều buồng nghiền

Hình 9: Sơ đồ truyền động

a- Truyền động chu vi; b- Truyền động tâm

Hình 10: Sơ đồ làm việc của máy nghiền bi

a,d- Sơ đồ nghiền hở b,c,e,I - Sơ đồ nghiền chu trình kín

Hình 11: Sơ đồ chuyển động hợp lí của bi (đạn) trong vỏ máy nghiền

Hình 12: Các dạng mặt cắt tấm lót

Hình 13: Máy nghiền bi hai buồng nghiền

CHƯƠNG 4: TÍNH KIỂM TRA CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ 4.1 Tính toán thiết bị:

4.1.1 Xác định số vòng quay tới hạn và số vòng quay hợp lí của máy:

a) Số vòng quay tới hạn:

42, 4 42, 4

22,35 3,6

D: đường kính trong của tang, D=3,6 m

m: khối lượng bi, m = 144 tấn

V: thể tích làm việc của máy:

.1,8 8,5 86,52

q: năng suất riêng của máy, q= 0,04 t/KW.h

K: hệ số ảnh hưởng của độ mịn, K = 0,9067 (nội suy)

- Đồ án đã đáp ứng được yêu cầu đầu vào:

+ Tỉ lệ cấp phối chế tạo xi măng: clinke/thạch cao/puzolan(%): 81/4/15

+ Kích thước nguyên liệu: clinke ≤ 25mm, thạch cao ≤ 300mm, puzolan ≤300mm

- Sử dụng hai máy nghiền của hãng SHAISANG MINGGONG, model

3600x8500, mỗi máy có công suất 250 tấn/h đáp ứng được công suất nhà máyđược giao 2.000.000 tấn/năm

- Với nhiệm vụ đồ án lần này là thiết kế phân xưởng nghiền clanhke đã giúpcho em có thể tự đi sâu vào tìm hiểu những công nghệ mới trong sản xuất ximăng và những lĩnh vực khác nữa

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1/ KS Đoàn Tài Ngọ, TS Nguyễn Thiệu Xuân, PGS.TS Trần Văn Tuấn, KS Nguyễn Thị Thanh Mai, Th.S Nguyễn Kiếm Anh

Máy sản xuất vật liệu xây dựng, NXB HÀ NỘI, năm 2000

2/ TS Nguyễn Văn Đông

Giáo trình máy và thiết bị sản xuất vật liệu xây dựng, năm 2011

3/ Internet

FLSmidth ball mill forcement grinding

Tube mills for dry grinding

Website: http://www.xscrusher.vn

http://www.milball.com