Đồ án xi măng bền sun phát (sulfat)

Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD Th S Huỳnh Thị Hạnh MỤC LỤC CHƯƠNG I TỔNG QUAN 2 CHƯƠNG II BIỆN LUẬN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY 6 CHƯƠNG III TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU 8 CHƯƠNG IV CÂN BẰNG VẬT CHẤT 22 1 CHẾ.

Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh MỤC LỤC CHƯƠNG I : TỔNG QUAN CHƯƠNG II : BIỆN LUẬN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY CHƯƠNG III : TÍNH TỐN PHỐI LIỆU CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG VẬT CHẤT 22 CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY : 22 CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY : 24 CHƯƠNG V : DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 27 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN I Tình hình sản xuất tiêu thụ xi măng Việt Nam Xi măng loại vật liệu quan trọng thiếu cơng trình xây dựng Sự phát triển ngành xi măng thúc đẩy phát triển kinh tế quốc dân Theo Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 định hướng đến năm 2030 vừa Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, dự báo nhu cầu xi măng nước năm 2015 56 triệu tấn, đến năm 2020 93 triệu tấn.Trên sở dự báo này, Quy hoạch đặt mục tiêu đến năm 2015, tổng công suất thiết kế nhà máy xi măng khoảng 80 - 90 triệu tấn/năm đến năm 2020 khoảng 120 - 130 triệu tấn/năm (1) SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh -Nhưng với điều kiện tự nhiên nước ta khí hậu nhiêt đới ẩm gió mùa(có độ ẩm trung bình 80%-85%) có đường bờ biển dài 3400km…là nguyên nhân gây ảnh trực tiếp đến cơng trình ăn mịn,nứt cấu kiện…từ làm giảm tuổi thọ đáng kể cơng trình gây thiệt hại nặng nề cải vật chất từ làm cho kinh tế phát triển Hình 2:Bản đồ nước ta -Trước cơng trình ven biển hải đảo…đều sử dụng loại xi măng với cơng trình thơng thường sau thời gian 5-7 năm đưa vào sử dụng cơng trình xuống cấp hư hại trầm trọng tác dụng ăn mòn muối sunfat.Cho nên việc sử dụng xi măng chủng loại quan trọng cụ thể để chống ăn mòn sunfat xâm thực nước biển phải sử dụng xi măng bền sufat(PCsr ) cải thiện chất lượng tuổi thọ cơng trình.Cho nên việc đầu tư sản xuất xi măng bền sunfat Việt Nam nói chung tỉnh thành ven biển nói riêng hợp lý 1.1 Ngun nhân ăn mịn bê tơng môi trường biển Môi trường biển môi trường hố học, q trình ăn mịn bê tơng mơi trường nước biển mơ tả tóm tắt sau: SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Trong xi măng có chứa khống 3CaO.Al2O3, thuỷ hoá tạo khoáng hyđro aluminat canxi dạng: 3CaO.Al 2O3.6H2O (C3AH6) Khi nước biển thấm vào khối bê tông xẩy phản ứng : C AH  3Ca 2  3SO4  26 H O  C A.3CaSO4 32H O Sản phẩm phản ứng (ettringit) tích tăng gấp 4,76 lần so với chất tham gia phản ứng tạo ứng suất phá vỡ cấu trúc đá xi măng Khoáng C3 S xi măng thuỷ hố giải phóng Ca(OH) nước biển thấm vào bê tông xẩy phản ứng : Ca OH   Mg 2  SO4  H O  CaSO4 H O  Mg  OH  Các sản phẩm phản ứng bị hồ tan bị rửa trơi nước biển Bản thân sản phẩm thuỷ hoá xi măng hydro silicat canxi bị phản ứng hoá học tạo thành sản phẩm dễ bị hồ tan, ví dụ: 3CaO.2 SiO 3H O  3MgSO nH O  3 CaSO4 H O   SiO nH O  3Mg  OH  1.2 Phân loại phạm vi sử dụng Các phản ứng ăn mịn bê tơng xảy tác động hố học sản phẩm thuỷ hoá xi măng với ion nước biển Hậu chúng phá vỡ cấu trúc đá xi măng, tạo thành hợp chất dễ hồ tan làm cho khối bê tơng bị ăn mịn Trong phản ứng ăn mịn sunphat đáng sợ phản ứng tạo ettringit từ C 3AH6 Vì muốn hạn chế ăn mịn cần hạn chế tối đa hàm lượng C 3AH6 đá xi măng C3AH6 tạo kết thuỷ hố C3A có clanhke xi măng theo phản ứng: 3CaO Al O3  H O 3CaO Al O3 H O Vì xi măng phải hạn chế thành phần khoáng C 3A xi măng bền sunphat (BSF) Trong xi măng lại chia thành xi măng BSF thường C 3A  8% xi măng BSF cao  5% -Tùy theo nồng độ yếu tố ăn mòn sunphat,manhe…trong môi trường mà đá xi măng bê tông tiếp xúc,người ta định chọn xi măng loại vừa cao Thông thường nồng độ SO42- môi trường ≤400mg/lit,hàm lượng Mg2+ 1,4 : xi măng khơng bền mơi trường xâm thực 5) Hệ số bảo hịa vơi: KH - Là tỷ lệ phần trọng lượng CaO thực tế lại để tạo thành C 3S C2S sau tác dụng bảo hịa hồn tồn với oxit Al 2O3 Fe2O3 để tạo thành C3A C4AF phần khối lượng CaO lý thuyết cần thiết để bảo hịa hồn tồn SiO2 tạo thành C3S CaO tổng  CaO tựdo   1.65Al2 03  0.35FeO  0.7SO3  KH   2,8SiO toång  SiO tựdo  - Đối với xi măng Portland KH < 1, thường KH = 0.85 – 0.95 - Nếu KH lớn, hàm lượng alite clinker cao, cho xi măng Portland có cường độ cao, đóng rắn nhanh khó nung luyện nhiệt độ kết khối cao - Nếu KH nhỏ, hàm lượng alite clinker thấp, chất lượng xi măng Portland thấp nhiệt độ kết khối thấp, clinker dễ nung luyện II Tính tốn cụ thể thành phần phối liệu Các yêu cầu clinker xi măng bền nước biển PCRS40 - Hệ số module alumine p = 1.11.4 - Thành phần khoáng %C3A < 3.5% Thành phần hố học Đá vơi, Đất sé & Than trước nung Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Chất khác MK N Tỷ lệ % Đá vôi 4.04 0.56 0.4 49.36 2.15 0.17 2.04 41.28 100.00 Đất sét 64.77 13.86 10.4 1.63 0.86 0.2 1.38 6.9 100.00 SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính Than 67.80 25.00 GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh 4.80 1.00 0.00 0.70 0.70 0.00 100.00 - Thơng thường với thành phần hóa hệ cấu tử nguyên liệu, phải chuyển đổi 100% - Hệ số chuyển đổi 100% nguyên liệu sau nung - Thành phần hoá cấu tử sau chuyển 100% sau: Bảng Thành phần hoá học nguyên liệu sau nung SO3 Chất khác Tỷ lệ % Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Đá vôi 6.880 0.954 0.681 84.059 3.662 0.290 3.474 100.00 Đất sét 69.570 14.887 11.171 1.751 0.924 0.215 1.482 100.00 Than 67.800 25.000 4.800 1.000 0.000 0.700 0.700 100.00 Thành phần hàm lượng tro lẫn vào clinker tính theo cơng thức: Trong đó: SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 10 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Nhận xét: - Hệ số KH = 0.89 thoả điều kiện PCRS40 KH = 0.87÷0.89 - Hệ số p = 1.6 khơng thoả điều kiện PC RS40 p = 1.1÷1.4 - Hệ số n = 2.9 thoả điều kiện n = 1.7÷3.5 - Ta thấy hệ số p cao so với yêu cầu để giảm hệ số p xuống ta cần tăng lượng Fe2O3 - Bài toán tăng thêm vào cấu tử Laterite để cung cấp thêm lượng Fe 2O3 cho phối liệu - Thành phần hoá học nguyên liệu trước nung: Bảng Thành phần hoá học nguyên liệu trước nung Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Chất khác MK N Đá vôi 4.04 0.56 0.4 49.36 2.15 0.17 2.04 41.28 100.00 Đất sét 64.77 13.86 10.4 1.63 0.86 0.20 1.38 6.90 Laterite 25.08 19.55 41.41 0.12 0.08 0.00 3.39 10.37 100.00 Than 67.80 25.00 4.80 1.00 0.00 0.70 0.70 0.00 - Hệ số chuyển đổi 100%: SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 14 Tỷ lệ % 100.00 100.00 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh - Thành phần hoá phối liệu sau nung chuyển 100% sau: Bảng Thành phần hoá học nguyên liệu sau nung Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 Đá vôi 6.880 0.954 0.681 Đất sét Laterite Than CaO MgO SO3 Chất khác Tỷ lệ % 84.059 3.662 0.290 3.474 100.00 69.570 14.887 11.171 1.751 0.924 0.215 1.482 100.00 27.982 21.812 46.201 0.134 0.090 0.000 3.782 100.00 67.800 25.000 1.000 0.000 0.700 0.700 100.00 4.800 Thành phần hàm lượng tro lẫn vào clinker Trong toán cấu tử ta chọn KH = 0.89, p = 1.1 Cứ 100 phần clinker (hay phối liệu nung) có: + X phần trăm cấu tử thứ nung + Y phần trăm cấu tử thứ hai nung + Z phần trăm cấu tử thứ ba nung + q phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào - Ta thiết lập phương trình: X + Y+ Z + q = 100 - Ta có biểu thức sau:      SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 15 (9) Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh  Thay giá trị C, S, A, F (10), (11), (12), (13) vào (14), (15) giải ta có hệ phương trình bậc hai ẩn số: Trong đó: a1 = b1 = c1 = d1 = 100 - q Tính tốn ta thơng số sau: SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 16 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính - GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Thay vào hệ phương trình (16) ta có: - Giải hệ phương trình ta có: Với Đổi phần trăm X, Y, Z nguyên liệu nung nguyên liệu chưa nung X0, Y0, Z0 Đổi X0, Y0, Z0 phần trăm Thành phần clinker: Bảng Thành phần clinker Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Chất khác Tỷ lệ % Đá vôi 5.109 0.709 0.506 62.416 2.719 0.215 2.579 74.253 Đất sét 12.243 2.619 1.869 0.308 0.163 0.038 0.261 17.598 Laterite 1.273 0.992 2.102 0.006 0.004 0.000 0.172 4.549 Than 2.441 0.900 0.173 0.036 0.000 0.025 0.025 3.6 Clinker 21.066 5.220 4.650 62.766 2.886 0.278 3.037 100 SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 17 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Thành phần phối liệu: Bảng Thành phần phối liệu Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Chất khác MKN Tỷ lệ % Đá vôi 3.396 0.471 0.336 41.492 1.807 0.143 1.715 34.700 84.06 Đất sét 8.142 1.742 1.308 0.205 0.108 0.025 0.173 0.867 12.57 Laterite 0.845 0.659 1.396 0.004 0.003 0.000 0.114 0.349 3.37 Phối liệu 12.383 2.872 3.040 41.701 1.918 0.168 2.002 35.916 100 Kiểm tra hệ số & module: - Hệ số bão hồ vơi KH:  - Hệ số module alumin p:  - Hệ số module silicat n:  - Thành phần khống: - Hàm lượng khống nóng chảy: - Lượng pha lỏng clinker: SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 18 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính - GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Tít phối liệu: Kết luận: - Hệ số bão hồ vơi KH = 0.89 thoả điều kiện độ lệch - Hệ số module alumin p = 1.1 thoả điều kiện p = 1.1÷1.4 cho xi măng PCRS40 - Hệ số module silicat n = 2.1 thoả điều kiện n = 1.7÷3.5 cho xi măng PCRS40 - Thành phần khoáng thoả yêu cầu - Thành phần khoáng thoả yêu cầu - Thành phần khoáng thoả yêu cầu - Thành phần khoáng thoả yêu cầu - Lượng pha lỏng clinker thoả yêu cầu - Tít phối liệu T = 78.445 % thoả yêu cầu T = 75 80% Như thành phần chọn sản xuất xi măng PCRS40 CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT Mục tiêu : SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 19 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính - GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh u cầu tính tốn thơng số khối lượng nguyên vật liệu dùng để chế tạo clinker xi măng cách xác từ lựa chọn thiết bị sản xuất phù hợp Từ số liệu thống kê vật liệu , phương tiện vân chuyển để lựa chọn thiết bị lưu trữ nguyên vật liệu phù hợp CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY : 1.1 Hệ số sử dụng lò : Kế hoạch làm việc tu sử lò năm dự định sau : o Thời gian làm việc hành : Số ngày làm việc : từ thứ đến thứ Số ca làm việc : ca / ngày Thời gian ca : / ca o Thời gian sản xuất : Khai thác : Đất sét : ca / ngày , ca Đá vôi : ca / ngày , ca Sản suất : Quá trình sản xuất gồm giai đoạn : nghiền phối liệu , nung , nghiền xi măng hoạt động xuyên suốt năm tạm dừng cho hoạt động sữa chữa bão trì máy móc Thời gian bảo trì máy ước tính sau : Thời gian đại tu lị : 20 ngày Thời gian trung tu lò : 10 ngày Thời gian kiểm tra kĩ thuật : 10 ngày  Tổng thời gian hoạt động quy trình sản xuất : 365 – 40 = 325 ngày Hệ số thời gian sử dụng lò : K 1.2 365  40  0.8904 365 Năng suất làm việc : Số ngày làm việc lò : T  365  40  325 ngày Số làm việc lò : H  325  24  7800 SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 20 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Năng suất dự tính nhà máy : 1.8 triệu / năm Để sản suất xi măng PCpuz40 ta cần nghiền 95 % clinker (3 – ) % thạch cao Chọn số phần trăm tất phụ gia thêm vào % Sản lượng Clinker năm tính sau : C M ' (100  5) 1800000  95   1710000 100 100 / năm Lượng hao hụt nung Clinker 0.5% Sản lượng Clinker thực tế : C1  C  (1  0.005)  1718550 Năng suất theo ngày phân xưởng nung : Năng suất theo phân xưởng nung : / năm C1  1718550  5288 325 / ngày C1  1718550  220 325  24 / CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY : 2.1 Tính tốn than nhiên liệu : Lượng than nhiên liệu dùng để sản suất kg Clinker : Gt  q 1350   0.1868 d Q t 7225.6 (kg than / kg Clinker ) Công thức tính độ ẩm than nhiên liệu 5% , lượng than khô tuyệt đối tính sau : G t k  G t (1  0.05)  0.1868  (1  0.05)  0.177 (kg than khô / kg Clinker ) Lượng than sau mua có độ ẩm xác định khoảng 10 % , lượng than cần thiết yêu cầu : G tt yc  G t k (1  0.1)  0.177  (1  0.1)  0.1947 SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 21 (kg than / kg Clinker ) Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Trong trình vận chuyển , sấy , nghiền lượng than bị hao hụt Ước lượng hao hụt tất trình cung cấp than cho lò nung la % , lượng than thực tế cần G  G tt yc (1  0.05)  0.1947  (1  0.05)  0.204 2.2 (kg than thực tế / kg Clinker ) Tính tốn tiêu hao nhiên liệu sản xuất : Tỷ lệ cấu tử tính tốn : Đá vơi Đất sét laterite : 84.06 % , độ ẩm tự nhiên w = % : 12.57% , độ ẩm tự nhiên w = 10 % : 3.37 % , độ ẩm tự nhiên w = % a Lượng nguyên liệu để sản xuất Clinker : Hệ số chuyển đổi nung phối liệu : K 100 100   1.56 100  MKN 100  35.916 Lượng nhiên liệu khô lý thuyết tính sau : Đá vơi : V1  84.06  1 1.56  1.311 100 (tấn / Clinker ) Đất sét : D1  laterite: S1  12.57  11.56  0.1961 100 (tấn / Clinker ) 3.37  1 1.56  0.052 100 (tấn / Clinker ) Lượng nhiên liệu ẩm tự nhiên : Đá vôi : V2  V1  (1  0.05)  1.311 (1  0.05)  1.376 Đất sét : SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 22 (tấn / Clinker ) Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh D  D1  (1  0.1)  0.1961 (1  0.1)  0.2157 laterite : S2  S1  (1  0.04)  0.052  (1  0.04)  0.054 (tấn / Clinker ) (tấn / Clinker ) Ngồi cịn số yếu tố ảnh hưởng đến số lượng loại nhiên liệu sau : Hao hụt trình khai thác : % Hao hụt trình vận chuyển di chuyển nhiên liệu : % Hao hụt trình nghiền : % Hao hụt nhiên liệu trở thành bụi thoát : 0.5 %  Tổng hao hụt yếu tố khác 5.5 % Lượng nhiên liệu thực tế cần thiết : Đá vôi : V3  V2  (1  0.055)  1.376  (1  0.055)  1.452 (tấn / Clinker ) Đất sét : D3  D2  (1  0.055)  0.2157  (1  0.055)  0.2276 laterite : 2.3 S3  S2  (1  0.055)  0.054  (1  0.055)  0.057 (tấn / Clinker ) (tấn / Clinker ) Tính toán thạch cao sử dụng : Giả sữ lượng thạch cao sử dụng 5% độ ẩm đá thạch cao 9% , hao phí vận chuyển , nghiền 2% Lượng đá thạch cao lý thuyết : SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 TCo  5% 1800000  90000 23 tấn/năm Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh Lượng đá thạch cao ẩm lý thuyết : TC1  TCo  (1  0.09)  98100 Lượng đá thạch cao ẩm thực tế TC2  TC1  (1  0.02)  100062 2.4 : tấn/năm tấn/năm Lượng nhiên liệu , nguyên liệu cần thiết để nhà máy sản xuất năm: Lượng than cần thiêt : Gnam  G  C1  0.204 17185550  350584 (tấn) Lượng nguyên liệu tiêu tốn năm : Đá vôi : Đất sét : laterite : Vnam  V3  C1  1.452 1718550  2495334.6 Dnam  D3  C1  0.2276 1718550  391141 Snam  S3  C1  0.057 1718550  97957 (tấn) (tấn) (tấn) 3.1 Bảng tổng kết sử dụng nguyên liệu thực tế: Lượng nguyên liệu cần thiết T/năm T/ngày T/ca Đá vôi 2495334 7678 2559 Đất sét 391141 1203 401 laterite 97957 301 100 Thạch cao 100062 308 102 3.2 Bảng tổng kết lượng than sử dụng thực tế: Nguyên liệu Nguyên liệu Than đá T/năm 199895 SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588 Lượng nguyên liệu cần thiết T/ngày T/ca 615 205 24 T/giờ 320 50 12.5 13 T/giờ 69 Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh CHƯƠNG 5: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ Thuyết minh dây chuyền công nghệ sử dụng máy nghiền đứng: Giai đoạn chuẩn bị phối liệu: Đất sét khai thác máy xúc nhiều gàu, gia công máy cán trục, sau vận chuyển két chứa băng tải cao su Đá vôi đƣợc khai thác phƣơng pháp nổ mìn cắt tầng Sau khai thác, đá vơi có kích thước d>1000 mm tiếp tục cho nổ mìn tẻ thành khối nhỏ cơng trường Đá có d