TỔNG QUAN
Bê tông và bê tông cốt thép đƣợc chế tạo từ xi măng PC hay PCB, làm việc trong môi trường nước, đất có chứa ion sunfate.[1]
làm việc trong môi trường nước, đất có chứa ion sunfate [1]
1.1.1 Bê tông dùng xi măng PC hay PCB làm việc trong điều kiện thuỷ triều, mực nước thay đổi thường xuyên. Đây là một dạng xâm thực thường gặp đối với bê tông và bê tông cốt thép (BTCT) ở các công trình thủy lợi, đặc biệt là các vùng có nước thủy triều, bê tông lát mái đê biển, v,v…
Khi mực nước thường xuyên thay đổi, bê tông sẽ trải qua hiện tượng trương nở-co ngót, dẫn đến sự xuất hiện của nội ứng suất và các vết nứt trên bề mặt Những vết nứt này cho phép oxy tiếp xúc với cốt thép, từ đó thúc đẩy quá trình ăn mòn Đồng thời, nước thấm qua các vết nứt vào bên trong bê tông, kết hợp với các tác động ngoại lực như sóng, làm gia tăng sự ăn mòn và giảm cường độ của bê tông.
Hình 1.1 Ăn mòn BTCT khi mực nước thay đổi
SVTH: TỐNG VIỆT PHƯƠNG NAM-1512105
1.1.2 Bê tông và bê tông cốt thép bị ăn mòn trong môi trường có ion sunfate Do tạo thành các chất tích tụ, trương nở thể tích.
Môi trường không khí ven biển, môi trường nước chua, phèn chứa rất nhiều tác nhân gây xâm thực nhƣ ion SO4 2-
2 phản ứng chính tạo ra sự phá hoại bê tông trong môi trường nước biển:
C 3 AH 6 + 3Ca 2+ +3SO 4 2- + (25-26)H 2 O→C 3 A.3CaSO 4 (31-34)H 2 O (Etringite thứ cấp) Tạo ra “Etringite” gây nở thể tích lên 4,8 lần làm nứt vỡ đá xi măng và bê tông.
Phản ứng của Ca(OH)2 của đá xi măng và bê tông với ion SO4 2- của môi trường cũng gây nứt vỡ bê tông.
Nồng độ dung dịch OH- trong lỗ rỗng tăng lên sẽ hạn chế sự hòa tan của Ca(OH)2, đồng thời gia tăng sự hòa tan của C4AH13, dạng ổn định của canxi hydroaluminat (C4AHx) Quá trình này tiếp tục tương tác với các gốc SO4 2-.
C 4 AH 13 + SO 4 2- + trao đổi →C 3 A.12CaSO 4 2H 2 O+2OH - +dd thể tích tăng 14% [1]
Cần 1 loại xi măng khác PC giúp công trình BTCT bền trong môi trường ion sunfate.
Giới thiệu về xi măng PCsr
Thực tế sử dụng ximang portland thông dụng ( PC hoặc PCB) để xây dựng các công trình có tiếp xúc với ion sunfate SO4 2-
, sau một thời gian 5 tới 7 năm thấy có hiện tƣợng nứt vỡ bê tông.
Hình 1.2- 1.3 Ảnh thực tế hiện tượng ăn mòn BTCT tại Tân Thành- Tiền Giang
SVTH: TỐNG VIỆT PHƯƠNG NAM-1512105
Bê tông xi măng trong môi trường có ion sunfate có thể tạo ra ettringite thứ cấp, gây nở thể tích và dẫn đến nứt vỡ Ngoài ra, bê tông cũng bị tấn công bởi cacbonat, hình thành thaumasit Nhiều yếu tố có thể làm giảm chất lượng bê tông, do đó cần có biện pháp bảo vệ Một trong những phương pháp phổ biến để ngăn chặn sự hình thành ettringite là hạn chế hàm lượng tricalcium aluminate (C3A) trong xi măng, vì C3A liên quan trực tiếp đến sản phẩm ettringite Để giảm hàm lượng C3A, xi măng pooc lăng bền sunfate được chế tạo với hàm lượng C3A thấp, thường được nghiền với thạch cao Loại xi măng này được áp dụng theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C150, chia thành hai loại: Type II với hàm lượng C3A < 8%.
V - quy định hàm lƣợng C3A < 5% Đây là nguyên nhân xuất hiện xi măng PCsr.( Tiêu chuẩn mới C 3 A ≤3.5%, TCVN 6067-2004)
Sau khi ra đời PCsr đã đƣợc sử dụng rộng rãi trên khắp thế giới để chế tạo ra bê tông bền sunfate.
Theo TCVN 5438:2004, xi măng được phân loại dựa trên Clinker xi măng poóc lăng không có phụ gia khoáng và có tính chất bền sunfate, ký hiệu là PC sr.
TCVN 6067:2004 (Bảng 1.1) quy định về xi măng poóc lăng bền sunfate, định nghĩa sản phẩm này là xi măng được nghiền mịn từ clanker poóc lăng bền sunfate kết hợp với thạch cao.
Thạch cao sử dụng để sản xuất phải thỏa mãn tiêu chuẩn xây dựng TCXD 168-89.
Xi măng poóc lăng bền sunfate gồm các mác: PCsr30, PCsr40, PCsr50, trong đó:
- PC sr : là ký hiệu xi măng poóc lăng bền sunfate;
- Các trị số 30, 40, 50 là cường độ nén tối thiểu của mẫu vữa chuẩn sau 28 ngày đóng rắn, tính bằng N/mm 2 (MPa) xác định theo TCVN 6016 : 1995.
SVTH: TỐNG VIỆT PHƯƠNG NAM-1512105
Bảng 1.1 Các chỉ tiêu chất lượng của xi măng poóc lăng bền sunfate TCVN 6067:2004
PC sr 30 PC sr 40 PC sr 50
1 Hàm lƣợng mất khi nung (MKN), %, không lớn hơn 3
2 Hàm lƣợng magiê ôxyt (MgO), %, không lớn hơn 5
3 Hàm lƣợng anhydrit sunfuric (SO3), %, không lớn hơn 2,5
4 Hàm lƣợng tri canxi aluminat (C3A), %, không lớn hơn 3,5 1)
5 Tổng hàm lƣợng tetra canxi fero aluminat và hai lần tri canxi aluminat (C4AF + 2C3A), %, không lớn hơn 25 1)
6 Hàm lƣợng kiềm quy đổi Na2Oqđ, %, không lớn hơn 0,6 2)
7 Hàm lƣợng cặn không tan (CKT), %, không lớn hơn 1
8 Hàm lƣợng bari ôxit (BaO), % 1,5 2,5 3)
9 Cường độ nén, N/mm 2 (MPa), không nhỏ hơn
10 Thời gian đông kết, phút
Bắt đầu, không sớm hơn
Kết thúc, không muộn hơn
Phần còn lại trên sàng 0,08 mm, %, không lớn hơn
Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm 2 /g, không nhỏ hơn
12 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le
Chatelier, mm, không lớn hơn 10
13 Độ nở sunfate ở tuổi 14 ngày, %, không lớn hơn 0,04 4)
1) Thành phần khoáng xi măng poóc lăng bền sunfate đƣợc tính theo công thức:
Tri canxi aluminat (C3A) = (2,650 x %Al2O3) - (1,692 x %Fe2O3)
Tetra canxi fero aluminat (C4AF) = (3,043 x %Fe2O3).
Khi hàm lƣợng các khoáng (C3A) và (C4AF + 2C3A) đạt yêu cầu theo chỉ tiêu 4 và 5 thì không cần thử độ nở sunfate (chỉ tiêu 13).
2) Hàm lƣợng kiềm quy đổi tính theo công thức: %Na2Oqđ = %Na2O + 0,658 %K2O.
3) Chỉ áp dụng đối với xi măng poóc lăng bền sunfate chứa bari.
4) Khi độ nở sunfate đạt yêu cầu theo chỉ tiêu 13 thì không cần thử hàm lƣợng các khoáng (C3A) và (C4AF + 2C3A).
SVTH: TỐNG VIỆT PHƯƠNG NAM-1512105
Xi măng đặc biệt NGUYỄN NGỌC ANH-1510069 được thiết kế cho các khu vực ngập lụt, vùng nhiễm phèn và hải đảo, nơi có điều kiện bảo dưỡng hạn chế Sản phẩm này có khả năng chịu đựng tác động khắc nghiệt từ môi trường sunfate, phù hợp cho các công trình tiếp xúc trực tiếp với Ion sunfate.
Tình hình sản xuất.[4]
Ở các nước trên thế giới từ lâu đã nghiên cứu và sản xuất loại xi măng này.
-Pioneer cement (Pakistan) : sản xuất ra xi măng bền sunfate với hàm lƣợng C3A ≤2%.
- Turkish cement (Thổ Nhĩ Kỳ ) : sản xuất ra xi măng bền sunfate với hàm lƣợng C3A ≤ 2.75%.
- Hanson (Anh) : sản xuất ra xi măng bền sunfate với hàm lƣợng C3A là ≤ 3.5%.
Các nước như Nga, Nhật sản lương tiêu thụ xi măng PC sr hằng năm lần lượt là 25% và 18%.
Nhu cầu sử dụng xi măng bền sunfate trên toàn cầu đang tăng cao, đặc biệt ở những quốc gia có đường bờ biển dài như Việt Nam Nhiều công ty hiện đang sản xuất loại xi măng đặc biệt này để đáp ứng nhu cầu sản xuất bê tông bền sunfate.
Tại Việt Nam, nguồn sản xuất xi măng bền sunfate còn hạn chế, với chỉ một số công ty như xi măng Hải Phòng và Hà Tiên II sản xuất chất kết dính từ clinker Portland Sản lượng hiện tại chưa đáp ứng đủ nhu cầu cho sự phát triển ngành xây dựng biển trong tương lai.
Nhu cầu tiêu thụ xi măng PC sr tại Việt Nam.[5]
Nước ta giáp với biển Đông ở hai phía Đông và Nam Vùng biển Việt Nam là một phần biển Đông thuộc Thái Bình Dương.
Việt Nam sở hữu bờ biển dài 3.260 km, kéo dài từ Quảng Ninh đến Kiên Giang, tương đương với 1 km bờ biển cho mỗi 100 km2 Nơi đây còn có 2 quần đảo Hoàng Sa và Trường Sa cùng với 2.577 đảo lớn, nhỏ, gần và xa bờ, tạo nên một hệ thống đảo phong phú và đa dạng.
SVTH: TỐNG VIỆT PHƯƠNG NAM-1512105
Bờ biển dài không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho giao lưu quốc tế mà còn thúc đẩy sự phát triển của ngành biển và du lịch Do đó, nhu cầu xây dựng các công trình tiếp xúc biển ngày càng gia tăng nhằm đáp ứng yêu cầu phát triển kinh tế.
Việt Nam sở hữu hai đồng bằng lớn, đồng bằng sông Hồng và đồng bằng sông Cửu Long, đóng vai trò quan trọng là vựa lúa của cả nước Tuy nhiên, cả hai vùng này đều gặp phải vấn đề về lượng phèn lớn cần được xử lý Đặc biệt, đồng bằng sông Cửu Long có hệ thống kênh rạch dày đặc, hiện đang được nhà nước chú trọng đầu tư xây dựng để cải thiện tình hình.
Nhu cầu xây dựng các công trình kênh rạch này cần phải đảm bào bền vững với thời gian và chịu được môi trường nhiệm phèn cao ở đây (2)
Với tiềm năng phát triển mạnh mẽ từ nông nghiệp, công nghiệp, quốc phòng biển đảo đến du lịch, việc sử dụng xi măng bền sunfate cho các công trình xây dựng là cần thiết Điều này đảm bảo độ bền vững theo thời gian, đặc biệt trong môi trường tiếp xúc nhiều với ion sunfate.
PCSR là một lựa chọn hoàn hảo cho ngành xây dựng.
Kết luận
Xi măng bền nước biển PCSR có nhiều ưu điểm và tiềm năng tiêu thụ lớn, không chỉ trong nước mà còn cho xuất khẩu sang các quốc gia có môi trường nước biển khắc nghiệt và đất chứa nhiều ion sunfate, như Trung Quốc và Bangladesh.
Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng cả trong và ngoài nước, việc xây dựng nhà máy sản xuất clinker xi măng Portland bền sunfate PC sr -40 với công suất 1,5 triệu tấn/năm theo TCVN 6067-2004 là hoàn toàn khả thi trong tầm nhìn chiến lược phát triển tương lai.
SVTH: TỐNG VIỆT PHƯƠNG NAM-1512105
ĐỊA ĐIỂM NHÀ MÁY
Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy
2.1.1 Yêu cầu địa điểm đặt nhà máy sản xuất clinker xi măng [6]
* Yêu cầu khi chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất clinker xi măng:
- Có sản lƣợng đá vôi dự trữ tối thiểu đảm bảo sản xuất 50 năm.
- Có hệ thống giao thông đường thủy thuận lợi cho việc vận chuyển các nguyên liệu phụ và vận chuyển clinker tới nhà máy nghiền xi măng.
-Có hệ thống mạng lưới điện nước ổn định để vận hành nhà máy.
Công suất thiết kế của nhà máy là 1,5 triệu tấn clinker mỗi năm, yêu cầu sử dụng 1,3 tấn đá vôi để sản xuất 1 tấn clinker Do đó, lượng đá vôi tối thiểu cần thiết cho nhà máy trong 50 năm là 97,5 triệu tấn, tương đương với 1,95 triệu tấn mỗi năm.
Việt Nam sở hữu nhiều mỏ đá vôi, đất sét và quặng sắt với trữ lượng lớn, đảm bảo cho quá trình sản xuất xi măng diễn ra liên tục Thành phần hóa học của nguyên liệu tại nhà máy chỉ có sự sai lệch tối thiểu so với khi khai thác tại mỏ Đặc biệt, giá thành sản xuất xi măng tại Việt Nam là thấp nhất so với các quốc gia khác trên thế giới.
Hải Phòng là thành phố nổi bật với nguồn tài nguyên khoáng sản phong phú, đặc biệt là nguyên liệu sản xuất xi măng như đất sét và đá vôi Đá vôi xây dựng được phân bố rộng rãi trên địa bàn Hải Phòng, với sự tập trung chủ yếu tại các khu vực Thuỷ Nguyên và Núi Bà (Cát Bà).
Các mỏ đá vôi thường có dạng vỉa lớn, nằm trên bề mặt địa hình, với thành phần khoáng vật chủ yếu gồm canxi (52-56%), thạch anh – opan (7-24%), kaolinit (2-3%) và chất hữu cơ (4-10%) Huyện Thủy Nguyên nổi bật với sự tập trung lớn về khoáng sản.
Trang 7 và đa dạng của thành phố Hải Phòng Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của toàn Thành phố cũng như cả nước, huyện Thuỷ Nguyên đang từng bước xây dựng cơ sở hạ tầng, kinh tế - xã hội dựa trên cơ cấu kinh tế Nông - Công - Lâm nghiệp hoàn chỉnh theo hướng công nghiệp hoá - hiện đại hoá.
Từ năm 2006, huyện Thủy Nguyên đã khai thác khoáng sản với sản lượng đáp ứng nhu cầu sản xuất xi măng từ 5 đến 7 triệu tấn mỗi năm và đá vật liệu xây dựng từ 1,2 đến 1,5 triệu m³ mỗi năm Để đạt được những mục tiêu này, huyện cần phát huy tối đa các nguồn lực sẵn có, đặc biệt là nguồn lực khoáng sản.
Theo báo cáo của UBND huyện Thủy Nguyên, huyện này có 106 mỏ với trữ lượng ước tính khoảng 380 triệu m³ đá vôi và 33 triệu m³ si-líc Sản lượng khai thác đá vôi hàng năm trong giai đoạn 2010 - 2018 dao động từ 2,2 đến 2,5 triệu m³/năm.
Khoáng sản đá vôi Diện tích(ha) Trữ lƣợng(1000m3)
Nguyên trạng 593,9 259.384,0 Đang khai thác 415,5 120.908,2
Bảng 2.1 : Trữ lượng đá vôi đang khai thác ở huyện Thủy Nguyên
Hiện nay, huyện Thủy Nguyên chủ yếu khai thác đá vôi từ các núi nhỏ nằm rải rác trên đồng bằng tích tụ sông biển, tập trung chủ yếu ở phía Bắc và Đông Bắc Hai khu vực chính được khai thác đá vôi là Tràng Kênh và Trại Sơn.
Tại Tràng Kênh, đá vôi được khai thác chủ yếu để phục vụ ngành sản xuất xi măng của thành phố, đồng thời một phần cũng được xuất khẩu sang các tỉnh lân cận.
MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3
Bảng 2.2 Thành phần hóa học đá vôi tại mỏ Tràng Kênh huyện Thủy Nguyên tỉnh Hải Phòng
Thành phần % Đất sét 1 Đất sét 2 Đất sét 3 Đất sét 4
Bảng 2.3 Thành phần hoá học của đất sét huyện Thuỷ Nguyên tỉnh Hải Phòng
Hình 2.1 Bản đồ huyện Thủy Nguyên tỉnh Hải Phòng [8]
Thủy Nguyên là một huyện lớn bên dòng sông Bạch Đằng, giáp tỉnh Quảng Ninh ở phía Bắc và Đông Bắc, huyện An Dương cùng nội thành Hải Phòng ở phía Tây Nam, trong khi phía Đông Nam là cửa biển Nam Triệu Địa hình nơi đây đa dạng với độ dốc từ Tây Bắc xuống Đông Nam, bao gồm núi đất, núi đá vôi, đồng bằng và hệ thống sông hồ phong phú, tạo ra những điều kiện tự nhiên thuận lợi cho phát triển.
Sông Bạch Đằng, còn được gọi là Bạch Đằng Giang, có tên Nôm là sông Rừng, là một con sông quan trọng chảy giữa thị xã Quảng Yên (Quảng Ninh) và huyện Thủy Nguyên (Hải Phòng) Sông nằm cách vị trí Hạ Long và cửa Lục khoảng 40 km, thuộc hệ thống sông Thái Bình.
Điểm đầu là phà Rừng - Hải Phòng (ranh giới Hải Phòng và Quảng Ninh).
Điểm cuối là cửa Nam Triệu - Hải Phòng Sông có chiều dài 32 km.
Các loại tàu thuyền có tải trọng 300-400 tấn tham gia vận tải đƣợc cả hai mùa.
Sông Bạch Đằng là tuyến đường thủy quan trọng nhất dẫn vào Hà Nội (Thăng Long xưa) từ miền Nam Trung Quốc Từ cửa sông Nam Triệu, các chiến thuyền có thể dễ dàng di chuyển vào sông Kinh.
Th ầ y , sông Đuống và cuối cùng là sông H ồng đoạn chảy qua Hà N ội
Huyện Thủy Nguyên, nằm ở phía Bắc thành phố Hải Phòng, bao gồm 35 xã và 2 thị trấn, với tổng diện tích tự nhiên là 24.279,9 ha, chiếm 15,6% diện tích thành phố Vị trí địa lý thuận lợi của Thủy Nguyên kết nối Hải Phòng với vùng công nghiệp phía Đông Bắc của vùng kinh tế trọng điểm Bắc Bộ Hiện nay, Thủy Nguyên được xác định là khu vực phát triển công nghiệp và dịch vụ lớn nhất thành phố.
Huyện đã chỉ đạo các ban ngành hoàn thành quy hoạch chi tiết cho thị trấn Núi Đèo, thị trấn Minh Đức, khu đô thị Bắc Sông Cấm và lập dự án khai thác tài nguyên hồ Sông Giá Đồng thời, huyện cũng tiến hành xây dựng hai nhà máy nước nhỏ tại xã Tân Dương và Lập Lễ, cùng với hệ thống cấp nước ở Lại Xuân.
Hệ thống giao thông vận tải tại huyện Thủy Nguyên đã phát triển mạnh mẽ về số lượng và chất lượng, đáp ứng nhu cầu vận chuyển hàng hóa và đi lại của người dân Công tác quản lý phương tiện và giải tỏa hành lang an toàn giao thông được tăng cường, cùng với việc duy tu, sửa chữa thường xuyên hệ thống đường sá Đến nay, huyện đã cơ bản hoàn thành việc bàn giao lưới điện trung áp cho các xã, thị trấn.
Lựa chọn phương pháp sản xuất [9]
2.2.1 Biện luận lựa chọn phương pháp sản xuất clinker
Việc lựa chọn phương pháp sản xuất đóng vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả và năng suất của dây chuyền sản xuất, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.
Lựa chọn phương pháp sản xuất dựa vào các cơ sở sau :
+ Tình chất lý học và thành phần hóa học của nguyên liệu ( hàm ẩm tự nhiên, độ rắn vật liệu, hàm lƣợng kiềm…).
+ Điều kiện cung cấp điện năng và nhiệt năng.
+ Điều kiện trang thiết bị.
+ Điều kiện vệ sinh công nghiệp.
+ Tính chất khí hậu, địa lý nơi sản xuất.
+ Khả năng và quy mô mở rộng sản xuất.
Việc lựa chọn phương pháp sản xuất phải phù hợp với khả năng của từng địa phương, đồng thời cần đảm bảo đáp ứng các yêu cầu cơ bản.
Quy trình sản xuất được tối ưu hóa nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng máy móc thiết bị, đồng thời cải thiện cả sản lượng lẫn chất lượng sản phẩm với giá thành hợp lý Bên cạnh đó, chỉ tiêu tiêu tốn nhiệt năng, điện năng và nguyên vật liệu cũng được duy trì ở mức thấp, góp phần vào sự bền vững trong sản xuất.
+ Có khả năng nâng cao trình độ cơ khí hóa và tự động hóa + Đảm bảo vệ sinh và an toàn lao động.
Có ba phương pháp sản xuất chính: phương pháp ướt, phương pháp bán khô và phương pháp khô Mỗi phương pháp này dựa trên cách gia công chế biến phối liệu và đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng biệt.
Phương pháp ướt trong sản xuất clinker sử dụng máy nghiền bi để nghiền nguyên liệu thành bùn huyền phù với hàm ẩm cao từ 6-42%, giúp đạt độ đồng nhất cao và chất lượng clinker tốt Tuy nhiên, hàm ẩm cao dẫn đến tiêu tốn nhiều năng lượng cho quá trình sấy và nung, trong khi các quá trình như sấy, dehyrate khoáng sét và decacbonat hóa đá vôi diễn ra trong lò lớn, chiếm nhiều diện tích sản xuất Điều này làm cho chu trình nung kéo dài, tiêu tốn năng lượng và thời gian, dẫn đến năng suất thấp.
Hình 2.3 Sơ đồ công nghệ pháp ướt lò sản xuất xi măng phương quay.[6]
Phương pháp bán khô trong sản xuất clinker sử dụng phối liệu dạng viên với độ ẩm từ 14 - 16%, có thể áp dụng lò quay hoặc lò đứng để nung clinker Ƣu điểm của phương pháp này bao gồm vốn đầu tư thấp, khả năng thay đổi công nghệ và chủng loại sản phẩm dễ dàng Tuy nhiên, nhược điểm là chất lượng clinker không cao, kém ổn định, năng suất thấp và gây ô nhiễm môi trường.
Hình 2.4 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng phương pháp bán khô lò quay.[6]
Phương pháp khô trong sản xuất vật liệu xây dựng yêu cầu nghiền nguyên liệu thành bột mịn với độ ẩm chỉ từ 0.5-1% Mặc dù tiêu tốn nhiều điện năng cho quá trình nghiền và có độ đồng nhất kém hơn phương pháp ướt, nhưng phương pháp khô lò quay mang lại hiệu quả cao nhờ vào quá trình trao đổi nhiệt giữa khí cháy và phối liệu trong hệ cyclone và calciner Hơn nữa, phương pháp này tối ưu hóa khả năng tận dụng nhiệt từ khí thải để sấy và nghiền phối liệu, đồng thời tăng cường quá trình decarbonat hóa đá vôi trong calciner.
Giảm nhiệt năng tiêu tốn trong quá trình nung clinker là rất quan trọng Hơn nữa, việc rút ngắn chiều dài lò nung so với lò quay theo phương pháp ướt giúp giảm thời gian nung và tăng năng suất cho nhà máy.
Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng phương pháp khô lò quay.[6]
Có ba phương pháp sản xuất, nhưng hai phương pháp chính thường được sử dụng là phương pháp khô và phương pháp ướt, mỗi phương pháp đều có những ưu và nhược điểm riêng trong gia công chế biến phối liệu.
Chỉ tiêu Phương pháp khô Phương pháp ướt
Nhiệt bay hơi ẩm phối liệu (Kcal/kg) 2,7 (W=1%) 54 (W6-42%) Nhiệt mất ra môi trường xung quanh (Kcal/kg) 52 207
Tiêu hao điện (KWh/tấn xi măng) 100÷110 145÷165
Tiêu hao gạch chịu lửa (Kg/tấn xi măng) 1,0÷1,5 2÷2,5
Tiêu hao bi nghiền (Kg/tấn xi măng) 0,6÷0,8 1,5÷2
Mức độ tự động hóa sản xuất (%) 90÷95 10÷15
Năng suất lao động ( tấn xi măng/người/năm) 800÷1200 250÷450
Bảng 2.6 So sáng một số chỉ tiêu giữa hai phương pháp
Chỉ tiêu Phương pháp khô – Lò quay
Phương pháp ướt – Lò quay
Nhiệt năng tiêu tốn riêng (Kcal/kg clinker) 700-1350 1350-1600 Điện năng tiêu tốn riêng (KWH/Tclinker) 79-83 55
Tiêu hao vật liệu nghiền (Kg/ tấn xi măng) 0.2-0.5 1.5-2.0
Tiêu hao vật liệu chịu lửa (Kg/ tấn clinker) 0.5-0.8 2.0-2.5 Độ đồng nhất phối liệu Thấp hơn Tốt
Chất lƣợng sản phẩm Đảm bảo Đảm bảo
Diện tích sản xuất Nhỏ Lớn
Số lƣợng thiết bị Nhiều Ít
Bảng 2.7 So sánh một số chỉ tiêu giữa hai phương pháp
Hiện nay, khủng hoảng năng lượng và ô nhiễm môi trường đang trở thành những vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết Những tiến bộ trong khí động học và kỹ thuật khí nén đã giúp giảm tiêu hao năng lượng trong sản xuất xi măng, đặc biệt là trong quy trình phối liệu khô và bụi Do đó, xu hướng phát triển công nghiệp sản xuất xi măng trên thế giới chủ yếu hướng tới phương pháp sản xuất khô lò quay.
Nên đề tài quyết định chọn phương pháp khô lò quay là phương pháp sản xuất cho nhà máy clinker xi măng PC sr 40 công suất 1,5 triệu tấn/ năm.
Khí hậu Thủy Nguyên và khu vực khai thác đá vôi, đất sét có đặc điểm chung của khí hậu miền Bắc Việt Nam, thuộc loại khí hậu nhiệt đới gió mùa Vị trí gần biển khiến khu vực này chịu ảnh hưởng của khí hậu chuyển tiếp giữa đồng bằng ven biển và vùng đồi núi Đông Bắc Nhiệt độ trung bình dao động từ 23,5 đến 24 độ C, lượng mưa trung bình hàng năm đạt từ 1200 đến 1400 mm, tốc độ gió trung bình khoảng 2,3 m/s, và tổng số giờ nắng trung bình hàng năm đạt từ 1400 giờ.
- 1700 giờ, độ ẩm không khí từ 88% - 92%.
Độ ẩm của nguyên liệu trong khu vực khai thác là khoảng 20%, đảm bảo chất lượng đất sét Ngoài ra, độ ẩm nguyên liệu có thể được điều chỉnh theo yêu cầu của nhà máy, đáp ứng nhu cầu sản xuất hiệu quả.
Để đảm bảo độ đồng nhất trong quá trình sản xuất, các thành phần nguyên liệu cần được đồng nhất sơ bộ trước khi nghiền Việc này yêu cầu nguyên liệu có cùng độ ẩm, giúp dễ dàng đạt được sự đồng nhất cao trong phối liệu.
Trong công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô có hai hệ máy sấy nghiền phổ biến là:
Hệ sấy nghiền liên hợp dùng máy sấy nghiền bi ( Hình 2.6 )
Hình 2.6 Hệ sấy nghiền liên hợp dùng máy sấy nghiền bi
Hệ sấy nghiền liên hợp dùng máy sấy nghiền đứng Hình 2.7 :
Hình 2.7 Hệ sấy nghiền liên hợp dùng máy sấy nghiền đứng
2.2.2.1 Nguyên lý hoạt động máy nghiền bi
Máy nghiền bi là thiết bị hình trụ bằng thép, bên trong chứa các viên bi có kích thước và hình dạng khác nhau Khi thùng máy nghiền quay, lực ly tâm nâng các viên bi lên cao, và khi trọng lực vượt qua lực ly tâm, các viên bi sẽ rơi xuống và đập vỡ vật liệu nghiền Sự quay của thùng cũng tạo ra chuyển động trượt giữa các viên bi, gây ra sự chà sát vật liệu nghiền Vật liệu di chuyển dọc theo thùng nhờ áp lực từ dòng liệu nạp liên tục, với lượng vật liệu nạp vào càng nhiều thì sản phẩm đầu ra càng lớn, nhưng thời gian nghiền lại giảm, dẫn đến sản phẩm có kích thước hạt nhỏ hơn.
Để sấy khô vật liệu hiệu quả, không khí nóng được đưa vào cùng chiều với vật liệu trong quá trình nghiền Trong suốt quá trình này, vật liệu sẽ được sấy khô nhờ vào không khí nóng khi di chuyển từ đầu đến cuối máy nghiền Tùy thuộc vào sơ đồ nghiền, vật liệu có thể được đưa ra khỏi máy theo các cách khác nhau.
TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU
Bài toán 2 cấu tử có lẩn tro nhiên liệu
Thành Phần hóa học của các cấu tử trước khi nung:
N SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3
Tổng Đá Vôi 39.65 5.75 0.71 1.47 49.8 1.48 1.1 99.96 Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.8 1.38 0 1.35 1 100
Hệ số chuyển đổi về 100%:
- K1 = K2 - K 3 - Thành phần hoá các cấu tử đã chuyển đổi về 100%:
Cấu tử MKN Si0 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O K 2 O Tổng Đá vôi 39.666 5.7523 0.7103 1.4706 49.82 1.4806 1.1004 0 100 Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.8 1.38 0 1.35 1 100
Hệ số nguyên liệu đã nung:
Kz Nguyên liệu clinker đã nung
Gọi : X là phần trăm cấu tử thứ nhất đã nung
Y là phần trăm cấu tử thứ hai đã nung q là phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào
Ta có hệ phương trình:
Quy đổi về nguyên liệu ban đầu có kể đến lƣợng MKN:
%Ct 1 %Ct 2 Hệ số tiêu hao: K Kiểm tra lại hệ số bão hòa vôi:
- Hàm lƣợng khoáng nóng chảy có thể tính theo công thức:
- Lƣợng pha lỏng trong clinker:
Nhận xét và Biện luân:
-Hệ số Kh, n thoả yêu cầu bài toán tuy nhiên p khá cao làm C3A không đạt.
- %C3A cao hơn TCVN 6067:2004 qui ƣớc ≤ 3.5% không đảm bảo đƣợc khả năng bền trong môi trường ion sunfate cần phải thêm 1 cấu tử thứ 3 để giảm %C3A.
- Đề tài quyết định chọn quặng sắt là cấu tử thứ 3.
Bài toán 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu
Cấu tử MKN Si02 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Na2O K2O Tổng Đá vôi 39.65 5.75 0.71 1.47 49.8 1.48 1.1 0 0 99.96 Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.8 1.38 0 1.35 1 100
Hệ số chuyển đổi về 100%:
- Thành phần hoá các cấu tử đã chuyển đổi về 100%:
Cấu tử MKN Si0 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 Na 2 O K 2 O Tổng Đá vôi 39.6659 5.7523 0.7103 1.4706 49.8199 1.4806 1.1004 0 0 100 Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.8 1.38 0 1.35 1 100
Hệ số phối liệu clinker đã nung:
Kx Ky Kz Kw Nguyên liệu clinker đã nung :
Gọi : X là phần trăm cấu tử thứ nhất đã nung
Y là phần trăm cấu tử thứ hai đã nung
Z là phần trăm cấu tử thứ 3 đã nung q là phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào
Quy đổi về nguyên liệu ban đầu có kể đến lƣợng MKN:
X0 Y0 Zo %Ct 1 %Ct 2 %Ct 3 Hệ số tiêu hao: K Trang 63
Kiểm tra lại hệ số bão hòa vôi:
- Hàm lƣợng khoáng nóng chảy có thể tính theo công thức:
- Lƣợng pha lỏng trong clinker:
Nhận xét và Biện luân:
Hệ số bảo hòa vôi KH= 0,891 (Đạt).
Modul alumin p=0.914 trong khoảng [0.7-1.4]( Xi măng bền nước biển) => Thỏa.
Modul silicat n =2.319 trong khoảng[1.9-3.2] đối với xi măng PC => Thỏa.
Hàm lƣợng C3SV.21% , hàm lƣợng cho phép [37.5-60%] đối với xi măng PC.
Lƣợng pha lỏng trong clinker L$.44% trong khoảng [20-30%] => Thỏa
Các hệ số đã được xác nhận, cho thấy rằng nguyên liệu với thành phần và tỷ lệ nêu trên phù hợp để sản xuất clinker xi măng PC sr Kết quả này sẽ được sử dụng để thiết lập quy trình công nghệ và tính toán cân bằng vật chất cho nhà máy sản xuất xi măng bền sunfate PCsr.
Sau quá trình tính toán phối liệu, tỷ lệ các nguyên liệu cần thiết cho sản xuất xi măng bền sunfate được xác định như sau: Đá vôi chiếm 82.9913% và Đất sét chiếm 14.481%.
THIẾT LẬP THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN
Sơ đồ dây chuyền
Thuyết minh dây chuyền
Khi khai thác đá vôi, quá trình bắt đầu bằng việc chặt bỏ cây cối và loại bỏ tạp chất trên bề mặt Đá vôi được khai thác bằng phương pháp nổ mìn, với mục tiêu giảm kích thước đá xuống dưới 1000mm Phương pháp cắt tầng được áp dụng, cho phép phát triển các mỏ từ trên xuống dưới, lần lượt khai thác từng lớp Sau khi khai thác, đá vôi được thu gom bằng xe ủi và chuyển lên xe ben để vận chuyển về nhà máy.
Hình 4.1 Sơ đồ khai thác đá vôi theo phương pháp cắt tầng
1 - Tầng khai thác ; 2 - Gia công đá vôi ; 3 - Vận chuyển đá vôi về nhà máy
Trước khi khai thác đất sét, cần loại bỏ lớp đất màu, mùn sỏi và tạp chất hữu cơ Quá trình khai thác đất sét chủ yếu được thực hiện bằng máy xúc nhiều gàu, sau đó vận chuyển về nhà máy thông qua băng tải.
Hình 4.2 Khai thác đất sét bằng máy xúc nhiều gầu
4.2.2 Gia công nguyên liệu. Đá vôi sau khi đƣợc khai thác (D 80% Để tăng khả năng chống bào mòn, có thể sử dụng gạch pha thêm ZrO2 và bê tông chịu lửa pha SiC như một giải pháp vật liệu chịu lửa hiệu quả.
Hình 8.1 Phân bố gạch chịu lửa trong lò.
Quy trình và kỹ thuật lát gạch chịu lửa trong lò quay.[12]
8.2.1 Tháo dỡ lớp lót cũ.
Việc tháo dỡ lớp lót cũ có thể thực hiện bằng tay hoặc cơ khí Sử dụng phương pháp cơ khí hóa giúp giảm thời gian tháo dỡ và vận chuyển xuống chỉ còn 1/3 so với làm bằng tay, từ đó giảm thời gian ngừng lò Ngoài ra, việc điều khiển từ xa các thiết bị tháo dỡ và vận chuyển cũng giúp hạn chế tai nạn lao động trong quá trình làm việc.
8.2.2 Lắp đặt lớp lót mới.
Việc xếp đặt chính xác lớp gạch chịu lửa là yếu tố then chốt để đảm bảo thời gian phục vụ lâu dài Nếu không được lắp đặt đúng cách, các sản phẩm chịu lửa chất lượng cao có thể dễ dàng bị hư hại, dẫn đến giảm tuổi thọ của lò.
Trước khi xếp gạch, một việc quan trọng là đặt đường dẫn chuẩn trên vỏ lò để bảo đảm các vòng đƣợc xếp vuông góc với trục lò Nên đặt gạch nối thẳng chứ không để gạch nối lên nhau từ vòng này sang vòng khác Phải tránh không để cho gạch nối lên nhau ở các vòng kế tiếp vì nó sẽ làm cho lò bị hƣ hỏng do các góc gạch bị vỡ.
Lớp lót lò chịu lửa cần được xếp chặt vào vỏ lò để giảm thiểu sự dịch chuyển tương đối giữa chúng Việc xếp các vòng gạch cẩn thận giúp ngăn ngừa tình trạng gạch rơi ra hoặc bị vỡ do chuyển động tương đối Khi sử dụng gạch kiềm, cần thiết phải có các khớp mở rộng theo hướng dẫn của nhà sản xuất để giảm ứng suất do dãn nở nhiệt và biến dạng của vỏ lò.
Khi xếp lớp lót lò, có thể gặp nhiều vấn đề kỹ thuật, ảnh hưởng đến thời gian quay của lò Tùy thuộc vào phương pháp xếp đặt, lò có thể không quay liên tục hoặc phải quay ngắt quãng Do đó, cần lập một lịch trình hợp lý để kết hợp công việc lót lò với các hoạt động sửa chữa khác.
Khi sửa chữa lò, việc dựng nửa bên dưới của các vòng lớp lót được thực hiện đồng nhất Đối với nửa trên, có ba phương pháp phổ biến là kích vít, sử dụng vòng dưỡng lò và gắn keo.
8.2.2.1 Phương pháp kích vít.( Hình 8.2 )
Kích vít chủ yếu được sử dụng cho lò có đường kính dưới 4m Khi đường kính lớn hơn, kích vít trở nên nặng và dài, cần đến ngàm hỗ trợ Phương pháp này có ưu điểm là sử dụng cùng một bộ kích cho nhiều đường kính khác nhau, rất tiện lợi cho các công trình sửa chữa nhỏ.
Phương pháp lót lò có nhược điểm lớn là cần quay lò định kỳ do yêu cầu đặt kích cẩn thận, dẫn đến thời gian xếp lót kéo dài Thời gian xếp lót phụ thuộc vào hình thức liên kết yêu cầu, với việc sử dụng vật liệu liên kết làm cho thi công chậm hơn đáng kể so với không sử dụng Tốc độ lót lò (m2/người.giờ) không bị ảnh hưởng bởi đường kính lò, vì lò rộng hơn cho phép nhiều người cùng làm việc trong đó.
Hình 8.2 Phương pháp kích vít
8.2.2.2 Phương pháp vòng dưỡng lò.( Hình 8.3 )
Nguyên tắc dựa trên mốt kết cấu được thiết kế để hỗ trợ gạch trong quá trình lắp đặt nửa trên của vòng Phương pháp này cho phép hoàn thành một hoặc hai vòng cùng một lúc, tối ưu hóa hiệu quả thi công.
Phương pháp này lý tưởng cho các lò có đường kính lớn, với ưu điểm nổi bật là không cần phải quay lò Nhờ vậy, các công việc sửa chữa có thể được thực hiện linh hoạt bất kỳ lúc nào trong lò mà không gây gián đoạn.
Phương pháp vòng dưỡng lò an toàn hơn so với phương pháp kích vít Nhờ vào trình độ hóa cao, thời gian xếp lót có thể giảm đáng kể, đồng thời chất lượng lót thường vượt trội hơn so với phương pháp kích.
Hình 8.3 Phương pháp vòng dưỡng lò
Khi áp dụng phương pháp này, gạch ở phần dưới của lò sẽ được gắn vào vỏ lò bằng keo, thay vì sử dụng các phần lót thông thường không được gắn Việc sử dụng keo sẽ giúp giữ các viên gạch xen kẽ ở vị trí ổn định Loại keo lý tưởng cho phương pháp này là nhựa dính hai thành phần, như epoxy hoặc polyacrylate Để đảm bảo liên kết tốt, vỏ lò cần được làm sạch, không có bụi, dầu mỡ hay độ ẩm.
Số lượng dải gạch gắn keo phụ thuộc vào đường kính lò, cho phép lót các dải dài trong lò lớn Tuy nhiên, nhược điểm của phương pháp này là sự gắn keo chịu ảnh hưởng bởi điều kiện khí hậu và thời gian lưu trữ keo Trong các lò mới và sạch, thời gian xếp lót ngắn, trong khi lò cũ cần nhiều thời gian để làm sạch Tổng quan, thời gian xếp lót nằm giữa phương pháp dùng kích và phương pháp vòng dưỡng lò.
8.2.3 Yêu cầu kĩ thuật khi lót gạch [11]
Sử dụng đúng chủng loại gạch thiết kế của mỗi vùng.
Sử dụng đúng chủng loại vữa xây và tuân thủ quy định trộn vữa. Đảm bảo xây đúng tỷ lệ các loại gạch trong một vòng.
Loại bỏ những viên gạch bị rạn nứt hoặc bị bể cạnh, góc ở mặt đáy.
Trang 165 Đảm bảo các hàng gạch dọc lò phải trùng với đường sinh của lò.
Theo chu vi các vòng gạch phải nằm trên mặt cắt vuông góc với trục lò.
Khi mặt gạch bị tạo bậc thì cho phép thay đổi tỷ lệ xây để chỉnh sửa.
Khi sử dụng nêm thép cho gạch vùng nung, cần tránh đặt nêm thép ở cạnh mặt đầu hoặc mặt đáy của viên gạch Việc này rất quan trọng vì khi hoạt động ở nhiệt độ cao, nêm thép có thể bị cháy, dẫn đến việc làm lỏng vòng gạch và gây ra tình trạng xoay gạch.
Những viên gạch xây tại mối hàn cần phải chỉnh sửa bằng vữa ở mặt đáy để tránh hiện tƣợng hở mặt gạch làm giảm chất lƣợng xây lót.
Các yếu tố ảnh hưởng tới gạch lót lò.[11]
Trong quá trình hoạt động của lò quay, gạch chịu lửa chịu rất nhiều tác động phá hoại:
Nhiệt độ cao làm tăng khả năng phản ứng hóa học giữa pha lỏng của clinker với gạch chịu lửa và làm tăng độ mài mòn gạch chịu lửa.
Tác động cơ học khi quay lò, lò bị vặn, rung, giật và làm gạch chịu lửa bị xoắn, ép,…
Thay đổi nhiệt độ liên tục của mỗi vòng quay cũng nhƣ nhiệt độ của ngọn lửa trong lò cũng không ổn định.
Môi trường khí có chứa hơi kiềm, SO2… xâm nhập vào gạch chịu lửa làm thay đổi thành phần và cấu tạo của gạch dẫn đến phá hoại gạch.
Thay đổi môi trường khử hoặc oxy hóa của ngọn lửa ảnh hưởng đến sự oxy hóa hoặc khử một số thành phần của gạch, dẫn đến sự giảm bền của gạch chịu lửa.
Tác động của thành phần phối liệu, độ ổn định của phối liệu, các chỉ tiêu khác của phối liệu.
Mưa đột ngột có thể gây ra co ngót và biến dạng không đều cho vỏ thép vùng nung, làm giảm tuổi thọ của gạch Tình huống này trở nên nghiêm trọng hơn khi mưa xảy ra ngay lúc dừng lò Để khắc phục vấn đề này, nhiều nơi đã lắp đặt mái che cho khu vực nung.
Trên đây chỉ là các nguyên nhân chính làm tổn hại đến gạch chịu lửa.
Các biện pháp tăng tuổi thọ gạch lót lò.[11]
Để tăng tuổi thọ của gạch chịu lửa có rất nhiều biện pháp, song các biện pháp chủ yếu là
Lựa chọn gạch phù hợp cho từng vùng của lò đồng thới phải chọn loại gạch có chất lƣợng cao.
Xây gạch trong lò phải đảm bảo chắc chắn, đúng kĩ thuật.
Để bảo vệ gạch chịu lửa, cần tạo lớp cola bám dính dày từ 100-200mm Lớp cola này không chỉ giúp ngăn chặn tác động trực tiếp của ngọn lửa mà còn giảm nhiệt độ bề mặt gạch, đồng thời hạn chế ảnh hưởng của môi trường xung quanh lên gạch chịu lửa.
Để kéo dài tuổi thọ của gạch chịu lửa trong lò quay, việc làm nguội vỏ lò là rất cần thiết, chẳng hạn như lắp đặt hệ thống quạt tại khu vực nóng chảy và kết khối Khi vỏ lò được làm nguội, gạch chịu lửa cũng sẽ nguội theo, làm tăng độ nhớt của pha lỏng, từ đó dễ dàng tạo lớp cola và giảm thiểu hiện tượng ăn mòn gạch.
Để duy trì hiệu suất tối ưu của lò, cần đảm bảo nguyên liệu, nguồn điện và các bộ phận phụ trợ hoạt động ổn định Việc tránh dừng lò đột ngột là rất quan trọng, vì khi lò ngừng hoạt động, tuổi thọ của gạch chịu lửa sẽ giảm đáng kể.
Mái che vùng nung giúp duy trì nhiệt độ ổn định cho vỏ thép, đặc biệt trong trường hợp mưa bất ngờ, tránh hiện tượng co lại không đồng đều Điều này không chỉ ngăn chặn biến dạng vỏ thép mà còn bảo vệ lớp gạch chịu lửa, từ đó kéo dài tuổi thọ của chúng.
Bê tông chịu lửa.[12]
Bê tông chịu lửa là một loại vật liệu chịu lửa không định hình, nổi bật với nhiều ưu điểm vượt trội cho lò công nghiệp Loại vật liệu này đang ngày càng phát triển mạnh mẽ cả trên thế giới và tại Việt Nam.
Bê tông trên cơ sở xi măng Portland có độ chịu lửa kém, giảm cường độ ở 800- 1000℃ nên chỉ dùng tại các vị trí không yêu cầu chịu lửa cao.
Bê tông chịu lửa, giống như bê tông xây dựng, luôn bao gồm các cốt liệu chịu lửa như samôt, xi măng alumin, cùng với các loại phụ gia và nước, là những thành phần thiết yếu không thể thiếu.
8.5.1 Các thành phần trong bê tông chịu lửa.
Loại bê tông chịu lửa phổ biến hiện nay là dựa trên cơ sở xi măng alumin
Xi măng alumin là loại xi măng được sản xuất từ Al2O3, Al(OH)3 và bauxite giàu Al2O3 kết hợp với đá vôi sạch qua phương pháp kết khối trong lò quay hoặc điện nóng chảy Thành phần chính của xi măng alumin bao gồm CaO.Al2O3 và CaO.2Al2O3, cùng với một số khoáng tạp như SiO2 và Fe2O3, tuy nhiên, xu hướng hiện nay là sản xuất xi măng tinh khiết để nâng cao nhiệt độ chịu lửa Xi măng alumin sản xuất bằng phương pháp điện nóng chảy có nhiều tính năng vượt trội và được sử dụng rộng rãi Các loại xi măng cao alumin tinh sạch thường có cường độ bền nén đạt ≥ 10MPa sau một ngày và ≥ 50 MPa sau bảy ngày, cho thấy khả năng sản xuất bê tông chịu lửa với hàm lượng xi măng thấp nhưng vẫn đảm bảo cường độ cơ học cao.
Cốt liệu cho bê tông chịu lửa rất đa dạng, bao gồm các loại như samot, bán axit, samot thường, samot cao alumin, corun, alumin – spinel và corun địn đóng chảy Kích thước hạt cốt liệu đóng vai trò quan trọng, thường dưới 5mm, trong khi hạt mịn không bị giới hạn Quá trình chuẩn bị cốt liệu với thành phần hạt xác định thường bao gồm các bước đập, nghiền, sang và phân loại.
Để cải thiện khả năng liên kết, việc sử dụng phụ gia hoạt tính có kích thước nhỏ hơn 5μm và càng mịn càng tốt là rất quan trọng Phụ gia hoạt tính giúp lấp đầy các lỗ trống trong hệ hạt, từ đó nâng cao hiệu suất và chất lượng của sản phẩm.
Kích thước hạt nhỏ hơn 0,08 mm giúp tăng cường tính keo và khả năng liên kết trong sản phẩm Thành phần chính thường bao gồm 99% Al2O3 và phụ gia SiO2 hoạt tính siêu mịn.
Phụ gia keo tán là chất cần thiết cho hệ thống có tính keo, giúp giảm lượng nước cần thiết khi đổ bê tông Việc giảm lượng nước không chỉ hạn chế độ xốp mà còn tăng cường độ và giảm nguy cơ nổ bê tông khi nhiệt độ tăng.
Phụ gia chống nổ là giải pháp hiệu quả khi sử dụng bê tông chịu lửa trong môi trường nhiệt độ cao Khi nhiệt độ tăng, hơi nước từ độ ẩm và sự phân hủy các khoáng ngậm nước sẽ thoát ra Nếu bê tông quá chặt, áp lực hơi nước có thể gây nổ và phá hoại cấu trúc Để khắc phục, thêm khoảng 0.1% phụ gia cháy dạng sợi giúp tạo mao quản, cho phép hơi nước thoát ra an toàn mà không gây nổ Ngoài ra, phụ gia sợi hữu cơ còn tăng cường độ liên kết và độ bền sốc nhiệt của bê tông, đảm bảo hình thể của khối bê tông.
Quá trình đóng rắn bê tông khá phức tạp, trong đó các khoáng chất quan trọng được hình thành Đầu tiên, khoáng CA hấp thụ nước để tạo ra các hợp chất như CAH10, C2AH8, C4AH8 và AH3 Sau đó, những hợp chất này sẽ chuyển đổi thành dạng bền vững C3AH6 Đồng thời, khoáng CA2 cũng trải qua phản ứng phức tạp để tạo ra C3AH6.
CA H CAH 10 , C 2 AH 8 , C 4 AH 8 , AH 3 C 3 AH 6
Trong bê tông, SiO2 hoạt tính tương tác với C2AH8 để hình thành C2ASH8, từ đó cải thiện cường độ của bê tông chịu lửa với lượng xi măng thấp Khoáng này có khả năng ổn định cao, góp phần nâng cao hiệu suất bê tông.
Nhiệt độ 600°C có thể làm giảm sự chuyển hóa CAH10 thành C3AH6, dẫn đến suy giảm cường độ của bê tông Các loại bê tông chịu lửa với hàm lượng xi măng thấp vẫn có cường độ ban đầu rất cao nhờ vào sự hiện diện của các khoáng CA.
CA2 chỉ thủy hóa một phần.
Khi nâng nhiệt độ các khoáng ngậm nước sẽ bị phân hủy và ta thu được khoáng C2AS từ C2ASH8 hoặc CA tác dụng với S để tạo CAS2.
Khi nhiệt độ tiếp tục tăng, một số khoáng chất có thể bị phân hủy, nhưng khoáng CAS2 vẫn giữ được sự hình thành vững chắc Đồng thời, các khoáng mới như mulite và cristobalite cũng xuất hiện Ở nhiệt độ cao, các khoáng chính của xi măng alumin liên kết với SiO2 và Al2O3 hoạt tính, tạo ra các khoáng mới Nhờ vào quá trình này, cường độ bê tông sẽ được cải thiện theo nhiệt độ.
Xi măng có chứa Fe2O3 sẽ tạo ra C4AF không chịu lửa, dẫn đến việc giảm độ chịu lửa của bê tông Do đó, cần hạn chế hàm lượng Fe2O3 trong xi măng để đảm bảo tính chịu lửa của sản phẩm bê tông.
8.5.3 Ƣu và nhƣợc điểm của bê tông chịu lửa.
Một số ƣu điểm chính:
Việc chuẩn bị phối liệu cho hỗn hợp bê tông chịu lửu tương đối đơn giản.
Do không cần nung nên không cần thiết bị tạo hình cũng nhƣ lò nung.
Bê tông chịu lửa có tính chất tương đối đồng nhất hơn xây bằng gạch.
Thi công bê tông chịu lửa nhanh chóng.
Thi công đƣợc ở nơi khó xây gạch nhƣ ống nhỏ, chỗ ngóc ngách.
Nhiệt độ sử dụng của bê tông chịu lửa khá rộng, từ nhiệt độ thấp 1100-1200℃ ếđế n 1600- ℃
Nhƣợc điểm của bê tông chịu lửa:
Mật độ của bê tông không thể cao nhƣ gạch định hình và nung kết khối.
Độ xốp cao hơn loại gạch nung nên không thể tiếp xúc với môi trường lỏng nóng như xỉ lỏng, thủy tinh nóng chảy,…
Bê tông có độ bền sốc nhiệt thấp hơn gạch chịu lửa nung, vì vậy nó phù hợp cho các hệ lò hoạt động liên tục với ít thay đổi nhiệt độ đột ngột.
Bê tông chịu lửa đang ngày càng được cải tiến nhờ vào những ưu điểm nổi bật của nó Tuy nhiên, do tồn tại một số nhược điểm, loại vật liệu này không thể hoàn toàn thay thế gạch chịu lửa trong các ứng dụng cụ thể.
TỔ CHỨC NHÀ MÁY
Chức năng các phòng ban
- Quản lý trụ sở, văn phòng làm việc, khu nhà ờ cán bộ công nhân viên.
- Quản lý công tác văn thư – lưu trữ, quan hệ cộng đồng, thông tin liên lạc, trang thiết bị văn phòng.
Để tối ưu hóa sự phát triển của nhà máy, cần thiết lập các chương trình đào tạo phát triển nguồn lực ngắn hạn, trung hạn và dài hạn Các chương trình này phải được thiết kế với các tiêu chí đào tạo phù hợp, nhằm hỗ trợ chiến lược phát triển bền vững của nhà máy.
- Xây dựng và đệ trình ngân sách tiền lương hàng năm của nhà máy.
- Xây dựng kế hoạch tài chính theo định hạng, kiểm soát và phân tích kết quả thực hiện.
Ghi nhận, kiểm soát và phân tích kết quả đầu tƣ tài chính của nhà máy.
- Giám sát sử dụng ngân sách các đơn vị trong toàn nhà máy.
- Kiểm tra chi phí sản xuất kinh doanh Phân tích hợp lý để tìm giải pháp giảm chi phí, giá thành sản xuất.
- Kiểm soát về thiết bị vật tự và hàng hóa cho hoạt động sản xuất của nhà máy.
Tổ chức thực hiện kiểm tra, giám sát và nghiệm thu hàng hóa theo hợp đồng đã ký kết với đối tác Đồng thời, đơn vị cũng chịu trách nhiệm giải quyết mọi vấn đề phát sinh trong quá trình thực hiện hợp đồng.
- Quản lý vật tƣ, nguyên liệu cho nhà máy.
- Thanh lý các thiết bị vật tƣ và phế liệu của nhà máy.
- Đảm nhiệm kiểm soát sức khỏe nhân viên, công nhân trong nhà máy.
- Thông báo những loại bệnh có khả năng phát sinh trong năm cho nhân viên, công nhân và cách phòng tránh.
- Có mặt kịp thời xử lý khi có tai nạn lao động xảy ra trong nhà máy.
- Nhà máy có hệ thống camera khắp nơi để giám sát hoạt động an ninh.
- Phòng bảo vệ chịu trách nhiệm theo dõi sát sao để đảm bảo an toàn trong nhà máy.
- Kiểm soát các xe chở nguyên nhiên liệu ra vào nhà máy, các đoàn tham quan, đối tác đến nhà máy.
- Quản lý toàn bộ kỹ thuật, công nghệ dây chuyền sản xuất của nhà máy.
- Nghiên cứu tối ƣu hóa kỹ thuật sản xuất, giải quyết các hạn chế về kỹ thuật và công nghệ sản xuất.
- Nghiên cứu và áp dụng các thành tựu kỹ thuật mới có ích cho công nghệ sản xuất vào hoạt động của nhà máy.
Để bảo vệ tính hợp pháp và độc quyền của nhãn hiệu hàng hóa, cần thực hiện đầy đủ các thủ tục đăng ký, quản lý và kiểm soát nhãn hiệu tại nhà máy Việc này không chỉ giúp xác lập quyền sở hữu trí tuệ mà còn đảm bảo sự phát triển bền vững cho thương hiệu trên thị trường.
- Sửa chữa bảo trì máy móc trong các khâu sản xuất, phương tiện vân chuyển cơ giới, hệ thống điện, nước, chiếu sáng.
- Quản lý hợp lý, hiệu quả hệ thống kho vật tƣ Chịu trách nhiệm nhập và xuất hàng hóa trong kho.
9.2.8 Phòng An toàn và môi trường.
Xây dựng và duy trì một hệ thống quản lý chất lượng chặt chẽ theo tiêu chuẩn ISO là rất quan trọng Hệ thống này không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn tuân thủ các tiêu chuẩn về sức khỏe, vệ sinh công nghiệp và bảo vệ môi trường Việc quản lý chất lượng hiệu quả sẽ giúp nâng cao uy tín và sự tin cậy của doanh nghiệp trong mắt khách hàng.
Kiểm soát việc thực hiện các chính sách và chương trình đào tạo liên quan đến an toàn lao động là rất quan trọng Điều này bao gồm việc đảm bảo các quy định về an toàn thiết bị được tuân thủ chặt chẽ, đồng thời duy trì vệ sinh lao động và bảo vệ môi trường trong nhà máy.
- Kiểm soát chất lƣợng đầu vào của các nguyên liệu sản xuất của nhà máy.
- Kiểm tra giám sát phân tích chất lƣợng sản phẩm đầu ra.
- Cung cấp thông số chất lượng chính xác kịp thời theo yêu cầu của các phân xưởng sản xuất.
- Xây dựng các quy trình và quy định về khai thác, vận chuyển và lưu giữ nguyên liệu cho nhà máy.
- Tiến hành các hoạt động sản xuất và đồng thời nghiên cứu cải tiến để tối ƣu hóa hoạt động khai thác.
- Bảo trì sử chữa thiết bị khi có yêu cầu khi khai thác để đảm bảo tiến độ và năng suất cho nhà máy.
9.2.11 Phân xưởng nghiền phối liệu.
- Quản lý lưu trữ và đồng nhất đá vôi và đất sét trong kho.
- Đảm bảo về năng suất của các thiết bị phân xưởng nhất là máy sấy nghiền phối liệu.
- Giám sát các quá trình hoạt động của các thiết bị trong phân xưởng nhất là khu vực nung.
- Quản lý kho clinker, đảm bảo clinker đƣợc ủ đủ thời gian đảm bảo chất lƣợng.
- Quản lý nguồn nhiên liệu phục vụ cho lò nung hoạt động.
- Xuất bán hoặc vận chuyển cinker cho các trạm nghiền ngoài khu vực nhà máy.
- Hoạch định chiến lược hoạt động, sản xuất, kinh doanh, định hướng phát triển cũng nhƣ mở rộng nhà máy.
- Tiến hành công tác quản lý và phát triển kinh doanh cho toàn bộ nhà máy.
- Xác định thị trưởng tiêu thụ cho sản phẩm của nhà máy.
KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG
Khâu chuẩn bị phối liệu
10.1.1 Kiểm tra chất lƣợng nguyên liệu đầu vào.
Khu vực khai thác đá vôi và đất sét được phân chia thành các ô nhỏ dựa trên thành phần hóa học sau khi thăm dò và khảo sát Phân chia này đảm bảo nguyên liệu có thành phần hóa học ổn định, từ đó hỗ trợ quá trình sản xuất diễn ra thuận lợi hơn.
Trong quá trình khai thác đá vôi và đất sét, việc kiểm tra thành phần hóa học là cần thiết để đảm bảo tỷ lệ phối liệu chính xác Trước khi đưa vào kho chứa chung, đá vôi và đất sét sẽ được phân tích bằng thiết bị PGNNA để xác định thành phần hóa học, từ đó điều chỉnh tỷ lệ phối trộn phù hợp với yêu cầu sản xuất.
Sau khi nguyên liệu được xử lý qua PGNNA, đá vôi và đất sét sẽ được đồng nhất trong kho chung Kho chung được trang bị thiết bị rải đổ và thiết bị lấy liệu, nhằm đảm bảo nguyên liệu được đồng nhất trước khi đưa vào máy nghiền.
Quặng sắt trước khi nhập vào kho phải được đảm bảo về thành phần hóa học và kích thước của quặng để đảm bảo chất lượng.
10.1.2 Thiết bị phân tích PGNAA (Hình 10.1)
PGNAA (Pr o m pt G a m m a Neutron Activa t ion Ana l y si s )
Là thiết bị phân tích nhanh bằng tia nơtron gamma đã hoạt hóa.
Nguyên tắc hoạt động của máy là phóng các nơtron vào hỗn hợp phối liệu, khiến cho các nơtron va chạm với nhân của phân tử đá vôi và đất sét Quá trình này làm cho chúng mất cân bằng và giải phóng năng lượng dưới dạng tia gamma Mỗi nguyên tố sẽ phát ra một quang phổ tia gamma đặc trưng riêng.
Trang 175 mô tả các nguyên tố hóa học và tỷ lệ thành phần của chúng trong hỗn hợp nguyên liệu thô Thiết bị phân tích hoạt động 1 phút/lần, gửi dữ liệu đến phòng thí nghiệm để thống kê mẫu và điều chỉnh số liệu Để đảm bảo phân tích chính xác, yêu cầu lượng đá vôi và đất sét trên băng tải cần có độ dày từ 80 đến 140 kg/m, không được quá dày hoặc quá mỏng.
PGNAA có tác dụng thiết lập một sự chuẩn bị mẫu đầy đủ và chính xác trong thời gian ngắn thông qua phương pháp phân tích trực tuyến theo thời gian thực Kết quả phân tích giúp điều chỉnh chủng loại nguyên liệu nạp vào, đảm bảo các thông số kỹ thuật về thành phần hóa học đạt yêu cầu tối ưu.
Hình 10.1 Máy PGNAA của xi măng Hà Tiên 1.