ĐÁNH GIÁ và KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN vật LIỆU, CLINKER

TỔNG QUAN

TÌNH HÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI

Tình hình phát triển công nghệ sản xuất xi măng của Việt Nam:

Sau khi đất nước thống nhất, miền Bắc chỉ có nhà máy xi măng Hải Phòng với 8 lò quay kích thước 2,8÷3,0x80÷100m, sản xuất theo phương pháp ướt Trong khi đó, miền Nam có nhà máy xi măng Hà Tiên với 2 lò quay kích thước 3,5x120m, cũng áp dụng phương pháp ướt Bên cạnh đó, miền Bắc còn có các xí nghiệp xi măng lò đứng thủ công và bán cơ khí phân bố rộng rãi Tổng sản lượng xi măng cả nước chỉ đạt khoảng 700,000 ÷ 800,000 tấn/năm.

Từ năm 1980 đến 1990, Việt Nam chứng kiến sự ra đời của nhà máy sản xuất xi măng portland hiện đại đầu tiên, nhà máy xi măng Hoàng Thạch, với công nghệ khô lò quay và năng suất đạt 1 triệu tấn/năm Sau đó, nhà máy xi măng Bỉm Sơn được xây dựng theo phương pháp ướt lò quay, có năng suất 1,2 triệu tấn/năm, tiếp theo là nhà máy xi măng Hà Tiên cũng sử dụng công nghệ khô lò quay với năng suất 1 triệu tấn/năm.

Trong thời kỳ đổi mới, Nhà nước đã ưu tiên phát triển ngành công nghệ sản xuất xi măng thông qua việc kết hợp nguồn vốn trong nước và vốn vay nước ngoài Đồng thời, chính phủ cũng đã tiếp thu công nghệ tiên tiến từ các nước trên thế giới, dẫn đến việc đầu tư xây dựng nhiều nhà máy sản xuất xi măng theo phương pháp lò quay.

Tên doanh nghiệp Năm thành lập Clinker Xi măng

Xi măng Hà Tiên 1 1964 12,500 tấn/ngày 5,500,000 tấn OPC/năm

Xi măng Hạ Long 2003 5,500 tấn/ngày 2,070,000 tấn

Xi măng Hoàng 1980 9,700 tấn/ngày 3,500,000 tấn/năm

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 4

Xi măng FiCO 2006 4,000 tấn/ngày 2,300,000 tấn/năm

Xi măng Hải Phòng 1899 1,050,000 tấn/năm

Xi măng Xuân Thành 2012 12,500 tấn/ngày 10,000,000 tấn/năm

Xi măng Sông Thao 2003 750,000 tấn/năm 910,000 tấn/năm

Xi măng Bút Sơn 1997 8,000 tấn/ngày 3,000,000 tấn/năm

Xi măng Tam Điệp 2000 1,436,000 tấn/năm

Xi măng Bỉm Sơn 1980 3,800,000 tấn/năm

Xi măng Hoàng Mai 1999 4,000 tấn/ngày 1,400,000 tấn/năm

Xi măng Cẩm Phả 2002 6,000 tấn/ngày 2,300,000 tấn

Xi măng Long Sơn 2014 14,000 tấn/ngày 5,000,000 tấn/năm

Xi măng The Vissai 2005 6,600,000 tấn/năm

Xi măng Sông Lam 2014 7,000,000 tấn/năm

Xi măng Nghi Sơn 1995 … 4,300,000 tấn/năm

Xi măng Vinaconex 2004 … 1,000,000 tấn/năm

Xi măng Lộc Sơn 2012 … 3,600,000 tấn/năm

Xi măng Hải Vân 1998 540,000 tấn/năm 500,000 tấn/năm

Xi măng Công Thanh 2006 … 8,000,000 tấn/năm

Xi măng Hoàng Long 2003 440,000/năm 650,000 tấn/năm

Xi măng Chinfon 1997 8,000 tấn/ngày 5,000,000 tấn/năm

Xi măng Phúc Sơn 1996 10,000 tấn/ngày 3,600,000 tấn/năm

Xi măng Hùng Vương 2010 … 910,000 tấn/năm

Xi măng Quang Sơn 2011 4,000 tấn/ngày 1,600,000 tấn/năm

Xi măng Thăng Long 2008 6,000 tấn/ngày 2,300,000 tấn/năm

Xi măng INSEE 1994 … 4,350,000 tấn/năm

Xi măng Thái Bình 1979 50,000 tấn/năm 60,000 tấn XM trắng/năm

Xi măng Hệ Dưỡng 2007 420 tấn/ngày 142,000 tấn PCsr/năm

Xi măng Lam Thạch 1997 … 160,000 tấn PCsr/năm

Xi măng Sông Gianh … 4,000 tấn/ngày 1,400,000 tấn/năm

Xi măng La Hiên 1994 … 1,000,000 tấn/năm

Xi măng Đại Dương Đang xây … 2,300,000 tấn/năm

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 5 dựng

Xi măng Thanh Sơn 2005 1000 tấn/ngày 450,000 tấn/năm

Xi măng Tân Thắng 17/04/2020 5,000 tấn/ngày 2,000,000 tấn/năm

Xi măng Mai Sơn 2011 2,500 tấn/ngày 1,000,000 tấn/năm

Xi măng Tiên Sơn 2007 4,000 tấn/ngày 1,600,000 tấn/năm

Xi măng Duyên Hà 2005 7,000 tấn/ngày 9,600 tấn/ngày

Bảng 1.1 tổng hợp thông tin từ nhiều nguồn, chủ yếu từ các trang web chính thức của các nhà máy Để biết thêm chi tiết, vui lòng tham khảo quyết định 1488/QĐ-TTg.

Hình 1.1: Biểu đồ nhu cầu xi măng trong nước từ năm 2015 - 2019

Trong những năm gần đây, sản xuất và tiêu thụ xi măng tại Việt Nam đã có sự tăng trưởng liên tục Sản phẩm từ clinker của Việt Nam ngày càng được các quốc gia tin tưởng, dẫn đến sự gia tăng xuất khẩu xi măng clinker Do đó, việc mở thêm nhà máy xi măng là cần thiết để đáp ứng nhu cầu xuất khẩu và tiêu thụ trong nước.

Theo thống kê của bộ xây dựng năm 2020 Cả nước có 86 dây chuyền sản xuất xi măng với tổng công suất đạt 105,84 triệu tấn

I.2 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG THẾ GIỚI 2

Công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới đang không ngừng phát triển, với những tiến bộ đáng kể kể từ năm 1950 Sự tiến triển này không chỉ nâng cao hiệu suất sản xuất mà còn giảm thiểu tác động môi trường Các phương pháp sản xuất hiện đại đang được áp dụng để cải thiện chất lượng xi măng và tối ưu hóa quy trình sản xuất Tương lai của ngành công nghiệp xi măng hứa hẹn sẽ tiếp tục đổi mới với các công nghệ tiên tiến và bền vững hơn.

Năm Sản lượng (triệu tấn) Năm Sản lượng (triệu tấn)

Trên toàn cầu, có hơn 160 quốc gia sản xuất xi măng, với Trung Quốc, Ấn Độ, và một số nước Đông Nam Á như Thái Lan, Indonesia, và Việt Nam dẫn đầu về sản lượng Trong thập kỷ qua, sản lượng xi măng toàn cầu đã tăng mạnh từ 1,624 triệu tấn năm 2000 lên 4,0 tỷ tấn năm 2013, tương ứng với mức tăng trưởng 84% Đáng chú ý, gần 73% trong tổng mức tăng trưởng này đến từ sự mở rộng của ngành xi măng ở các nền kinh tế đang phát triển nhanh chóng tại Đông Nam Á, cùng với sự đóng góp từ các quốc gia khác ở châu Á, Nam và Trung Mỹ, châu Phi và Trung Đông.

Hoạt động sản xuất kinh doanh xi măng toàn cầu dự kiến sẽ tiếp tục tăng trong 15 năm tới, với khối lượng xi măng đạt khoảng 4223 triệu tấn vào năm 2015 và 5901 triệu tấn vào năm 2025 Điều này cho thấy tổng công suất mở rộng sẽ đạt khoảng 78% Trong nửa thập kỷ từ 2010 đến 2015, việc mở rộng công suất ước tính sẽ đạt khoảng 27,5%, sau đó giảm xuống 20% trong nửa thập kỷ tiếp theo và xuống còn 16% trong giai đoạn giữa 2020 và 2025.

Hình 1.2: Biểu đồ dự báo sự chuyển dịch cơ năng suất sản xuất xi măng giữa các khu vực từ năm 2018 đến 2030

NGUYÊN NHÂN VÌ SAO CẦN MỞ NHÀ MÁY SẢN XUẤT CLIKER

Clinker xi măng có khả năng pha trộn với nhiều loại phụ gia, tạo ra đa dạng chất kết dính với các đặc tính kỹ thuật khác nhau Sản phẩm này đáp ứng nhu cầu xây dựng cho mọi loại công trình.

Clinker nghiền kết hợp với tro trấu hoặc metakaolin có thể được sử dụng để sản xuất các cấu kiện bê tông xi măng cho các công trình ven biển, bao gồm cầu cảng, khu du lịch và đê chắn sóng.

- Clinker nghiền cùng tro bay hay puzolan tự nhiên : có thể ứng dụng xây các công trình dân dụng và công nghiệp như nhà ở, cầu, đường, nhà xưởng….

Nghiền clinker cùng với xỉ lò cao hoặc puzolan với hàm lượng cao có thể sản xuất xi măng xỉ hoặc xi măng puzolan, được ứng dụng rộng rãi trong các công trình bê tông khối lớn, kênh nước, đê điều và thủy điện.

Có thể thấy ứng dụng của Clinker xi măng vào xây dựng là rất lớn Đây là tiền chất không thể thiếu trong sản xuất xi măng.

II.2NHU CẦU SỬ DỤNG XI MĂNG Ở VIỆT NAM ( TRONG KHU VỰC, LẬN CẬN KHU VỰC ĐẶT NHÀ MÁY) 3

Hình 1.3 Tiêu thụ xi măng các vùng của Việt Nam hai tháng cuối năm 2019

Có thể thấy nhu cầu tiêu thụ trong nước hai tháng cuối năm có sự tăng nhẹ

Việt Nam đang trên đà phát triển mạnh mẽ, với nhu cầu xây dựng các công trình hiện đại ngày càng gia tăng Việc xây dựng khu công nghiệp và các đặc khu kinh tế không chỉ thúc đẩy quá trình hiện đại hóa mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của đất nước.

Xuất khẩu xi măng của Việt Nam đang gia tăng mạnh mẽ, trở thành nguồn ngoại tệ quan trọng cho sự phát triển kinh tế Năm 2019, xuất khẩu xi măng và clinker đã mang về cho Việt Nam 1,4 tỷ đô la Nhu cầu xuất khẩu tiếp tục tăng cao, trong khi việc nhập khẩu xi măng từ các nước phát triển trở nên khả thi hơn do những hạn chế trong sản xuất xi măng của họ, xuất phát từ các chính sách môi trường nghiêm ngặt.

Hình 1.4a: Lượng và giá trị xuất khẩu clinker của Việt Nam trong năm 2019

Hình 1.4b: Lượng và giá trị xuất khẩu clinker của Việt Nam trong năm 2019

Biểu đồ 1.5: Lượng và giá trị xuất khẩu clinker trong 2 tháng đầu năm 2020

Nhu cầu xuất khẩu clinker đang gia tăng qua các năm, như thể hiện trong các Hình 1.5 và 1.6 Giá trị clinker cũng tăng lên, và chất lượng clinker của Việt Nam đã được khẳng định cả trong khu vực và trên thế giới.

Nhu cầu tiêu thụ xi măng trong nước và quốc tế đang ở mức cao, trong khi chất lượng clinker của Việt Nam ngày càng được khẳng định trên thị trường toàn cầu Việc mở thêm nhà máy clinker không chỉ đáp ứng nhu cầu trong nước mà còn phục vụ nhu cầu lớn từ các khu vực lân cận, điều này là hợp lý trong bối cảnh hiện tại Hơn nữa, việc xây dựng nhà máy mới sẽ tạo ra nhiều cơ hội việc làm và đóng góp tích cực vào sự phát triển kinh tế địa phương.

GIỚI THIỆU VỀ TIÊU CHUẨN CLINKER C pc

CLANHKE XI MĂNG POÓC LĂNG

TCVN 7024:2013 được biên soạn bởi Viện Vật liệu Xây dựng thuộc Bộ Xây dựng, được đề nghị bởi Bộ Xây dựng, thẩm định bởi Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng và được công bố bởi Bộ Khoa học và Công nghệ.

CLANHKE XI MĂNG POÓC LĂNG

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại clanhke xi măng poóc lăng dùng để mua, bán hoặc trao đổi.

Các tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết để áp dụng tiêu chuẩn này Đối với những tài liệu có ghi năm công bố, cần sử dụng bản đã nêu Còn đối với tài liệu không ghi năm công bố, phải áp dụng phiên bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi và bổ sung (nếu có).

TCVN 141:2008, Xi măng poóc lăng - Phương pháp phân tích hóa học.

TCVN 5438:2004, Xi măng - Thuật ngữ và định nghĩa.

TCVN 6016:2011 (ISO 679:2009), Xi măng - Phương pháp thử - Xác định cường độ.

TCVN 6017:1995 (ISO 9597-89), Xi măng - Phương pháp thử - Xác định thời gian đông kết và độ ổn định.

TCVN 6227:1996, Cát tiêu chuẩn ISO để xác định cường độ của xi măng.

TCVN 7445-1:2004, Xi măng giếng khoan chủng loại G - Phần 1: Yêu cầu kỹ thuật. TCVN 7445-2:2004, Xi măng giếng khoan chủng loại G - Phần 2: Phương pháp thử.

3.1 Hoạt tính cường độ của clanhke xi măng poóc lăng là giá trị cường độ nén (theo

TCVN 6016:2011) của mẫu xi măng thử nghiệm có độ mịn (3100 ± 100) cm 2 /g (theo phương pháp Blaine) và phần còn lại trên sàng có kích thước lỗ 0,09 mm không lớn hơn

Hàm lượng 10% được nghiền trong máy nghiền bi thí nghiệm từ hỗn hợp clanhke xi măng poóc lăng và thạch cao tự nhiên loại Gn90 trở lên, theo tiêu chuẩn TCVN 9807:2013.

SO3 tương đương là (2 ± 0,2) % trong xi măng.

3.2 Chỉ số nghiền của clanhke xi măng poóc lăng là tỉ lệ thời gian cần thiết để nghiền cát tiêu chuẩn (theo TCVN 6227:1996) và nghiền clanhke trong cùng một máy nghiền bi thí nghiệm, ở cùng độ mịn danh nghĩa là 6 % trên sàng có kích thước lỗ 0,09 mm.

3.3 Clanhke không có các tạp chất như gạch chịu lửa, rác thải, mẩu vụn sắt thép, xỉ lò, đá vôi, đất sét, vv.

3.4 Clanhke xi măng poóc lăng gồm các loại sau:

- Clanhke xi măng thông dụng, ký hiệu là C PC , gồm các mác: C PC 40; C PC 50 và C PC 60.

- Clanhke xi măng trắng, ký hiệu là C WPC , gồm các mác: C WPC 40 và C WPC 50.

- Clanhke xi măng bền sun phát trung bình, ký hiệu là C MSR , gồm các mác: C MSR 40 và C MSR 50.

- Clanhke xi măng bền sun phát cao, ký hiệu là C HSR , gồm các mác: C HSR 40 và C HSR 50.

- Clanhke xi măng tỏa nhiệt trung bình, ký hiệu là C MHH , gồm các mác: C MHH 30 và C MHH 40.

- Clanhke xi măng tỏa nhiệt thấp, ký hiệu là C LHH , gồm các mác: C LHH 30 và C LHH 40.

Trong đó, các trị số 30, 40, 50 và 60 là hoạt tính cường độ quy ước của từng chủng loại clanhke, tính bằng MPa, xác định theo TCVN 6016:2011 (ISO 679:2009).

Thành phần khoáng, hóa của các chủng loại clanhke xi măng poóc lăng được quy định trong Bảng 1.

Bảng 1 - Thành phần khoáng, hóa cơ bản của các chủng loại clanhke xi măng poóc lăng

C PC C WPC C MSR C HSR C MHH C LHH

1 Hàm lượng nhôm oxit (AI2O3),

2 Hàm lượng sắt oxit (Fe2O3), %, không lớn hơn - 0,5 6,0 1) - 6,0 2) 6,5 -

7 Tổng (C4AF+ 2C3A), %, không lớn hơn - - - 25 1) - - 24

8 Hàm lượng canxi oxit tự do

9 Hàm lượng magiê oxit (MgO), %, không lớn hơn 5,0 4) 5,0

10 Hàm lượng kiềm quy đổi

(Na2Oqđ), %, không lớn hơn 0,6 5) 0,75

12 Hàm lượng mất khi nung

13 Hàm lượng cặn không tan

1) Không cần áp dụng chỉ tiêu này, nếu độ nở sun phát (xác định theo TCVN 6068:2004) của

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 15 mẫu xi măng thí nghiệm chế tạo từ chủng loại clanhke CMSR hoặc CHSR với thạch cao, ở tuổi 14 ngày, không lớn hơn 0,04 %.

2) Không cần áp dụng chỉ tiêu này, nếu nhiệt thủy hóa (xác định theo TCVN 6070:2005) của mẫu xi măng thí nghiệm chế tạo từ chủng loại clanhke CMHH với thạch cao, ở tuổi 7 ngày, không lớn hơn 290 kJ/kg.

3) Không cần áp dụng chỉ tiêu này, nếu nhiệt thủy hóa (xác định theo TCVN 6070:2005) của mẫu xi măng thí nghiệm chế tạo từ chủng loại clanhke CLHH với thạch cao, ở tuổi 7 ngày, không lớn hơn 250 kJ/kg và ở tuổi 28 ngày, không lớn hơn 290 kJ/kg.

4) Cho phép hàm lượng MgO tới 6,0 %, nếu độ nở autoclave (xác định theo TCVN 8877:2011) của xi măng đạt yêu cầu.

5) Đây là chỉ tiêu tùy chọn, có thể thỏa thuận giữa bên mua và bên bán.

4.2.1 Tính chất cơ lý của clanhke xi măng được biểu thị thông qua tính chất cơ lý của mẫu xi măng nghiền thí nghiệm (với các điều kiện quy định tại Điều 3), cụ thể như sau:

4.2.1.1 Đối với clanhke xi măng thông dụng; clanhke xi măng trắng; clanhke xi măng bền sun phát trung bình; clanhke xi măng bền sun phát cao; clanhke xi măng tỏa nhiệt trung bình và clanhke xi măng tỏa nhiệt thấp được quy định trong Bảng 2.

Bảng 2 - Tính chất cơ lý của các chủng loại clanhke xi măng poóc lăng

C PC 40 C PC 50 C PC 60 C WPC 40 C WPC 50 C MSR 40 C MSR 50 C HSR 40 C HSR 50 C MHH 30 C MHH 40 C LHH 30 C LHH 40

1 Hoạt tính cường độ, MPa, không nhỏ hơn:

2 Thời gian đông kết, phút:

- Bắt đầu, không sớm hơn:

- Kết thúc, không muộn hơn

3 Độ ổn định thể tích theo

Chatelier, mm, không lớn hơn

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 17 lớn hom

25 mm và lớn hơn 5 mm, %, không nhỏ hơn

6 Chỉ số nghiền 1) , không nhỏ hơn

1) Đây là chỉ tiêu tùy chọn, có thể thỏa thuận giữa bên mua và bên bán

4.2.1.2 Đối với clanhke xi măng giếng khoan chủng loại G: Chỉ tiêu cường độ nén của mẫu xi măng nghiền thí nghiệm theo TCVN 7445-1:2004.

5 Giao nhận, bảo quản và vận chuyển

5.1 Clanhke xi măng poóc lăng được giao nhận theo lô Khối lượng mỗi lô không lớn

5000 tấn, kèm theo giấy chứng nhận chất lượng ghi rõ các nội dung sau:

- Tên, địa chỉ đơn vị sản xuất và đơn vị bán hàng;

- Giá trị thực của các chỉ tiêu theo Điều 5;

- Khối lượng clanhke và số hiệu lô;

- Ngày, tháng, năm sản xuất và giao nhận.

5.2 Kho chứa clanhke xi măng poóc lăng phải đảm bảo khô và sạch.

5.3 Clanhke xi măng poóc lăng được vận chuyển bằng tất cả các loại phương tiện Khi vận chuyển phải đảm bảo không làm giảm chất lượng clanhke.

Kết luận: Việc xây dựng thiết kế ddunhj hình dây chuyền công nghệ nhà máy sản xuất clinker xi măng Cpc là cần thiết

ĐỊA ĐIỂM XÂT DỰNG NHÀ MÁY VÀ BIỆN LUẬN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT

LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY SẢN XUẤT CLIKER

Yêu cầu khi chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất clinker xi măng:

- Có trữ lượng đá vôi dồi dào đủ nhu cầu phục vụ cho sản xuất của nhà máy trong thời gian ít nhất 50 năm

Hệ thống cơ sở hạ tầng, đặc biệt là giao thông đường thủy, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển nguyên liệu phụ và clinker đến nhà máy nghiền xi măng.

- Có hệ thống mạng lưới điện, nước phù hợp, đầy đủ để vận hành nhà máy.

- Thuận tiện cho việc khai thác, sản xuất

- Gần thị trường tiêu thụ nhằm tối ưu hóa giá thành sản phẩm và lợi nhuận doanh nghiệp

I.1 ĐỊA ĐIỂM MỎ ĐÁ VÔI (hình 2.1)

Tại Kiên Giang, nguồn nguyên liệu đá vôi và đất sét phong phú có thể đáp ứng nhu cầu sản xuất xi măng trong ít nhất 50 năm tới Đá vôi chủ yếu tập trung ở các khu vực như Hang Cây Ớt, Núi Nai, Bình An và Kiên Lương Loại đá vôi tại đây chủ yếu là đá vôi xám và đá vôi xám xanh, với hàm lượng canxi cacbonat (CaCO3) vượt quá 90%.

Theo công báo số 404 và 405 ngày 19-7-2010 của Thủ tướng Chính phủ, khảo sát tại mỏ Núi Nai, Hà Tiên, Kiên Giang cho thấy mỏ này có diện tích 240 ha và trữ lượng toàn mỏ ước tính khoảng

Với trữ lượng 245 triệu tấn, chúng ta có thể thiết kế dây chuyền công nghệ xi măng với công suất 1.2 triệu tấn/năm, tương đương 78 triệu tấn đá vôi trong 50 năm Trong tương lai, nhà máy có khả năng mở rộng quy mô sản xuất.

Hình 2.1 Núi đá vôi khu vực Kiên Lương

Hà Tiên có khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với số giờ nắng trung bình từ 6,5 đến 7,5 giờ/ngày và năng lượng bức xạ trung bình đạt 150 - 160 kcal/cm²/năm Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 27 °C, với nhiệt độ thấp nhất vào tháng 12 - tháng 1 khoảng 23,9 °C và nhiệt độ cao nhất vào tháng 4 - 5 đạt 30,20 °C Nhiệt độ tuyệt đối ghi nhận thấp nhất là 14,8 °C và cao nhất là 37,6 °C Độ ẩm trung bình ở Hà Tiên là 81,9% Mùa mưa kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10, thường bắt đầu sớm và kết thúc muộn hơn so với các khu vực khác của đồng bằng sông Cửu Long, với lượng mưa trung bình đạt 2.118 mm/năm.

Hệ thống giao thông phát triển với nhiều tuyến đường lớn, đặc biệt là kênh Ba Hòn chảy qua khu vực núi đá vôi, tạo điều kiện thuận lợi cho việc vận chuyển hàng hóa bằng xà lan Điều này giúp giảm chi phí vận chuyển cho các nhà máy.

I.4 THÀNH PHẦN HÓA CỦA MỎ ĐÁ VÔI (Bảng 2.1)

Mỏ đá vôi Hà Tiên sở hữu trữ lượng khổng lồ lên tới 245 triệu tấn, là mỏ đá vôi lớn nhất miền Nam Đặc biệt, hàm lượng thành phần hóa của đá vôi tại đây rất phù hợp cho quá trình sản xuất clinker xi măng.

MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO

Bảng 2.1: Thành phần hóa của mỏ đá vôi tại Kiên Lương

Khu vực xung quanh mỏ có nhiều mỏ đất sét với trữ lượng lớn khoảng 120 triệu tấn, theo số liệu từ công báo số 404+405 ngày 19-7-2010 của Thủ tướng Chính phủ Các mỏ này đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và thành phần hóa phù hợp với tiêu chuẩn sản xuất xi măng.

Thành phần % Đất sét 1 Đất sét 2 Đất sét 3 Đất sét 4

Bảng 2.2 Thành phần hóa của mỏ đát sét tại Kiên Lương

Kết luận, việc đặt nhà máy sản xuất xi măng tại khu vực Kiên Lương - Kiên Giang là hợp lý nhờ vào các điều kiện thuận lợi như cơ sở hạ tầng phát triển, trữ lượng đá vôi lớn và nguồn lao động dồi dào.

BIỆN LUẬN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT CLINKER

II.1 Giới thiệu các phương pháp sản xuất clinker

II.1.1 Phương pháp ướt 7 Đặc trưng của quy trình công nghệ sản xuất clinker xi măng poocland (XMP) theo phương pháp ướt lò quay: Hỗn hợp phối liệu được nghiền ướt trong máy nghiền bi, thành dạng huyền phù, có độ ẩm cao W6÷42% Do nghiền ướt nên dễ nghiền mịn, phối liệu đạt độ đồng nhất cao, nhờ đó clinker có thể đạt chất lượng tốt Tuy nhiên, do hàm ẩm của phối liệu khá cao, nên nhiệt năng tiêu tốn riêng trong quá trình sấy và nung lớn (q50÷1600 kcal/kg) Đồng thời do các quá trình sấy, dehydrat các khoáng sét, decarbonat hóa đá vôi đề xảy ra trong lò quay ( chiếm khoảng 50÷60% chiều dài lò), nên chiều dài lò lớn, chiếm nhiều diện tích mặt bằng sản xuất.

Sơ đồ công nghệ sản xuất clinker XMP thep phương pháp ướt lò quay:

Hình 2.2 Lò nung phương pháp ướt

II.1.2 Phương pháp bán khô 8

Phối liệu được nghiền theo phương pháp khô và sau đó, bột phối liệu đạt yêu cầu kỹ thuật sẽ được chuyển sang thiết bị làm ẩm để tạo viên Cuối cùng, viên phối liệu cần đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật trước khi đưa vào lò nung.

Độ ẩm trước khi vào lò là yếu tố quan trọng, với độ ẩm càng thấp càng tốt để giảm nhiệt lượng cần thiết cho việc bốc hơi, từ đó nâng cao năng suất lò Tuy nhiên, nếu độ ẩm quá thấp, viên phối liệu có thể dễ dàng vỡ thành bột, ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình nung luyện và năng suất Độ ẩm tối ưu nhất cho quá trình này là W-16%.

Để đảm bảo độ bền của viên phối liệu, cường độ cần đạt trên 0.5 KG/cm2 Độ bền có thể được cải thiện bằng cách thêm các chất dẻo như aluminic và sulphonic mà không làm ảnh hưởng đến tính chất của clinker và xi măng.

Độ xốp của viên phối liệu ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Nếu độ xốp nhỏ, viên phối liệu sẽ có độ bền cao, nhưng quá trình cháy diễn ra khó khăn, có thể dẫn đến tình trạng cháy không an toàn Điều này không chỉ ảnh hưởng đến năng suất lò mà còn tác động tiêu cực đến chất lượng clinker.

Kích thước viên phối liệu: có ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nung và chất lượng sản phẩm.

Việc sử dụng viên phối liệu quá nhỏ có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến thông gió của lò và quá trình vận chuyển nguyên liệu bên trong lò, đặc biệt là đối với lò đứng, nơi kích thước viên phối liệu lý tưởng là từ 10-20mm.

- Nếu viên lớn: nung lâu, quá trình cháy xảy ra không hoàn toàn clinker dể bị sống, ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng clinker

Hình 2.3 Máy vê viên phối liệu

Phối liệu được đưa vào lò dưới dạng viên, thay thế hệ cyclon trao đổi nhiệt bằng thiết bị calcinator (hình 2.4) Thiết bị này hoạt động như một hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò, có chức năng sấy khô phối liệu và phân hủy khoáng sét, đảm bảo chất lượng phối liệu trước khi vào lò.

Hình 2.4 Xích calcinator trao đổi nhiệt

II.1.3 Phương pháp khô 9 Đặc trưng của quy trình công nghệ sản xuất clinker XMP thep phương pháp khô lò quay: Hỗn hợp phối liệu được nghiền khô thành dạng bột mịn, có độ ẩm W=0.5÷1% Do nghiền khô, nên cần tiêu tốn nhiều điện năng cho quá trình đập nghiền Tuy nhiên, phương pháp khô lò quay có những ưu điểm cơ bản: quá trình trao đổi nhiệt giữa khí cháy và phối liệu, xảy ra trong hệ cyclone trao đổi nhiệt và trong thiết bị calciner, ở trạng thái lơ lửng hoặc dòng xoáy, đạt hiệu quả cao Mặt khác khả năng tận dụng nhiệt của khí thải tối ưu để sấy nghiền phối liệu, cũng như tăng cường sự decarbonat hóa của đá vôi trong tháp calciner.

Để giảm thiểu nhiệt năng tiêu tốn trong quá trình nung tạo khoáng clinker, cần chú ý đến việc sử dụng XMP với mức tiêu thụ từ 600 đến 1350 kcal/kgcl Bên cạnh đó, chiều dài của lò nung cũng được rút ngắn đáng kể so với lò quay nung clinker theo phương pháp ướt.

Hình 2.4 Hệ lò nung phương pháp khô

2.2 Biện luận phương pháp sản xuất clinker

Việc lựa chọn phương pháp sản xuất clinker phải dựa trên các yếu tố :

- Tiết kiệm nhiệt năng tiêu hao ( vấn đề khủng hoảng nhiên liệu hóa thạch).

Để giảm chi phí đầu tư và giá thành sản phẩm, cần lựa chọn các thiết bị có sẵn trên thị trường, đảm bảo chúng phối hợp nhịp nhàng với nhau.

- Tính chất vật lý và thành phần hóa của mỏ nguyên liệu ( hàm ẩm tự nhiên, độ rắn vật liệu, hàm lượng kiềm …)

- Điều kiện vệ sinh công nghiệp.

- Đảm bảo chất lượng clinker, xi măng ( thỏa các tiêu chuẩn hiện hành ) Giá thành phù hợp với thị trường.

Biện luận phương pháp sản xuất clinker dựa trên các điều kiện đã nêu:

2.2.1 Tiết kiệm nhiệt năng tiêu hao

Phương pháp ướt với lượng nhiệt năng tiêu hao cần từ 1300-1600 kcal/kg clinker Phương pháp khô với nhiệt năng tiêu hao dao động trong khoảng 600-725 kcal/kg clinker

Phương pháp khô trong sản xuất xi măng mang lại nhiều lợi ích, nổi bật là khả năng tiết kiệm năng lượng nhiệt và giảm thiểu lượng than tiêu thụ, góp phần giải quyết khủng hoảng năng lượng Bằng cách giảm một nửa lượng nhiệt năng tiêu hao, phương pháp này không chỉ giúp giảm lượng khói thải mà còn khẳng định vai trò của nó như một giải pháp xanh trong ngành sản xuất.

2.2.2 Biện luận năng suất nhà máy

Phương pháp ướt sử dụng các dạng lò như 3,6x150, 4x150, 4,5x170, 5x180, và đặc biệt là lò 7x230 với năng suất lên tới 3000 tấn/ngày đêm Tuy nhiên, năng suất tối đa này không đủ đáp ứng yêu cầu công suất thiết kế của nhà máy là 4000 tấn/ngày đêm.

Các lò quay phương pháp khô có kích thước nhỏ gọn, như 4,5x75, nhưng vẫn có khả năng đáp ứng công suất lớn lên tới 4500 tấn/ngày đêm.

Có những lò 6,5x80 có công suất tối đa lên tới 8000 tấn/ngày đêm

Nhà máy có công suất lớn, không thích hợp cho thiết bị và máy móc phương pháp ướt có công suất nhỏ và lỗi thời Do đó, phương pháp khô với công suất lớn là lựa chọn tối ưu hơn.

2.2.3 Điều kiện trang thiết bị

Với sự gia tăng công suất nhà máy trong những năm gần đây, nhu cầu sử dụng thiết bị và máy móc phương pháp khô ngày càng cao Điều này dẫn đến việc các nhà sản xuất và cung cấp chuyển hướng sang sản xuất và cung cấp các thiết bị khô, giúp việc tìm mua và giá thành của các thiết bị này trở nên hợp lý hơn.

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:

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O+ Na2O Tổng Đá Vôi 42.03 0.95 0.92 0.32 54.06 0.95 0.3 99.53 Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.8 1.38 0.32 2.35 100.32

Hệ số chuyển đổi về 100%:

- Thành phần hoá các cấu tử đã chuyển đổi về 100%:

Cấu tử MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Na2O Tổng Đá vôi 42.22847 0.954486 0.924344 0.321511 54.31528 0.954486 0.301417 0 100 Đất sét 8.642344 62.36045 15.7197 4.455742 4.784689 1.375598 0.318979 2.342504 100

Hệ số chuyển nguyên liệu về sau khi nung:

Thành phần hóa nguyên liệu đã nung:

Cấu tử MKN Si02 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O+Na2O

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 lượng MKN:

Hệ số tiêu hao: K = 100− 100 MKN =100−35.01115100 =1.5387

Cấu tử MKN Si02 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O+Na2O Tổng Đá vôi 33.15399 0.749377 0.725712 0.252422 42.64347 0.749377 0.236646 0 78.511 Đất sét 1.857153 13.40064 3.378006 0.957494 1.028182 0.295602 0.068545 0.503381 21.489 Phối liệu 35.01115 14.15001 4.103718 1.209916 43.67165 1.044979 0.305191 0.503381 100 Clinker 0 21.77299 6.314495 1.861728 67.19868 1.607935 0.469605 0.774565 100

Kiểm tra lại hệ số bão hòa vôi:

- Hàm lượng khoáng nóng chảy tính theo công thức:

- Lượng pha lỏng trong clinker:

Modul alumin cao p=3.392 dẫn đến clinker XMP chứa nhiều khoáng aluminat, gây khó khăn trong quá trình nung luyện Xi măng Portland có đặc điểm đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt và kém bền với sunfat Để giảm modul alumin, cần bổ sung thêm Fe2O3 vào phối liệu, do đó, đề tài đã chọn quặng sắt.

BÀI TOÁN 3 CẤU TỬ CÓ LẨN TRO NHIÊN LIỆU

Cấu tử MKN Si02 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 K2O+Na2O Tổng Đá vôi 42.03 0.95 0.92 0.32 54.06 0.95 0.3 99.53 Đất sét 8.67 62.56 15.77 4.47 4.8 1.38 0.32 2.35 100.32

Hệ số chuyển đổi về 100%:

- Thành phần hoá các cấu tử đã chuyển đổi về 100%:

Cấu tử MKN Si02 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Hệ số phối liệu clinker đã nung:

Phối 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

=(2.8x 1.652174x0.92 + 1.65x1,6+0,35x0.556522) - 94.01739 = - 86.9266 a3 = pF1 – A1 = 1.6x 0.556522 – 1,60 = -0.70957 Tương tự với: b2 = (2.8S2KH +1.65A2 + 0.35F2) – C2

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 36 c2 = (2.8S3KH +1.65A3 + 0.35F3) – C3 = 91.71007 d2 = [C4 - (2.8S4KH + 1.65A4 + 0.35F4)]q = -4.00365 b3 = pF2 – A2 = -9.40316 c3 = pF3 – A3 = 95.36599 d3 = (A4 - pF4)xq = -0.5175

Quy đổi về nguyên liệu ban đầu có kể đến lượng MKN:

Hệ số tiêu hao: K = 100− 100 MKN =100−34.67095100 =1.530713

Kiểm tra lại hệ số bão hòa vôi:

Hàm lượng khoáng nóng chảy có thể tính theo công thức:

Lượng pha lỏng trong clinker:

Kết luận: Các hệ số và hàm lượng khoáng trong phối liệu đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về loại clinker mac 50 Việc bổ sung quặng Pyrite vào phối liệu không chỉ gia tăng pha lỏng mà còn cải thiện khả năng hình thành C3S, từ đó tạo ra loại clinker tiêu chuẩn.

 Để sản xuất clinker Cpc50, tỷ lệ phối các nguyên liệu như sau

DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU

Máy đập búa va đập phản hồi Đá vôi đầu ra d < 25

Tiếp liệu băng Tiếp liệu băng

Băng tải có mái che

Tiếp liệu băng Băng tải chung

Lọc bụi điện Bụi và khí Ống khói

NUNG PHỐI LIỆU TẠO CLINKER

THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

a Khai thác nguyên liệu a.1 Đá vôi

Trước khi khai thác đá vôi, cần tiến hành khảo sát địa chất để xác định thành phần hóa học, loại đá và trữ lượng trong mỏ Quá trình khai thác bắt đầu bằng việc sử dụng máy ủi và máy xúc để loại bỏ lớp hữu cơ và đất sét trên bề mặt Sau đó, phương pháp nổ mìn được áp dụng để khai thác từng lớp đá từ trên xuống dưới, mỗi lớp cao từ 10-15m và đủ rộng để xe có thể quay đầu Đá vôi sau khi nổ mìn có kích thước lớn hơn 1000mm sẽ được nổ tiếp hoặc dùng búa đập thủy lực để giảm kích thước, sau đó được xe múc chuyển đến khu vực máy đập búa va đập phản hồi Sau khi được nghiền nhỏ xuống dưới 25mm, đá vôi sẽ được đưa qua bunke, cân băng và đổ vào băng tải chung với đất sét, tiếp theo là máy phân tích thành phần hóa PGNAA trước khi được lưu trữ.

Sau khi loại bỏ lớp hữu cơ, đất sét được khai thác bằng máy xúc nhiều gầu để đảm bảo độ đồng nhất Tiếp theo, đất sét được vận chuyển qua băng tải có mái che đến nhà máy, nơi nó được đưa vào máy cán trục để làm tơi Cuối cùng, đất sét được chuyển vào bunke để tiếp tục quy trình sản xuất.

Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 43 mô tả quy trình cân băng định lượng và vận chuyển nguyên liệu đá vôi và đất sét vào kho chung Sau khi được nghiền nhỏ, nguyên liệu được đưa qua thiết bị phân tích thành phần hóa PGNAA trước khi vào kho Phối liệu sau đó được rải đổ và rút ra theo từng mặt cắt bằng thiết bị cào, giúp tăng cường sự đồng nhất cho phối liệu nhờ vào việc kết hợp nhiều công nghệ phân tích nhanh và phương pháp rải đổ.

Quặng sắt được vận chuyển bằng xe ben và rải đổ trong kho dài, sau đó được xe ủi đưa vào băng tải và vào bunke, tiếp theo là cân băng và máy nghiền Đá vôi, đất sét và quặng sắt được đưa vào băng tải chung và vào máy sấy nghiền đứng liên hợp Gió nóng từ hệ lò nung đi qua van hai chiều vào máy nghiền, nơi bột liệu được sấy khô và phân loại liên tục Hạt đạt kích thước sẽ đi qua thiết bị phân ly, trong khi hạt không đạt kích thước sẽ quay trở lại bàn nghiền Để điều chỉnh kích thước hạt liệu, độ nghiêng của cánh phân ly sẽ được điều chỉnh.

Sau khi bột liệu được thu hồi từ máy nghiền, thiết bị cylon với một đầu vào và hai đầu ra sẽ dẫn bột liệu qua máng trượt khí động vào gầu nâng, đưa vào silo bột liệu Dòng khí thoát ra sẽ được lọc qua bộ lọc bụi điện, bụi thu hồi sẽ được chuyển vào máng trượt khí động và gầu nâng, trong khi khí đã được lọc sẽ qua quạt và thoát ra ngoài qua ống khói.

Bột phối liệu sẽ được đồng nhất trước khi đi vào lò nung tại silo. c Nung phối liệu tạo clinker

Than được vận chuyển bằng xe tải và lưu trữ trong kho Sau đó, than được đưa vào máy sấy để nghiền, sử dụng nhiệt từ dàn làm lạnh clinker Khi đạt tiêu chuẩn về độ mịn và độ ẩm, than được thu hồi qua cylon và đưa vào silo.

Bột liệu từ silo được gầu nâng vận chuyển lên vít tải, sau đó đi vào hệ thống cylon trao đổi nhiệt Tại đây, các quá trình hóa lý liên tục diễn ra, đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý và chuyển đổi năng lượng.

Cylon bậc 5 là nơi phối liệu được chuyển từ gầu xúc vào ống giữa cylon bậc 5 và cylon bậc 4 Khí nóng từ cylon bậc 4 với nhiệt độ 450 độ C thổi lên, cuốn bột phối liệu vào theo phương tiếp tuyến với cylon bậc 5 Tại đây, bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng nhanh chóng nhận nhiệt từ khí nóng, nâng nhiệt độ lên 250 độ C, dẫn đến các phản ứng lý hóa làm thay đổi khối lượng riêng của bột liệu Hạt bột liệu chuyển động xoáy trong cylon, liên tục va chạm với thành cylon và với nhau, mất dần động năng, rồi rơi xuống đáy cylon và theo ống dẫn xuống dưới, tiếp tục quá trình ở cylon bậc 4 Quá trình chủ yếu trong cylon bậc 5 là sấy, bắt đầu làm nóng phối liệu.

Cylon bậc 4 là nơi bột phối liệu từ cylon bậc 5 (nhiệt độ 250 độ C) rơi xuống ống nối giữa cylon bậc 4 và cylon bậc 3 Khi gặp dòng khí nóng từ cylon bậc 3 (nhiệt độ khoảng 600 độ C) thổi từ dưới lên, phối liệu bị cuốn vào cylon bậc 4 theo phương tiếp tuyến Tại đây, hạt bột liệu tăng nhiệt độ từ 250 độ C lên 450 độ C và rơi xuống ống dẫn khí thải giữa cylon bậc 3 và cylon bậc 2 Khí nóng giảm nhiệt độ từ 600 độ C xuống 450 độ C trước khi đi vào cylon bậc 5 Quá trình hóa lý chủ yếu trong cylon bậc 4 bao gồm sấy, mất nước hóa học của đất sét và sự bắt đầu cháy của các tạp chất hữu cơ.

Trong cylon bậc 3, bột phối liệu từ cylon bậc 4 (nhiệt độ 450 độ C) rơi xuống ống nối với cylon bậc 2, nơi gặp dòng khí nóng từ cylon bậc 2 (nhiệt độ khoảng 750 độ C) thổi lên, cuốn theo bột liệu vào cylon bậc 3 theo phương tiếp tuyến Nhiệt độ của hạt bột liệu tăng từ 450 độ C lên 600 độ C trước khi rơi xuống ống dẫn khí thải giữa cylon bậc 3 và cylon bậc 2 Khí nóng giảm nhiệt độ từ 750 độ C xuống còn 600 độ C và tiếp tục vào cylon bậc 4 Quá trình hóa lý chủ yếu trong cylon bậc 3 là sự mất nước hóa học của đất sét.

Nguyễn Hải Trung Sơn (SVTH: 1512839) đã nghiên cứu quá trình cháy các tạp chất hữu cơ trên trang 45, dẫn đến sự chuyển hóa từ FeS sang Fe2O3 trong quặng pyrite, cũng như sự phân hủy MgCO3 và bắt đầu quá trình phân hủy đá vôi.

Cylon bậc 2 là nơi bột phối liệu từ cylon bậc 3 rơi xuống và tiếp xúc với khí nóng từ cylon bậc 1, với nhiệt độ lên tới 850 độ C Khi vào cylon bậc 2, nhiệt độ bột phối liệu tăng từ 600 độ C lên 750 độ C Tại đây, bột phối liệu được chia thành hai phần: một phần đi vào phần trên của Calciner và phần còn lại vào phần dưới Quá trình chính trong cylon bậc 2 là phân hủy hầu hết MgCO3 và tăng cường phân hủy CaCO3, mặc dù CaCO3 phân hủy khá chậm Đồng thời, các tạp chất hữu cơ cũng được đốt cháy và quặng Pyrite được chuyển hóa hoàn toàn.

- Calciner : Bột liệu có nhiệt độ 750 độ C đi vào Calciner tại đây có 3 nguồn nhiệt.

Nguồn nhiệt trong calciner được cung cấp từ ba nguồn chính: khí cháy từ buồng đốt phụ ở trên, gió 3 từ thiết bị làm lạnh bên hông, và nhiệt từ đầu cao của lò Ba nguồn nhiệt này tạo ra chuyển động xoáy cho hạt liệu, giúp chúng đi xuống ống dẫn vào cyclone bậc 1 Tại đây, đá vôi được phân hủy từ 90-95%, giúp rút ngắn chiều dài lò quay cần thiết cho quá trình phân hủy đá vôi, với nhiệt độ phân hủy đạt khoảng 900 độ C.

- Cylon bậc 1 : Bột phối liệu được thổi từ bộ calciner đi lên vào cylone bậc 1 có nhiệt độ khoảng 1000 độ C Tiếp tục quá trình phân hủy đá vôi.

Sau khi bột liệu được xử lý qua hệ thống cyclon trao đổi nhiệt, nó sẽ di chuyển xuống lò quay Tại đây, dòng liệu tiếp tục phân hủy các thành phần đá vôi còn lại, trước khi vào vùng phản ứng pha rắn.

Trong quá trình nung từ 1000 độ C đến 1250 độ C, các khoáng C3A, C4AF và C2S trong pha lỏng được hình thành Khi dòng liệu tiếp tục đi qua vùng kết khối từ 1250 độ C đến 1450 độ C, khoáng C2S và CaO hòa tan vào pha lỏng, dẫn đến sự hình thành khoáng C3S Hàm lượng khoáng C3S được hình thành phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

- Thành phần hóa phối liệu

- Độ nhớt của pha lỏng ( độ nhớt giảm thì C3S tăng)

- Thời gian lưu pha lỏng

CÂN BẰNG VẬT CHẤT

MỤC ĐÍCH CỦA CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Dựa trên công suất sản xuất clinker mong muốn và thành phần cấu tử của phối liệu, có thể xác định lượng nguyên liệu và nhiên liệu cần thiết theo khối lượng và thể tích cho các khoảng thời gian khác nhau như năm, tháng, ngày, ca và giờ Điều này giúp lựa chọn số lượng và công suất của máy móc, thiết bị phù hợp từ khâu sản xuất.

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 48 khai thác đến thành phẩm , từ đó sử dụng máy móc thiết bị được hiệu quả và tiết kiệm năng lượng

- Tính và chọn được số lượng, kích thước, hình dạng, mẫu mã các kho chứa, dự trữ nhiên liệu, nguyên liệu cũng như clinker thành phẩm.

- Phải xác định được chế độ làm việc rõ ràng của nhà máy để có thể tính được cân bằng vật chất.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY

* CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY a Khâu hành chính

Làm việc theo thời gian hành chính của nhà nước 40h/tuần

- Làm việc từ thứ 2 tới thứ 6, nghỉ các ngày lễ, tết

- Mỗi ngày làm một ca, mỗi ca dài 8 tiếng. b.Khâu sản xuất b.1 Giai đoạn khai thác

Khai thác đá vôi: 1 ca/ngày (mỗi ngày khoan nổ mìn một lần).

Khai thác đất sét: 1 ca/ngày. b.2 Giai đoạn gia công

Gia công đá vôi : 1 ca/ngày.

Gia công đất sét : 1 ca/ngày. b.3 Giai đoạn nghiền trộn phối liệu

Nghiền phối liệu: 3 ca/ngày. b.4 Giai đoạn nung phối liệu tạo clinker

Để đảm bảo tuổi thọ cho lò và tránh chi phí phát sinh từ việc dừng lò và tái khởi động, không nên tắt lò nhiều lần Do đó, để duy trì công suất nung luyện hiệu quả, nhà máy cần hoạt động liên tục với 3 ca mỗi ngày, 7 ngày trong tuần.

Mỗi năm sẽ cho phép dừng lò 3 lần:

- Đại tu : 30 ngày (thay gạch lót lò)

- Trung tu : 20 ngày ( kiểm tra độ dày gạch lót lò, kiểm tra lò)

Tổng số ngày làm việc trong một năm 365 – 30 – 20 - 15= 300 ngày.

Các thông số chế độ nhằm phục vụ cho việc tính toán cân bằng vật chất cho nhà máy.

- Công suất của nhà máy: P= 1,2 triệu tấn clinker/ năm.

- Hao hụt 1% → Công suất thực tế của nhà máy: C1=C.(1+0.5%)=1,2x1,01=1,212 triệu tấn/ năm.

II.1 NUNG PHỐI LIỆU TẠO CLINKER a Phối liệu: Hao hụt 0.5% - Độ ẩm phối liệu 0.5%

Lượng mất khi nung của phối liệu là : 34,67095%

Lượng phối liệu trước khi nung có kể đến lượng MKN cần có trong 1 năm:

PL = C1×K = 1,212.000 × 1,530713 = 1855224,156T/năm Lượng phối liệu kể đến hao hụt cần có trong 1 năm:

PL1 = PL × (1 + 1%) = 1855224,156 × (1 + 0,01) = 1864500,277T/năm Lượng phối liệu kể đến độ ẩm phối liệu cần có trong 1 năm:

Lượng phối liệu cần có trong 1 tháng:

PL3 = PL2/12 = 1873822,778 /12 = 156151,898 T/tháng Lượng phối liệu cần có trong 1 ngày:

PL4 = PL2/300 = 1873822,778 /300 = 6246,076 T/ngày Lượng phối liệu cần có trong 1 ca:

PL5 = PL4/3 = 6246,076 /3 = 2082,025 T/ca Lượng phối liệu cần có trong 1 giờ:

PL6 = PL5/8 = 2082,025 /8 = 260,253 T/giờ Nhiên liệu đốt – Than đá:

Để sản xuất 1 tấn clinker, cần sử dụng khoảng 0,12 tấn than đá làm nhiên liệu nung, theo số liệu từ nhà máy xi măng Tiên Sơn Hà Tây và nhà máy xi măng Bình Phước, với mức tiêu thụ lần lượt là 123kg/tclk và 118kg/tclk Do đó, trong nghiên cứu này, con số 120kg/tclk được lựa chọn Cần lưu ý rằng có sự hao hụt khoảng 1% trong quá trình sử dụng than Lượng than cần thiết cho một năm sẽ được tính toán dựa trên hao hụt này.

T = C1 × 0.12 × (1 + 1%) = 1212000 × 0,12 × 1,01 = 146894,4 T/năm Lượng than dùng trong 1 tháng:

Lượng than dùng trong 1 ngày:

T2 = T/300 = 146894,4 /300 = 489,648 T/ngày Lượng than dùng trong 1 ca:

T3 = T2/3 = 489,648 /3 = 163,216 T/ca Lượng than dùng trong 1 giờ:

Tỉ lệ thành phần các cấu tử trong phối liệu:

- Pyrite: 2.34047 % Độ ẩm của phối liệu sau khi nghiền: W= 0.5%

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 51 Độ ẩm của nguyên liệu trước khi nghiền:

- Đá vôi: 6% ( chứa trong kho chung nên độ ẩm đá vôi, đất sét bằng nhau)

Lượng đá vôi sau khi nghiền trong 1 năm có kể đến hao hụt: Đ = PL2 × 77.5157% × (1 +1%) = 1873822,778 × 77,5157 % × 1,01

Lượng đá vôi trong một năm có kể đến thay đổi độ ẩm từ độ ẩm sau khi nghiền mịn sang độ ẩm trước khi nghiền: Đ1 = Đ × (1 + Wđầu - Wsau) = 1467031,912 × (1 + 6% - 0,5%) = 1547718,667 T/ năm

Lượng đá vôi cần cho 1 tháng: Đ2 = Đ1/12 = 1547718,667/12 = 128976,556 T/tháng

Lượng đá vôi cần cho 1 ngày: Đ3 = Đ1/300 = 1547718,667 /300 = 5159,062 T/ngày

Lượng đá vôi cần cho 1 ca: Đ4 = Đ3/3 = 5159,062 /3 = 1719,687 T/ca

Lượng đá vôi cần cho 1 giờ: Đ5 = Đ4/8 = 1719,687 /8 = 214,961 T/giờ

Lượng đất sét gia công trong 1 năm có kể đến hao hụt: ĐS = PL2 × 20,14383% × (1 + 1%) = 1873822,778 × 20,14383% × 1,01 = 381234,272 T/năm

Lượng đất sét trong một năm được tính toán dựa trên sự thay đổi độ ẩm từ độ ẩm sau khi nghiền mịn đến độ ẩm trước khi nghiền Công thức tính là: ĐS1 = ĐS × (1 + Wđầu - Wsau) = 381234,272 × (1 + 6% - 0.5%).

Lượng đất sét cần cho 1 tháng:

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 52 ĐS2 = ĐS1/12 = 402202.157 /12 = 33516.846 T/tháng

Lượng đất sét cần cho 1 ngày: ĐS3 = ĐS1/300 = 402202.157 /300 = 1340.674 T/ngày

Lượng đất sét cần cho 1 ca: ĐS4 = ĐS3/3 = 1340.674 /3 = 446.891 T/ca

Lượng đất sét cần cho 1 giờ: ĐS5 = ĐS4/8 = 446.891 /8 = 55.861 T/giờ

Lượng Pyrite gia công trong 1 năm có kể đến hao hụt:

Lượng Pyrite trong một năm có kể đến thay đổi độ ẩm từ độ ẩm sau khi nghiền mịn sang độ ẩm trước khi nghiền:

Lượng Pyrite cần cho 1 tháng:

Lượng Pyrite cần cho 1 ngày:

Lượng Pyrite cần cho 1 ca:

Lượng Pyrite cần cho 1 giờ:

II.3 KHAI THÁC VÀ GIA CÔNG

Hao hụt: 1% Độ ẩm của phối liệu trước khi nghiền:

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 53 Độ ẩm của phối liệu sau khi khai thác (độ ẩm tự nhiên):

Lượng đá vôi khai thác trong 1 năm có kể đến hao hụt: Đ6 = Đ1×(1+1%) = 1547718.667 ×1.01

Lượng đá vôi khai thác trong một năm được tính toán dựa trên sự thay đổi độ ẩm từ sau khi khai thác đến trước khi khai thác Công thức tính là Đ7 = Đ6 × (1 + Wđầu - Wsau), trong đó Đ6 là lượng đá vôi ban đầu là 1.563.195,854 tấn, với Wđầu là 2% và Wsau là 6%.

Lượng đá vôi cần cho 1 tháng: Đ8 = Đ7/12 = 1500668.02 /12 = 125055.668 T/tháng

Lượng đá vôi cần cho 1 ngày: Đ9 = Đ7/300 = 1500668.02 /300 = 5002.227 T/ngày

Lượng đá vôi cần cho 2 ca: Đ10 = Đ9/1 P02.227 /1 = 5002.227 T/ca

Lượng đá vôi cần cho 1 giờ: Đ11 = Đ10/8 = 5002.227 /8 = 625.278 T/giờ

Lượng đất sét khai thác trong 1 năm có kể đến hao hụt: ĐS6 = ĐS1 × (1 + 1%) = 402202.157 × 1.01

Lượng đất sét khai thác trong một năm được tính toán bằng công thức: ĐS7 = ĐS6 × (1 + Wđầu - Wsau), trong đó ĐS6 là lượng đất sét trước khi khai thác Cụ thể, với ĐS6 là 406224.179 và sự thay đổi độ ẩm từ 22% xuống 6%, lượng đất sét sau khi khai thác sẽ được xác định chính xác.

Lượng đất sét cần cho 1 tháng:

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 54 ĐS8 = ĐS7/12 = 471220.047 /12 = 39268.337 T/tháng

Lượng đất sét cần cho 1 ngày: ĐS9 = ĐS7/300 = 471220.047 /300 = 1570.733 T/ngày

Lượng đất sét cần cho 1 ca: ĐS10 = ĐS9/1 = 1570.733 /1 = 1570.733 T/ca

Lượng đất sét cần cho 1 giờ: ĐS11 = ĐS10/8 = 1570.733 /8 = 196.342 T/giờ

 Bảng tổng hợp kết quả tính toán cân bằng vật chất : a Bảng tóm tắt cân bằng vật chất theo khối lượng:

Năm Tháng Ngày Ca Giờ

Khâu nghiền phối liệu (TẤN) ĐV: tấn Năm Tháng Ngày Ca Giờ Đá Vôi 1547718.667 128976.556 5159.062 1719.687 214.961 Đất Sét 402202.157 33516.846 1340.674 446.891 55.861

Khai thác (TẤN) ĐV: tấn Năm Tháng Ngày Ca Giờ Đá Vôi 1500668.02 125055.668 5002.227 5002.227 625.278 Đất Sét 471220.047 39268.337 1570.733 1570.733 196.342

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 55 b Bảng tóm tắt cân bằng vật chất theo thể tích

Năm Tháng Ngày Ca Giờ

Khâu nghiền phối liệu ( m 3 ) ĐV: tấn Năm Tháng Ngày Ca Giờ Đá Vôi 1105513.334 92126.111 3685.044 1228.348 153.544 Đất Sét 335168.464 27930.705 1117.228 372.409 55.861

Khai thác ( m 3 ) ĐV: tấn Năm Tháng Ngày Ca Giờ Đá Vôi 1071905.729 89325.477 3573.019 3573.019 446.627 Đất Sét 336585.748 28048.812 1121.952 1121.952 140.244

LỰA CHỌN NĂNG SUẤT CỦA THIẾT BỊ CHÍNH

CÔNG ĐOẠN GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU

1.1 Máy đập đá vôi ( Hình 6.1 )

Máy đập đá vôi có nhiệm vụ giảm kích thước đá vôi từ ≤1000mm về kích thước

Kích thước đá vôi nhỏ hơn hoặc bằng 25mm giúp đồng nhất tốt hơn trong kho chung Việc sử dụng phối liệu có kích thước ≤25mm sẽ đảm bảo hiệu quả làm việc tối ưu cho máy sấy nghiền đứng.

Loại máy đập Độ ẩm nguyên liệu (%)

Kích thước đầu vào (mm) Độ cứng nguyên liệu trên thang đo Mohs

Bảng 6.1 Bảng so sáng các đặc tính cơ bản của các loại máy đập sơ bộ

Dựa vào bảng 6.1 có thể thấy các đặc tính cơ bản của máy đập búa va đập phản hồi (impact crusher) là tốt hơn các thiết bị còn lại

Máy đập búa va đập phản hồi hoạt động theo cơ chế đập và phản hồi, trong đó đá vôi được đưa vào máy sẽ trải qua nhiều lần va đập Đầu tiên, búa xoay đập đá vôi, sau đó đá văng lên va chạm với tấm chắn cứng, tiếp tục rơi xuống và va đập vào búa lần nữa Quá trình này lặp đi lặp lại cho đến khi kích thước đá vôi giảm xuống dưới 25mm, sau đó được sàn rung chuyển xuống băng tải Nhờ cơ chế va đập phản hồi, máy này nghiền đá vôi hiệu quả hơn so với các loại máy chỉ sử dụng búa đơn thuần.

Hình 6.1 Máy đập búa va đập phản hồi

Theo tính toán cân bằng vật chất, khối lượng đá vôi cần sử dụng trong 1 giờ là 625.278 tấn Dựa vào [Phụ lục 1: Máy đập búa va đập phản hồi], máy đập búa va đập phản hồi PB-1212 của hãng PHS Sonthofen đã được lựa chọn cho quy trình này.

- Lực đập chủ yếu của máy là lực va đập của vật liệu với búa và với các tấm chắn.

- Các thanh búa được gắn chặt vào rotor nhờ các khớp.

- Khi búa bị mài mòn có thể thay thế bằng thanh búa khác.

- Phần trên của máy có thể mở bằng kích thủy lực, nhờ vậy việc bảo trì, kiểm tra, thay thế có thể tiến hành dễ dàng.

Các thông số kĩ thuật của máy:

- Kích thước miệng tiếp liệu (mm) : 1500x2560

- Kích thước vật liệu vào lớn nhất (mm) : 1000

- Công suất động cơ: 400-500 kW

Vậy chọn 1 máy đập búa va đập phản hồi

Hình 6.2 Kích thước máy đập đá vôi được chọn

1.2 Máy cán đất sét ( Hình 6.3 )

Hình 6.3 Máy cán đất sét

Máy đập trục hình 6.2 được sử dụng để cán đất sét sau khi khai thác, với kích thước tối đa là 25mm Theo tính toán cân bằng vật chất, lượng đất sét cần thiết để sử dụng trong một giờ là 196.342 tấn.

Theo [Phụ lục 2 : Máy cán đất sét ] chọn máy cán đất sét 2 trục HRC 1200 của hãng Metso.

Máy có hai trục quay gắn trực tiếp vào hai động cơ, hoạt động ngược chiều nhau Hai trục này được kết nối với hai dôi di động, di chuyển dọc theo bệ máy nhờ lực đàn hồi của lò xo Chức năng chính của dôi ổ trục di động là hỗ trợ quá trình vận hành của máy.

- Điều chỉnh khe hở giữa 2 trục ( kích thước sản phẩm )

- Tự điều chỉnh để đảm bảo an toàn khi máy quá tải

Các thông số kĩ thuật của máy cán đất sét HRC 1200:

- Công suất động cơ mỗi rotor :440 kW

- Năng suất dao động tùy loại đá : 200-399 tấn/h

CÔNG ĐOẠN NGHIỀN BỘT LIỆU

2.1 Máy sấy nghiền đứng (hình 6.3)

Khoảng 85% điện năng trong công nghệ sản xuất XMP dùng để đập và nghiền, trong đó 75% để nghiền Quan điểm về hiệu quả nghiền không thống nhất, nhưng nói

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 61 cho thấy rằng chỉ có 2-20% năng lượng được sử dụng cho quá trình nghiền thực sự sinh công, trong khi phần lớn năng lượng còn lại bị tiêu hao do ma sát giữa các hạt vật liệu, ma sát với vật nghiền, và tạo ra tiếng ồn cũng như nhiệt.

Hiện nay, phần lớn các nhà máy sử dụng máy nghiền đứng (MNĐ), chiếm khoảng 80% tổng số máy nghiền, mặc dù máy nghiền bi (MNB) vẫn còn được sử dụng Xu hướng hiện đại đang ngày càng nghiêng về việc sử dụng MNĐ, với công thức "mỗi lò nung một máy nghiền" So với MNB, MNĐ có nhiều ưu điểm nổi bật.

- Năng suất MNĐ cao hơn MNB

- Có thể nghiền nguyên liệu có độ ẩm cao ( tới 20%), trong khi MNB trang bị cho phương pháp khô thường chỉ dùng cho nguyên liệu có độ ẩm tới 8%.

Năng lượng nghiền có khả năng sấy khô nguyên liệu, giảm khoảng 10% độ ẩm sau khi nghiền nhờ vào khả năng thông khí tốt Khi kết hợp với khí thải có nhiệt độ lên tới 250 o C trong hệ thống sấy nghiền liên hợp, hiệu quả sấy đạt mức rất cao.

Phân li tốt giúp tiết kiệm năng lượng tiêu tốn trong quá trình nghiền nhỏ, với mức tiêu thụ chỉ khoảng 30% so với MNB Cụ thể, MNB sử dụng cho phương pháp khô cần 10kWh/tấn khi nguyên liệu cứng tiêu tốn 25kWh/tấn, trong khi đó, MNĐ chỉ cần từ 4,5 đến 8kWh/tấn.

- Điều chỉnh cở hạt khi nghiền dễ hơn MNB.

- Chi phí vận hành và thay thế hao mòn ít hơn MNB

Theo tính toán cân bằng vật chất, lượng nguyên liệu vào máy trong 1 giờ là 277.435 tấn

Dựa vào [Phụ lục 3: Máy sấy nghiền đứng liên hợp] chọn máy sấy nghiền đứng

OK 43-4 của hãng Flsmith (hình 6.5)

Hình 6.4 Máy sấy nghiền đứng

Các thông số kỹ thuật của máy sấy nghiền đứng OK 43-4

- Công suất động cơ: 2350 kW

Hình 6.5 Máy sấy nghiền đứng

2.2 Lọc bụi tĩnh điện (hình 6.6)

Lọc bụi tĩnh điện là thiết bị lọc bụi hiện đại, hiệu suất lọc đạt tới 99.99%, lọc bụi với khối lượng dòng bụi khí lớn, hạt bụi nhỏ.

Hình 6.6 Lọc bụi tĩnh điện

Hệ thống lọc bụi tĩnh điện, được mô tả trong sơ đồ nguyên tắc cấu tạo, bao gồm một ống với hai tấm kim loại tích điện dương và dây dẫn điện âm ở giữa Thiết bị có thể hoạt động theo phương nằm ngang hoặc thẳng đứng, với hiệu điện thế cao lên đến 90.000V Khi dòng khí lẫn bụi đi qua trường tĩnh điện mạnh, các phân tử khí sẽ bị ion hóa và nhiễm điện vào các hạt bụi, khiến chúng bị hút về các cực trái dấu Các hạt mang điện âm sẽ được hút về cực dương, trong khi các hạt mang điện dương sẽ bị hút về cực âm Sau khi đi qua khoảng cách giữa các điện cực, bụi sẽ được giữ lại, còn không khí sạch được hút ra ngoài qua quạt và ống khói Để tách bụi, thiết bị thường sử dụng rung định kỳ hoặc búa gõ.

Hình 6.7 Sơ đồ cấu tạo lọc bụi tĩnh điện

Chọn lọc bụi tĩnh điện M400 LCS có các thông số kỹ thuật sau:

- Không gian hành trình khí:400mm

- Số động cơ và năng lượng của bộ rũ: 3x0.25 kW

- Chiều dày của điện cực lọc: 1.2mm

- Sự giảm áp giữa cửa vào và cửa ra: 30 mmH2O

- Chiều dày cách điện: 100mm

CÔNG ĐOẠN NUNG PHỐI LIỆU TẠO CLINKER

III.1 Hệ thống cylone trao đổi nhiệt

Hệ sử dụng là hệ ILC có 2 nhánh cyclone trao đổi nhiệt, sử dụng chung 1 calciner để phân hủy đá vôi Mỗi nhanh có 5 bậc.

Thông số kỹ thuật hệ cyclone (bảng 6.2)

Tên gọi Vị trí Chi tiết Kích thước (mm)

Trên cùng của hệ cyclone

Chiều cao thân 5800 Đường kính thân 4300

Chiều cao phần phểu 4700 Cyclone bậc 3

Chiều cao phần phểu 5900 Cyclone bậc 2

Dưới cylone bậc 2, đặt ngang hàng với calciner

Bảng 6.2 Thông số kĩ thuật hệ cyclone trao đổi nhiệt

III.2 Buồng phân hủy đá vôi (Calciner) ( Hình 6.8 )

Buồng phân hủy đá vôi có nhiệm vụ phân hủy 90-95% đá vôi trong phối liệu trước khi đi vào lò nung Chọn dùng hệ PREPOL-AS-CC.

Polysius đã phát triển hệ thống PREPOL-AS-CC để cải thiện quá trình đốt khi sử dụng nhiên liệu không hoạt tính Hệ thống này cũng rất hiệu quả với các nguyên liệu có thành phần cháy kém và các nhiên liệu có thể gây ra chu trình kiềm cao trong lò nung, làm chậm quá trình cháy Quá trình đốt nhiên liệu bắt đầu trong không khí sạch tại trung tâm buồng đốt với nồng độ phối liệu thấp Carbon rắn không cháy hết sau đó sẽ được chuyển qua ống máng và hòa vào luồng khí nóng từ lò nung, nơi nó phản ứng với oxy dư.

Buồng đốt được thiết kế với hai cửa gió: cửa thứ nhất cho phép gió vào cùng dòng than cám, trong khi cửa thứ hai được bố trí theo phương tiếp tuyến với buồng Phối liệu được phun vào giữa buồng đốt để tối ưu hóa quá trình cháy.

Nhiên liệu được bơm vào giữa buồng đốt gặp dòng gió 3 và bốc cháy.

Tên gọi Cấu tạo Chi tiết Kích thước (mm)

Máng dẫn liệu Đường kính 5000

Chiều dài 39000 Ống dẫn liệu vào cyclone bậc 1 Đường kính 2800

Bảng 6.3 Thông số kỹ thuật Calciner

III.3 Lò quay clinker (hình 6.9)

Lò quay sử dụng là lò quay 3 bệ đỡ (3-base kiln) của hãng FL.Smidth 4.55x71m với năng suất 4000 tấn/ngày

Lợi ích của việc sử dụng lò quay 3 bệ

- Công nghệ cổ điển với hiệu suất có tiếng

- Xây dựng vữa chắc và tuổi thọ lâu dài

- Thiết kế đơn giản cho mức độ bảo trì dễ giàn

- Lò được quay bởi ma sát giữa ga lê ( con lăn) và băng đa

- Dùng băng đa có răng

- Khe giữa băng đa răng và vỏ lò rộng nên ít bị nung nóng biến dạng

- Dùng bệ tự lựa đảm bảo tiếp xúc 100% giữa băng đa và con lăn.

Thông số kỹ thuật: [Phụ lục

- Tốc độ lò : 3.6÷5 vòng/ phút

- Năng suất lò: Hơn 4000 tấn/ngày

Vỏ lò là một cấu trúc thép hình trụ rỗng, được tạo thành từ các tấm thép được hàn lại với nhau Đặc biệt, trục của lò được lắp đặt nghiêng với một góc 4 độ so với mặt phẳng ngang.

Bên trong vỏ lò có hai vòng chặn ngang ở đầu và cuối lò Phần cuối lò chịu nhiệt độ cao, do đó vỏ lò dài 1m được thiết kế với cấu trúc vỏ kép, tạo ra khoảng trống giữa hai lớp vỏ để gió làm nguội có thể lưu thông và làm mát vỏ lò.

Băng đa là thiết bị quan trọng giúp đỡ tải trọng của lò, đảm bảo lò duy trì độ nghiêng ổn định Được chế tạo từ thép đúc với cấu trúc đặc, băng đa tiếp xúc với con lăn qua bề mặt chu vi, góp phần vào hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Băng đa được đặt trên các tấm lót dài hơn bề rộng và được giữ bởi các điểm chặn hàn vào vỏ lò, nhằm ngăn chặn sự dịch chuyển khi quay và khi lò giãn nở vì nhiệt Các vấu chặn hàn trên tấm lót cùng với vòng giữ giúp giữ cho băng đa ổn định trong quá trình giãn nở nhiệt Khe hở nhiệt giữa băng đa và tấm lót được thiết kế để đảm bảo khi nóng, băng đa, tấm lót và vỏ lò ôm khít với nhau mà không bị bó chặt.

Lò sử dụng băng đa có răng, kết hợp với truyền động trực tiếp qua con lăn, giúp vành băng đa thực hiện chức năng quay của lò Để chế tạo vành băng đa này, đường kính cần lớn hơn so với băng đa trơn, dẫn đến khoảng không giữa lò và vành băng đa răng tăng lên, từ đó làm giảm nhiệt độ của vành băng đa Điều này giúp duy trì độ tròn của băng đa tốt hơn Băng đa được đặt trên các tấm lót để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Hình 6.11 Sơ đồ bố trí băng đa răng với vỏ lò

- Vật liệu: Thép đúc có hàm lượng Mn thấp

Mỗi con lăn đỡ bao gồm các thành phần chính như con lăn, trục con lăn, ổ đỡ, gối đỡ và lớp vỏ bọc bên ngoài Con lăn được sản xuất từ thép đúc đặc biệt với độ co ngót thấp, giúp tăng cường hiệu suất hoạt động Quá trình vận hành diễn ra với con lăn quay, băng đa quay và lò nung quay, tạo ra sự liên kết chặt chẽ trong hệ thống.

Hình 6.12 Quá trình truyền động của con lăn

Lò quay được hỗ trợ bởi ba bệ đỡ, mỗi bệ có hai con lăn Để đảm bảo tiếp xúc đầy đủ và tránh hiện tượng mài mòn cũng như biến dạng cho băng đa khi lò di chuyển, bề rộng của con lăn cần được thiết kế lớn hơn băng đa.

Thông số kĩ thuật con lăn lò:

- Vật liệu: thép đúc Cr Mn

III.3.4Bệ tự lựa ( Hình 6.14 )

Bệ tự lựa giúp đảm bảo tiếp xúc hoàn hảo 100% giữa băng đa và con lăn ga lê, từ đó giảm thiểu độ mài mòn không đồng đều trên bề mặt băng đa và con lăn.

Hình 6.14 Mô hình làm việc của bệ tự lựa

III.3.5Đệm làm kín khí

Làm kín gió trong lò là cần thiết để ngăn chặn sự xâm nhập của không khí bên ngoài, đặc biệt ở cả hai đầu lò Khi lò có áp suất âm, nếu không được kín khí, không khí lạnh sẽ tràn vào, gây biến đổi chế độ nhiệt, làm giảm nhiệt độ và dẫn đến tổn hao nhiệt, ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của lò.

Péc đốt là thiết bị chính sử dụng để đốt cháy nhiên liệu, cung cấp nhiệt cho lò nung Thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra nhiệt độ cần thiết cho quá trình nung nóng dòng phối.

Vị trí lắp đặt péc đốt trong lò nung ảnh hưởng lớn đến chất lượng clinker, với péc đốt thường được đặt ở phía đuôi lò quay và ở calciner Để tối ưu hóa hiệu quả truyền nhiệt, thiết bị péc đốt được thiết kế trên xe lăn, cho phép điều chỉnh vị trí so với trục lò Thông thường, péc đốt được đặt ở vị trí trung tâm của lò nung, nhằm đảm bảo ngọn lửa tiếp xúc nhiều hơn với phối liệu, đồng thời tránh tiếp xúc với phần gạch chịu lửa ở thân lò phía trên do lò được lắp nghiêng.

Chọn péc đốt POLFAME của hãng POLYSIUS

- Tốc độ đầu vòi phun: 210m/s

- Đường kính ống phun: 25-55 mm

Hình 6.15 Cấu tạo péc đốt

III.3.7Đường ống gió ba

Gió ba được đưa vào calciner với mục đích tận dụng nguồn nhiệt để sấy và nung vật liệu, với nhiệt độ trong ống gió ba dao động từ 1100 đến 1150 độ C Ống có đường kính 2800mm và chiều dài 93000mm.

3.4 Hệ thống làm lạnh clinker

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 75 a Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay (Hình 6.16 )

Thiết bị làm nguội kiểu thùng quay là ống trụ thép có đường kính từ 2 đến 5m và chiều dài từ 60 đến 90m, với khoảng 70% được lắp gạch chịu lửa, nghiêng từ 4 đến 7% ngay sau lò nung clinker Trong lò có thể lắp thêm cánh thép để tăng cường trao đổi nhiệt, trong khi lò chuyển động quay độc lập Nhiệt độ clinker đầu ra dao động từ 150 đến 300 độ C, với năng suất riêng đạt khoảng 3 đến 93 tấn clinker/ngày đêm và nhiệt tổn thất ra môi trường từ 50 đến 80 kcal/kg Để tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt, tốc độ gió đầu vào cần duy trì từ 3.8 đến 4.3 m/s với hệ số không khí dư là 1.1 Thiết bị này đã được sử dụng phổ biến trong khoảng 100 năm, từ năm 1880 đến 1990.

Hình 6.16 Thiết bị làm lạnh kiểu thùng quay

Hình 6.17 Thiết bị làm lạnh kiểu thùng quay tại nhà máy Southam, Anh b Thiết bị làm lạnh kiểu buồng ( Hình 6.18 )

KIẾN TRÚC KHO

ĐẶC TÍNH VẬT LIỆU

Các số liệu cơ sở để lựa chọn sức chứa cho kho

Vật liệu Cỡ hạt max

Khối lượng thể tích (T/m 3 ) Góc chảy (độ) Đá vôi (95%) ≤ 25 1.4 34 Đất sét ≤ 25 1.2 (khô) 36

Bảng 7.1: Các tính chất của vật liệu

XÁC ĐỊNH KIẾN TRÚC CỦA CÁC KHO CHÍNH

2.3 Lựa chọn kiến trúc kho chung

Khi nguyên liệu có sự khác biệt lớn về thành phần hóa, việc lưu trữ chung giúp đồng nhất nguyên liệu Sau khi gia công, nguyên liệu có thể được lưu trữ trong kho riêng biệt, nhưng việc rải đổ trong kho chung (phương pháp khô) sẽ tăng cường sự đồng nhất cho hệ nguyên liệu Trước khi rải đổ, cần có thiết bị phân tích thành phần hóa để xác định các lớp đổ, từ đó bổ sung nguyên liệu cần thiết nhằm đạt được sự đồng nhất Sử dụng kho chung mang lại ưu điểm là giảm độ ẩm của nguyên liệu và thực hiện đồng nhất sơ bộ hiệu quả.

Theo bảng tóm tắt cân bằng vật chất theo thể tích, tổng lượng đất sét và đá vôi trong một ngày đạt 4694.971 m³, bao gồm 1121.952 m³ đất sét và 3573.019 m³ đá vôi Thời gian dự trữ đá vôi và đất sét thường dao động từ 7 đến 10 ngày.

Nguyễn Hải Trung Sơn (SVTH: 1512839) đã chỉ ra rằng đá vôi và đất sét cần được đồng nhất sơ bộ trước khi đưa vào kho chung Hiện nay, trên thị trường có hai loại kho chung phổ biến là kho tròn và kho dài.

Kho tròn (hình 7.1) cung cấp khả năng dự trữ tối đa liên tục, cho phép các thiết bị hoạt động không ngừng mà không cần thời gian nghỉ để chuyển vật liệu, đồng thời không có vùng chuyển tiếp nào.

(1 đống) nên thành phần hóa được đồng đều không bị biến động.

Kho dài là giải pháp cần thiết để duy trì hoạt động liên tục của nhà máy, yêu cầu nhiều hơn một đống vật liệu Tuy nhiên, điều này có thể gây ra một số vấn đề như biến động thành phần hóa giữa các đống vật liệu, khả năng dự trữ không được tối ưu và việc dừng thiết bị khi chuyển tiếp giữa các đống Để khắc phục, kho dài có thể được mở rộng bằng cách tăng chiều dài kho.

 Việc sử dụng kho chung nhằm tăng mức độ đồng nhất cho hệ nguyên liệu, kho tròn đáp ứng tốt hơn khả năng đồng nhất cho nguyên liệu.

Để dự trữ trong 7 ngày, cần chuẩn bị 32864.797 m³, tương đương 44367.476 tấn Đề tài lựa chọn kho đồng nhất dạng tròn làm kho chung cho đá vôi và đất sét, áp dụng phương pháp rãi liệu Chevron với các thông số kỹ thuật cụ thể.

- Đường kính phần chứa liệu: 90m

Hình 7.3 Mặt bằng kho chung

Hình 7.4 Mặt đứng kho chung

2.4 Kho than và quặng sắt

Hai nguyên liệu than và quặng sắt được chứa trong cùng một kho

Lượng nguyên liệu cần cho 1 ngày:

- Than đá: 612.06 m 3 tương đương 489.648 tấn.

- Quặng sắt : 93.336 m 3 tương đương 158.723 tấn.

Than đá được vận chuyển bằng xà lan, nên phải vận chuyển với một lượng lớn theo tải trọng (sức chứa) xà lan là 12000 tấn Tương đương 15000 m 3 than đá.

Sử dụng kho dài mang lại lợi thế trong việc mở rộng kích thước kho và yêu cầu kỹ thuật đơn giản hơn, do đó, lựa chọn kho dài để chứa quặng sắt và than đá là một quyết định hợp lý.

Than đá sau khi được vận chuyển về bằng xà lan, sẽ được băng tải rải thành 2 đống trong kho dài, mỗi đống 7500m 3

Chọn kích thước mỗi đống than là :

Quặng sắt được vận chuyển về bằng xe tải, được đổ vào bunke, sau đó được rải thành đống trong kho dài thông qua băng tải.

Quặng sắt sẽ phải mua dự trữ trong tầm 16 ngày tương đương đống quặng sắt sẽ có thể tích là 16 x 93.336 = 1493.376 m 3

Chọn kích thước mỗi đống quặng sắt là:

- Chiều rộng: 24m Đề tài chọn kích thước (hình 7.5, 7.6) kho sau khi tính thêm phần diện tích đặt thiết bị trong kho là

Hình 7.5 Mặt bằng bố trí thiết bị kho dài

Hình 7.6 Mặt cắt tháo liệu kho dài

2.5 Kiến trúc kho chứa bột liệu

Bột liệu cần được lưu trữ trong kho kín (silo) để tránh bụi và đảm bảo chất lượng, vì đây là giai đoạn đồng nhất cuối cùng trước khi vào lò Việc lựa chọn kho với khả năng đồng nhất tốt là rất quan trọng Silo sử dụng hệ thống đồng nhất bằng khí nén mang lại hiệu quả đồng nhất vượt trội so với phương pháp cào cắt mặt của kho hở.

Silo đóng vai trò quan trọng trong việc chứa và đồng nhất bột phối liệu sau quá trình nghiền Để đảm bảo chất lượng, bột liệu cần đạt tiêu chuẩn về độ đồng nhất trước khi được đưa vào lò nung.

Hình 7.7 Silo đồng nhất nhiều phểu con

Lượng bột liệu cần cho 1 ngày là 5678.251 m 3 = 6246.076 tấn

Chọn thời gian dự trự là 3 ngày Vậy lượng bột liệu cần dự trữ là 5678.251 x 3 17034.753

Vì silo ở dạng hình trụ nên đường kính trụ nên được chọn ở những số chẵn như 10,20,30… cho dễ dàng trong công tác xây dựng.

Thể tích phần hình trụ chứa liệu sẽ được tính gần đúng như sau:

- H : chiều cao phần chứa bột liệu

-  : Hệ số sử dụng thể tích của silo

Thế vào công thức thử với các đường kính 10,20,30 phần chiều cao sẽ được tương đương là 250, 60, 30.

Chọn silo với kích thước D20xH60.

Hình 7.8 Kích thước sơ bộ silo đồng nhất bột phối liệu

Hình 7.9 Mặt bằng silo đồng nhất

2.6 Lựa chọn kiến trúc kho chứa clinker

Lượng clinker cần chứa trong 1 ngày là 4000 tấn tương đương 2857.143 m 3 Clinker cần phải dự trữ ít nhất 14 ngày để giảm nhiệt độ

Chọn thời gian dự trữ là 14 ngày

Lượng clinker cần chứa là 14 x 2857.143  40000 m 3

Clinker có độ phản ứng thấp và ít bị giảm chất lượng khi để ngoài trời, nhưng việc này có thể gây ô nhiễm môi trường và làm khó khăn cho quá trình tự động hóa trong khâu nạp và rút liệu.

- Nước mưa chảy qua clinker sẽ đem theo bụi mịn vào lòng đất gây đục nguồn nước  ô nhiễm nước

- Clinker khi được đổ ra sẽ phát sinh bụi vào không khí, việc múc clinker lên xe tải cũng phát sinh bụi mịn  gây ô nhiễm không khí

Clinker khi ra khỏi dàn làm lạnh có nhiệt độ từ 60-100 độ C, dẫn đến việc tạo ra nhiệt độ cao cục bộ trong khu vực lưu trữ Điều này có thể gây ra ô nhiễm nhiệt trong môi trường xung quanh.

 Sẽ gây ảnh hưởng tới sức khỏe người lao động cũng như cư dân sống ở vùng lân cận.

Mặc khác chứa clinker trong kho chứa cũng sẽ tăng tính tự động hóa cho dây chuyền.

Hình 7.10 Số liệu kích thước silo clinker

Chọn được kích thước kho chứa clinker lần lượt là D6m, H6.3m, h.1m

Việc sản xuất clinker thường gặp sai sót, do đó, việc xây dựng một kho chứa clinker phế phẩm là rất cần thiết Kích thước kho phế phẩm được lựa chọn là D12m x H25m.

Hình 7.12 Silo clinker phế phẩm và vị trí so với silo chính

 Bảng tổng hợp kiến trúc kho

Vật liệu chứa Sức chứa

Kết cấu kho và silo

Hỗn hợp đá vôi và đất sét

50.000 8 90 x H25 Kho tròn, bao che kín Kết cấu thép Than

B45 x L216 Kho dài, bao che kín.

Bột liệu 20.000 3 20 x H60 Silo kết cấu BTCT

Silo kết cấu BTCT Silo kết cấu BTCT

ĐÁNH GIÁ VÀ KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN VẬT LIỆU, CLINKER

ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NGUYÊN VẬT LIỆU

Trước khi khai thác, đội ngũ khảo sát hóa học thực hiện khoan lấy mẫu để lập biểu đồ thành phần hóa của khu mỏ Biểu đồ này giúp các kỹ sư công trường căn chỉnh khu khai thác một cách hợp lý.

1.2 Kiểm tra độ ẩm phối liệu

Phối liệu cần được sấy ở nhiệt độ (105 ± 5) °C cho đến khi đạt khối lượng không đổi Từ sự giảm khối lượng, ta có thể tính được độ ẩm, được biểu thị bằng phần trăm (%) Độ ẩm của phối liệu phải thấp hơn 1%.

1.3 Kiểm tra độ mịn phối liệu Độ mịn phối liệu được xỏc định bằng cỏch cho phối liệu sàng trờn sàng 100 àm, tới khi lượng lọt qua sàng trong 1 phút không vượt quá 0.1% lượng đem sàn. Độ mịn phối liệu tối ưu là 13%-15% sút trờn sàng 100 àm.

1.4 Kiểm tra độ đồng nhất

Mức độ đồng nhất của bột liệu sẽ được đánh giá qua hai đợt sau khi nghiền, dựa trên chênh lệch hàm lượng CaCO3 giữa các khu vực khác nhau Đợt đầu tiên sẽ thực hiện việc rút liệu tại các vị trí khác nhau trước khi trộn Để đạt yêu cầu về độ đồng nhất trước trộn, mức chênh lệch cho phép là khoảng ±2%.

Đợt hai của quá trình được thực hiện sau khi bột liệu đã được thổi khí đồng nhất trong silo Mức chênh lệch giữa các lần rút cần đạt khoảng ±0.15% hoặc 0.2%, tùy thuộc vào từng nhà máy.

1.5 Kiểm tra thành phần hóa và tít phối liệu

Thành phần hóa và tít phối liệu sẽ được kiểm tra bằng thiết bị X-ray

KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG CLINKER

a Xác định các chỉ tiêu thành phần hóa của clinker 13

 Các kiểm tra dưới đây được lấy theo TCVN 141-2008, các hóa chất, thuốc thử phải được chuẩn bị theo điều 4 Hóa chất và thuốc thử của tiêu chuẩn

II.1 Xác định hàm lượng canxi oxit tự do (CaO td ):

Hòa tan vôi tự do trong Clinker bằng glyxerin tạo thành canxi glyxerat Chuẩn độ canxi glyxerat này bằng axit benzoic 0,1 N.

Các hóa chất và thuốc thử được chuẩn bị theo TCVN 141-2008, điều 4.2.48 Cân chính xác khoảng 1 g mẫu Clinker đến 0,0001 g theo TCVN 4787-2001 vào bình tam giác 250 ml đã được sấy khô, sau đó thêm 30 ml dung dịch rượu glyxerin và lắc đều.

Nối bình với ống làm lạnh hồi lưu, đun sôi lăn tăn trên bếp điện, cho đến khi xuất hiện màu hồng

Tháo bình ra và chuẩn độ ngay dung dịch nóng bằng dung dịch axit benzoic 0,1 N trong rượu cho đến khi mất màu hồng Sau đó, lắp lại ống làm lạnh hồi lưu, đun sôi và tiếp tục chuẩn độ cho đến khi màu hồng không xuất hiện lại sau 15 đến 20 phút đun sôi Ghi lại thể tích axit benzoic 0,1 N đã tiêu thụ (V).

Hàm lượng canxi oxit tự do (CaO tự do) tính bằng phần trăm, theo công thức:

% CaO tự do = V × T m x 100 Trong đó

- V là thể tích dung dịch axit benzoic 0,1 N đã chuẩn độ, tính bằng mililit;

- T là khối lượng CaO tương ứng với 1 ml dung dịch axit benzoic 0,1 N, tính bằng gam, ( xem điều 4.2.28 TCVN 141-2008 để hiểu rõ hơn )

- m là khối lượng mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

 Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không lớn hơn 0,10 %.

II.2 Xác định hàm lượng mất khi nung (MKN):

Mẫu thử được nung ở 1000 o C ± 50 o C đến khối lượng không đổi Từ sự giảm khối lượng tính ra lượng mất khi nung.

Cân chính xác 1 g mẫu Clinker theo tiêu chuẩn TCVN 4787-2001, sau đó cho vào chén sứ đã nung và cân ở nhiệt độ 1000 °C ± 50 °C trong 1 giờ Sau khi lấy mẫu ra, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng và tiến hành cân Nung lại mẫu ở nhiệt độ trên trong 15 phút và cân đến khi đạt khối lượng không đổi.

Lượng mất khi nung (MKN), tính bằng phần trăm theo công thức:

- m1 là khối lượng mẫu và chén trước khi nung, tính bằng gam;

- m2 là khối lượng mẫu và chén sau khi nung, tính bằng gam;

II.3 Xác định hàm lượng cặn không tan (CKT):

Hòa tan Clinker bằng dung dịch axit clohydric loãng, lọc lấy phần cặn không tan, xử lý bằng dung dịch natri cacbonat, lọc, rửa, nung và cân.

Cân chính xác 1 g mẫu Clinker theo TCVN 4787-2001 và cho vào cốc 100 ml Thêm 45 ml nước cất, khuấy đều và đậy bằng mặt kính đồng hồ Từ từ cho 5 ml axit clohydric HCl đặc (d = 1,19) vào, dùng đũa thủy tinh khuấy cho tan hết mẫu, sau đó đun sôi nhẹ trên bếp cách cát trong 30 phút Lọc qua giấy lọc không tro và rửa bằng nước sôi cho đến khi hết ion Cl- (kiểm tra bằng dung dịch AgNO3 0,5%).

Để xác định SO3, nước lọc và nước rửa được giữ lại Chuyển giấy lọc cùng phần cặn vào cốc cũ và thêm 50 ml dung dịch natri cacbonat Na2CO3 5% Để hỗn hợp ngấu trong 5 phút ở nhiệt độ phòng, sau đó đun sôi nhẹ trong 5 phút Lọc bằng giấy lọc không tro, rửa 5 lần bằng nước sôi, tiếp theo là 5 lần bằng dung dịch axit clohydric HCl 5% cũng được đun sôi Cuối cùng, rửa bằng nước cất đun sôi cho đến khi hết ion Cl- (kiểm tra bằng dung dịch AgNO3 0,5%) Giấy lọc và bã được cho vào chén sứ đã nung và cân đến khối lượng không đổi Sau đó, sấy khô, đốt cháy giấy lọc và nung ở 1000 oC ± 50 oC trong 45 phút Cuối cùng, để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, cân và nung lại ở nhiệt độ đó trong 15 phút cho đến khi đạt khối lượng không đổi.

Hàm lượng cặn không tan (CKT) tính bằng % theo công thức:

- m1 là khối lượng chén và cặn không tan, tính bằng gam.

- m2 là khối lượng chén không, tính bằng gam.

 Chênh lệch giữa hai kết quả xác định song song không được lớn hơn 0,10 %.

II.4 Xác định hàm lượng sunfuric(SO 3 )

Kết tủa sunfat dưới dạng bari sunfat Từ bari sunfat thu được tính ra khối lượng anhydric sunfuric.

Để xác định hàm lượng cặn không tan, lấy dung dịch lọc và đun sôi cùng với dung dịch bari clorua 10% Thêm từ từ 10 ml dung dịch bari clorua 10% và khuấy đều, sau đó tiếp tục đun nhẹ trong 5 phút Cuối cùng, để yên kết tủa ở nhiệt độ ấm (khoảng 40°C).

50 o C) từ 4 giờ đến 8 giờ để kết tủa lắng xuống.

Lọc kết tủa qua giấy lọc không tro, sau đó rửa kết tủa và giấy lọc 5 lần bằng dung dịch axit clohydric 5 % đã được đun nóng Tiếp tục rửa bằng nước cất đun sôi cho đến khi không còn ion Cl - (kiểm tra bằng dung dịch AgNO3 0,5 %) Cuối cùng, cho kết tủa và giấy lọc vào chén sứ đã nung đến khối lượng không đổi, sau đó sấy và đốt cháy giấy lọc ở nhiệt độ từ 800 o C trở lên.

Lấy ra để nguội trong bình hút ẩm đến nhiệt độ phòng, cân, nung lại ở nhiệt độ trên đến khối lượng không đổi.

Hàm lượng anhydric sunfuric (SO3) tính bằng phần trăm, theo công thức:

- m1 là khối lượng chén có kết tủa, tính bằng gam.

- m2 là khối lượng chén không, tính bằng gam.

- m là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để xác định sunfuric, tính bằng gam.

 0,343 là hệ số chuyển đổi từ BaSO4 sang SO3.

II.5 Xác định hàm lượng kali oxit (K 2 0) và natri oxit (Na 2 O)

Hòa tan clinker bằng axit clohydric loãng và phun dung dịch vào ngọn lửa axetylen - không khí Đo cường độ vạch phổ hấp thụ của kali ở bước sóng 768 nm và natri ở bước sóng 589 nm trong trạng thái hơi, từ đó tính toán hàm lượng nguyên tố theo phương pháp đồ thị chuẩn.

Cân chính xác 0,2 g mẫu Clinker theo TCVN 4787-2001 và cho vào cốc 100 ml Thêm 40 ml axit clohydric 10 %, khuấy đều và đậy kín bằng mặt kính đồng hồ Đun sôi nhẹ trên bếp cách cát trong 30 phút, sau đó khuấy đều dung dịch và nhỏ từ từ dung dịch amoni hydroxit Cuối cùng, chuyển kết tủa vào bình định mức 250 ml, thêm nước cất đến vạch mức và lắc đều.

Lọc dung dịch qua giấy lọc không tro chảy trung bình, phễu khô vào bình tam giác khô.

Lấy 10 ml dung dịch lọc cho vào bình định mức dung tích 100 ml thêm nước cất đến vạch mức, lắc đều Đem đo độ hấp thụ trên máy hấp thụ nguyên tử ở bước sóng 768 nm (cho kali) và 589 nm (cho natri).

Hàm lượng kali oxit (K2O) hoặc natri oxit (Na2O) trong mẫu, tính bằng phần trăm, theo công thức:

K2O (hoặc Na2O) = Ct/c × D x D ×V dm × K t/c ×m × 10 -4 Trong đó:

- Ct/c: là nồng độ nguyên tố phân tích tính theo oxit trong dung dịch chuẩn theo điều 4.2.49 và 4.2.51 tính bằng g/ml.

- Dt/c: là mật độ quang của dung dịch chuẩn tương ứng.

- Dx: là độ hấp thụ của dung dịch mẫu;

- Vdm: là thể tích định mức của dung dịch mẫu, tính bằng mililit;

- K: là hệ số pha loãng của dung dịch mẫu;

- m: là khối lượng mẫu tương ứng với thể tích mẫu lấy để phân tích, tính bằng gam.

Hàm lượng kiềm quy đổi được tính theo công thức:

2.6 Có thể xác định thành phần hóa của mẫu clinker bằng máy phân tích X-ray, hoặc theo các điều

7.3 Xác định hàm lượng silic dioxit (SiO2) - Phương pháp nung mẫu với hỗn hợp nung chảy.

7.4 Xác định hàm lượng silic dioxit (SiO2) - Phương pháp phân hủy mẫu bằng axit clohydric và amoni clorua.

7.5 Xác định silic dioxit (SiO2) còn lại trong dung dịch bằng phương pháp so mầu. 7.6 Xác định hàm lượng SiO2 tổng.

7.7 Xác định hàm lượng sắt oxit (Fe2O3);

7.8 Xác định hàm lượng nhôm oxit (Al2O3);

7.9 Xác định hàm lượng canxi oxit (CaO);

7.10 Xác định hàm lượng magiê oxit (MgO).

Sau đó có thể tính toán thành phần khoáng trong clinker theo công thức:

Clinker CPC không yêu cầu kiểm tra thành phần khoáng theo tiêu chuẩn TCVN 7024-2013, vì vậy tác giả sẽ không trình bày chi tiết các phương pháp xác định thành phần hóa của mẫu clinker Bên cạnh đó, việc xác định các chỉ tiêu cơ lý của clinker cũng rất quan trọng.

2.7 Xác định độ dẻo tiêu chuẩn ( lượng nước tiêu chuẩn) (theo TCVN 6017-2015)

Dùng dụng cụ Vicat bằng tay nêu trong Hình 1a và 1b với kim to nêu trong Hình

Kim to được chế tạo từ kim loại chống ăn mòn, có dạng trụ thẳng với chiều dài tối thiểu 45 mm và đường kính (10,00 ± 0,05) mm Tổng khối lượng của bộ phận chuyển động là (300 ± 1) g Chuyển động của bộ phận này cần phải thẳng đứng, với ma sát tối thiểu, và trục của bộ phận chuyển động phải trùng khớp với trục kim to.

Khuôn Vicat [xem Hình 1a] để chứa hồ được làm bằng cao su rắn, nhựa cứng hoặc đồng thau.

Trong bài viết này, chúng tôi trình bày hình chiếu của dụng cụ Vicat và khuôn để xác định thời gian bắt đầu và kết thúc đông kết, cùng với kim thử độ dẻo tiêu chuẩn và kim thử bắt đầu, kết thúc đông kết Hình 1 minh họa bộ thí nghiệm lượng nước tiêu chuẩn và thời gian đông kết.

- Cân: có khả năng cân chính xác đến ±1g.

- Ống đong có vạch chia hoặc buret: có khả năng đo thể tích với độ chính xác đến ±1ml.

- Máy trộn: phù hợp với tiêu chuẩn TCVN 6016

Để chuẩn bị hồ, cần cân 500 g xi măng và 125 g nước với độ chính xác ± 1 g bằng cân Nếu sử dụng ống đong hoặc buret, lượng nước cũng phải được đo chính xác đến ± 1 ml Hồ sẽ được trộn bằng máy trộn, và thời gian trộn, bao gồm cả thời gian tắt/bật máy, cần được kiểm soát trong khoảng ± 2 giây.

Quy trình trộn bắt đầu với việc chuẩn bị máy trộn hoạt động Đầu tiên, đổ nước vào cối trộn và thêm xi măng một cách cẩn thận để tránh thất thoát, hoàn thành trong vòng 10 giây Ngay sau đó, bật máy trộn ở tốc độ thấp và bắt đầu tính thời gian cho các giai đoạn trộn, đồng thời ghi lại thời điểm gần nhất để làm thời điểm “không”.

AN TOÀN LAO ĐỘNG – VỆ SINH CÔNG NGHIỆP

TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG CỦA NHÀ MÁY

I.1 Đánh giá tác động với môi trường không khí Đánh giá nguồn thải ô nhiểm không khí

Trong quá trình hoạt động của nhà máy, nguồn gốc gây ô nhiễm môi trường chủ yếu do nguồn phát thải bụi gồm :

Vận chuyển nguyên liệu từ mỏ về nhà máy gây ra bụi do sự hoạt động của nhiều xe tải chở nguyên liệu, cùng với việc đất đá rơi vãi trên đường.

- Công đoạn tiếp nhận nguyên liệu, nhiên liệu: bụi phát sinh khi đổ đá vôi, đất sét, quặng sắt, than đá từ xe tải vào phiểu tiếp nhận.

- Công đoạn đập đá vôi, cán đất sét: quá trình giảm kích thước sơ bộ các nguyên liệu sẽ phát sinh lượng lớn các hạt bụi mịn.

- Quá trình rải liệu: bụi phát sinh trong quá trình rải liệu trong kho chung tròn, kho chung dài.

- Vị trí chuyển đổi giữa các băng tải: các vị trí chuyển từ cao xuống thấp, vị trí các băng tải cong sang thẳng…

Công đoạn cân đong nguyên liệu là quá trình quan trọng, trong đó bụi phát sinh khi đổ liệu vào các bunke chứa và khi rút liệu từ bunke để định lượng cho nghiền phối liệu Việc kiểm soát bụi trong quá trình này không chỉ đảm bảo chất lượng nguyên liệu mà còn góp phần bảo vệ môi trường và sức khỏe người lao động.

Nguồn ô nhiễm không khí từ nhà máy chủ yếu xuất phát từ bụi phát sinh trong quá trình vận chuyển, tiếp nhận, đập và nghiền nguyên liệu Bên cạnh đó, khói, bụi và khí độc hại từ hệ thống lò nung và làm nguội clinker cũng góp phần đáng kể vào tình trạng ô nhiễm này.

Hệ thống sản xuất gây ra ô nhiễm không khí chủ yếu thông qua bụi, bao gồm bụi đá vôi, đất sét, than và clinker, cùng với các khí thải độc hại như SOx, COx, NOx và các hợp chất hữu cơ bay hơi.

1.2 Đánh giá tác động đối với môi trường nước

1.2.1 Đánh giá nguồn gây ô nhiễm môi trường nước

Theo công nghệ sản xuất và hệ thống cấp, thoát nước của nhà máy, các nguồn ô nhiễm môi trường nước tại nhà máy gồm:

- Nước thải từ các quá trình làm nguộn thiết bị có nhiệt độ cao, chứa váng dầu và một lượng nhất định cặn lơ lửng.

- Nước thải rửa thiết bị, vệ sinh… có lẫn dầu, cặn lơ lửng, COD

- Nước thải rửa sân, tưới sân, khử bụi… chứa nhiều tạp chất rắn và các loại chất bẩn khác.

Nước thải sinh hoạt của nhà máy chứa nhiều cặn lơ lửng, BOD và hydroxit amoni cao, đồng thời có thể tồn tại các loại vi khuẩn gây bệnh.

1.2.2 Đánh giá tác động đối với môi trường nước

Nước thải từ các hoạt động của dự án có mức độ ô nhiễm cao, thể hiện qua chỉ tiêu cặn lơ lửng lớn, hàm lượng kim loại kiềm, tổng độ khoáng hóa, BOD, COD, hydroxit amoni và hàm lượng dầu Ngoài ra, nhiệt độ nước thải sau các quá trình làm nguội cũng cao hơn nhiệt độ nước bình thường.

Nước thải từ nhà máy chứa nhiều chất độc hại, gây tác động tiêu cực đến hệ động, thực vật dưới nước và làm suy giảm hệ sinh thái thủy vực xung quanh.

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 127 sẽ được xử lý trước khi xả ra ngoài mặt bằng để đáp ứng quy định của tiêu chuẩn TCVN 5945-2010

1.3 Đánh giá tác động môi trường do chất thải rắn

Trong quá trình hoạt động của nhà máy, chất thải rắn công nghiệp chủ yếu là nguyên vật liệu, nhiên liệu, clinker rơi vãi trong quá trình vận chuyển.

Khi nhà máy hoạt động, mật độ dân số trong khu vực sẽ tăng, dẫn đến sự gia tăng lượng chất thải rắn như phân và rác Nếu không có biện pháp xử lý hiệu quả, các chất thải này sẽ gây hại cho môi trường đất, nước và không khí, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của vi khuẩn gây bệnh.

1.3.1 Đối với các chất rắn hữu cơ

Chất thải rắn vô cơ thường ít tác động đến môi trường, nhưng nếu không được thu gom một cách có kế hoạch, chúng có thể gây ô nhiễm môi trường thông qua sự rải rác.

- Ô nhiễm không khí do gió cuốn các hạt chất rắn nhỏ vào không khí gây bụi.

Nước mưa chảy qua các bãi thải mang theo chất thải rắn dạng bột, dẫn đến việc tăng độ đục của nước thải Hiện tượng này ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng nước trong khu vực nhà máy.

1.3.2 Đối với các chất rắn hữu cơ

Trong dự án này, nguồn gốc của chất thải rắn hữu cơ gây ô nhiễm môi trường chủ yếu xuất phát từ sinh hoạt của cán bộ công nhân viên Nếu không được xử lý đúng cách, các chất thải này có khả năng phân hủy vi sinh, dẫn đến mùi hôi khó chịu và có thể gây ô nhiễm vi sinh cho nguồn nước trong khu vực.

Xử lý chất thải rắn sinh hoạt là giai đoạn cuối cùng trong công tác vệ sinh môi trường, bao gồm các bước thu gom, vận chuyển, tập trung và xử lý rác thải Nhà máy sẽ áp dụng các biện pháp thích hợp và phối hợp với công ty môi trường địa phương để thực hiện quy trình thu gom và xử lý chất thải rắn hiệu quả.

1.4 Đánh giá tác động của nhà máy đối với các tác nhân vật lý khác

1.4.1 Tiếng ồn và độ rung

Tiếng ồn và rung động chủ yếu phát sinh từ các thiết bị như động cơ, máy nghiền, máy bơm, quạt gió và phương tiện vận chuyển nguyên liệu, nhiên liệu, cũng như clinker trong quá trình hoạt động.

Tiếng ồn trong môi trường sản xuất ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe của công nhân, gây tổn thương hệ tim mạch, gia tăng nguy cơ mắc các bệnh tiêu hóa, suy giảm thính lực, thậm chí dẫn đến điếc vĩnh viễn và rối loạn thần kinh.

Do mặt bằng nhà máy đặt xa khu dân cư nên tiếng ồn không gây ảnh hưởng tới khu dân cư.

Trong quy trình sản xuất clinker, một số giai đoạn như lò nung, làm nguội clinker, và nghiền sấy nguyên liệu cũng như than, phát sinh nhiệt ra môi trường xung quanh.

CÁC BIỆN PHÁP GIẢM THIỂU Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG

2.1 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm không khí Để thực hiện giảm thiểu ô nhiễm bụi, dự án thực hiện các biện pháp tổng hợp từ việc lựa chọn thiết bị sản xuất trên cơ sở áp dụng các tiến bộ kỹ thuật nhằm khống chế sự phát sinh bụi trong quá trình gia công chế biến kết hợp với việc sử dụng các thiết bị khử bụi chuyên dụng để đạt hiệu quả khử bụi tối đa.

Các biện pháp bao gồm:

- Trang bị xe chuyên dụng phun nước tưới đường để tránh bụi.

Tại các trạm đập đá vôi và đất sét, các thiết bị lọc bụi công suất lớn được lắp đặt nhằm giảm thiểu bụi phát sinh trong quá trình tiếp nhận và đập nguyên liệu Điều này giúp đảm bảo hàm lượng bụi trong khí thải luôn dưới 50mg/Nm³.

Máy nghiền đứng được sử dụng trong các công đoạn nghiền phối liệu và nghiền than nhờ vào tính năng kỹ thuật tiên tiến và độ kín cao, giúp giảm thiểu bụi phát sinh ra môi trường Để thu hồi sản phẩm sau nghiền và khử bụi trong khí thải, quy trình nghiền sấy còn áp dụng lọc bụi điện công suất lớn, đảm bảo hàm lượng bụi trong khí thải thấp hơn 50mg/Nm³.

Tận dụng khí thải từ hệ thống lò nung và làm lạnh clinker giúp sấy nghiền phối liệu và nghiền than, từ đó giảm thiểu tối đa bụi trong khí thải của hệ thống lò nung.

Trong quá trình làm nguội clinker, khí thải được xử lý hiệu quả nhờ vào thiết bị lọc bụi công suất lớn, đảm bảo khả năng khử bụi ngay cả khi nhiệt độ khí thải lên đến 180 độ C.

- Bao che kín băng tải kín băng tải ở những vị trí vận chuyển nguyên nhiên liệu dạng cục cần thiết để hạn chế bụi.

Để đảm bảo nồng độ bụi trong khí thải không vượt quá 50mg/Nm³, cần bố trí hệ thống lọc bụi túi tại tất cả các vị trí phát sinh bụi trong các công đoạn sản xuất.

Để đảm bảo nồng độ bụi cho phép tại mặt đất theo TCVN 5937-2005, cần sử dụng ống khói khí thải lò nung cao trên 90m, ống khói nhà nghiền than cao trên 35m, và ống khói cho thiết bị làm lạnh clinker cao 25m nhằm phát tán bụi hiệu quả.

2.2 Các biện pháp giảm thiểu ô nhiễm nguồn nước

2.2.1 Xây dựng hệ thống thoát nước

Biện pháp hiệu quả nhất để giảm thiểu ô nhiễm nước là tổ chức hợp lý hệ thống thoát nước Trong các nhà máy, hệ thống thoát nước cần được thiết kế riêng biệt để đảm bảo hiệu quả trong việc xử lý và giảm thiểu ô nhiễm.

- Nước mưa chảy theo các máng xây, đậy tấm đan, độ dốc trung bình khoảng 2%.

Các tuyến ống được thiết kế ngắn để dễ dàng quản lý Sau mỗi trận mưa, cần mở tấm đan để kiểm tra và nạo vét cống, máng Đồng thời, cần xây dựng các hố thu cát trước khi xả nước mưa ra môi trường.

Nước thải từ các khu vệ sinh và nước sinh hoạt của cán bộ công nhân tại nhà máy được dẫn vào mạng lưới thoát nước thải sản xuất, sau đó chảy về trạm xử lý nước thải tập trung.

Nước thải sản xuất và nước thải sinh hoạt được xử lý chung tại trạm xử lý tập trung

Phần lớn nước thải công nghệ, sinh hoạt và công nghiệp được xử lý bằng phương pháp sinh học tại các trạm xử lý tập trung trước khi được xả ra mương thoát nước, đảm bảo an toàn cho môi trường.

Các phế thải rắn trong nước sinh hoạt phần lớn được tách từ bể tự hoại trước khi đưa về trạm xử lý tập trung.

Nước thải công nghệ và vệ sinh công nghiệp được xử lý bằng cách lắng và tách dầu mỡ tại bể lắng sơ bộ trong khu vực sản xuất Sau đó, nước thải này sẽ được kết hợp với nước thải sinh hoạt để tiến hành xử lý chung.

Hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải sản xuất được xử lí bằng phương pháp sinh học trong Aeroten và lắng đợt 2.

Sau quá trình xử lý sinh học, nước thải của nhà máy hoàn toàn đạt tiêu chuẩn chất lượng nước thải khu công nghiệp, cho phép xả vào nguồn nước mặt loại A theo quy định TCVN 5945-2010.

2.3 Các giải pháp khác nhằm giảm thiểu ô nhiễm và làm đẹp cảnh quan môi trường nhà máy clinker

II.3.1 Khống chế ô nhiễm tiếng ồn và rung

SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 131 Để chống rung cho thiết bị, ngay từ trong quá trình thiệt kế nhà máy sẽ thực hiện các biện pháp sau:

- Móng máy đúc đủ khối lượng, sử dụng bê tông mác cao, tăng chiều sâu móng, đào rãnh đổ cát khô để tránh rung theo mặt nền.

- Lắp đặt đệm cao su và lò xo chống rung đối với các thiết bị có công suất lớn.

- Kiểm tra sự cân bằng của máy khi lắp đặt Kiểm tra độ mòn của các chi tiết và cho dầu bôi trơn thường kỳ

- Những chổ điều hành sản xuất cần được cách âm

- Tại nơi phát sinh cường độ âm lớn (máy đập, nghiền) ứng dụng biện xây dựng chống ồn thích hợp để tranh lan truyền ra xung quanh.

- Các quạt công nghệ và phục vụ công nghệ đều trang bị bộ phận chống rung.

Các buồng điều khiển, vị trí vận hành và hành lang được thiết kế hoặc bố trí tại những khu vực có mức ồn tối đa không vượt quá 70dB trong suốt quá trình hoạt động của toàn bộ thiết bị.

II.3.2 Cải thiện yếu tố vi khí hậu trong nhà máy

Vi khí hậu có ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của cán bộ và công nhân viên trong nhà máy Để giảm thiểu ô nhiễm ảnh hưởng đến con người và môi trường, cần thực hiện các biện pháp hỗ trợ nhằm hạn chế ô nhiễm và cải thiện chất lượng môi trường.

Tiêu đề	ĐÁNH GIÁ và KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG NGUYÊN vật LIỆU, CLINKER
Tác giả	Nguyễn Hải Trung Sơn
Người hướng dẫn	ThS. Huỳnh Thị Hạnh
Trường học	Trường Đại học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Vật liệu xây dựng
Thể loại	Luận văn tốt nghiệp
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Thành phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	137
Dung lượng	6,16 MB