Thiết kế nhà máy sản xuất vlcl cao nhôm với hàm lượng nhôm oxít al203

Đồ án tốt nghiệp PHầN I -phầN Mở ĐầU1>Tình hình phát triển, vai trò vật liệu chịu lửa Việt Nam, Thế giới Công nghiệp Vật liệu chịu lửa (VLCL) công nghiệp sản xuất sản phẩm dùng nhiƯt ®é cao ëthÕ giíi cịng nh ë ViƯt Nam , công nghiệp VLCL không ngừng phát triển VLCL hậu phơng thiếu nghành công nghiệp nh :Luyện kim , Năng lợng, Công nghiệp hoá học Đặc biệt công nghiệp luyện kim, VLCL sử dụng với số lợng lớn, chiếm gần nửa lợng VLCL sản xuất Do nớc có nghành công nghiệp luyện kim phát triển cần đợc đẩy mạnh nghành công nghiệp VLCL để đáp ứng nhu cầu to lớn VLCL đợc sử dụng rộng rÃi nghành công nghiệp khác với số lợng lớn nh:Công nghiệp sản xuất Xi măng, Thuỷ tinh , Gốm sứ , L ò khí hoá, Lò cốc hoá,làm buồng đốt, ghi đốt ,nồi Công nghiệp VLCLở nớc giới phát triển không ,khối lợng sản xuất tuỳ thuộc vào tuỳ thuộc vào mức độ công nghiệp hoá Quốc gia Theo thống kê năm 1953, 1957 Mỹ Liên Xô (cũ) tập trung nửa sản lợng VLCL giới Trung bình giới lợng VLCL đợc sản xuất gần 10% lợng thép đợc nấu Việt Nam , nhu cầu sử dụng VLCL đà có từ lâu , sau miền Bắc đợc giải phóng, đà xây dựng đợc số sở sản xuất VLCL Cầu Đuống Tuyên Quang , chất lợng sản phẩm , chủng loại cha đa dạng nhung đà đáp ứng đợc phần nhu cầu xúc cho nhà mảytong nớc Dự báothị trờng VLCL dụa vào tốc độ tăng trởng nghành công nghiệp trình độ áp dụng công nghệ vào sản xuất nớc ta 1.1 Ngành Xi Măng Dự định mức tiêu hao VLCL chung cho ngành Xi Măngđến năm 2000 nh sau - Định mức tiêu hao Mg Cr : 1,2Kg/T.clinke r -Định mức tiêu hao Samốt : 0,5Kg/ T.clinke r -Định mức tiêu hao cao nhôm: 0,18 Kg/T.clinke r Đến năm 2010, nhà máy ximăng có công nghệ tiên tiến chiếm tỷ trọng lớn sản xuất ximăng , định mức tiêu CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp hao giảm xuống ớc tính tơng đơng dây chuyền ximăng Hoàng Thạch : - Định mức tiêu hao Mg Cr : 0,7Kg/T.clinke r -Định mức tiêu hao Samốt : 0,3Kg/ T.clinke r -Định mức tiêu hao cao nhôm: 0,17 Kg/T.clinke r Dới đâydự tính nhu cầu VLCL ngành ximăng đến năm 2010 đợc tính theo định mức tiêu hao ớc tính sản lợng ximăng đến năm 2010 chơng trình ximăng phủ (Quyết định số 970/1997/QĐ - TTg ngày 14/11/1997 ) Nhu cầu VLCL ngành ximăng đến năm 2010 TT Hạng mục Đơ vị Nhu cầu năm tính 1997 2000 I II Sản lợng ximăng Tổng số gạch chịu lửa Gạch samốt Gạch cao nhôm Kiềm tính Tr.tấn 1000T 8,78 10,92 18-20 32,0 2010 41-45 47,0 1000T 1000T 1000T 3,15 1,50 6,28 8,5 3,2 20,3 12,0 7,3 27,7 1.2 Ngµnh Lun kim Dự tính nhu cầu VLCL ngành luyên kim đến năm 2010 đợc tính sở : -Định mức tiêu hao VLCL cho ngành luyện kim hÃng Didie r: +Samèt : 2,8 Kg/TTT+Cr-Mg : Kg/TTT +Cao nh«m: Kg/TTT Nhu cầu VLCL ngành luyện kim đến năm 2010 T Hạng mục Đơn vị Nhu cầu năm T tính 1997 2000 I Sản lợng thép Tr T 0,25 2,5-3 II Gạch chịu lửa 1000T 18,3 63,5 Gạch samốt 1000T 14,5 36,5 Gạch cao nhôm 1000T 0,4 15,4 KiÒm tÝnh 1000T 3,3 11,7 1.3 Nhành nhiệt điện CNVL Silicat-K44 2010 7-8 50,5 45,5 45,4 21,7 Đồ án tốt nghiệp Trong điều kiện Việt Nam , đại hoá nhà máynhiệt diện nhà máy nhiệt điện đầu t chủ yếu tập trung vào yếu tố: -Điều chỉnh , tự động hoá -Dùng tua bin đại Nh , tơng lai , kết cấu lò nhà máy nhiệt điện thay đổi nhiều, vây dự tính nhu cầu VLCL Của ngành nhiệt điện theo tỷ lệ sản lợng điện sinh Nhu cầu VLCL ngành điện lực TT Hạng mục Đơn vị Nhu cầu năm tính 1997 2000 2010 I Sản lợng điện tỷ KWh 18,93 34,36 74,36 II Gạch chịu lửa 1000T 0,9 1,7 3,6 Gạch samèt 1000T 0,9 1,7 3,6 G¹ch cao 1000T 0 nh«m KiỊm tÝnh 1000T 0 1.4 Các ngámh khác Dụ tính nhu cầu VLCL ngành khác đợc tính sở tốc độ tănh trởng ngành công nghệp dự tính 9-13%/năm Nhu cầu VLCL ngành công nghiệp khác đến năm 2010 TT Hạng mục Đơn vị Nhu cầu năm tính 1997 2000 2010 Gạch chịu lửa 1000T 2,153 2,799 4,952 G¹ch sa mèt 1000T 2,085 2,711 4,796 Gạch cao 1000T 0,048 0,063 0,111 nhôm Kiềm tính 1000T 0,019 0,025 0,045 Phơng hớng phát triển ngành sản xuất VLCL Dự kiến thời gian thực chơng trình phát triển VLCL 12 năm từ 1998-2010 chia làm giai đoạn nh sau : +Giai đoạn - từ năm 1998-2000 +Giai đoạn - từ năm 2001-2005 +Giai đoạn - từ năm 2006-2010 a Giai đoạn - từ năm 1998 - 2000 CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp - Đến năm 2000 đạt tổng sản lợngcác loại VLCL 97000 -100.000 +Sa mèt : 48.000-49.000 tÊn +KiÒm tÝnh : 31.000-32.000 tÊn +Cao nhôm : 18.000-19.000 b Giai đoạn - từ năm 2001-2005 - Đến năm 2005 đạt tổng sản lợngcác lo¹i VLCL 132.000 -135.000 tÊn +Sa mèt : 58.000-59.000 tÊn +KiỊm tÝnh : 39.000-40.000 tÊn +Cao nh«m : 35.000-36.000 tÊn c Giai đoạn - từ năm 2005-2010 - Đến năm 2010 đạt tổng sản lợngcác loại VLCL 171.000 -174.000 tÊn +Sa mèt : 70.000-71.000 tÊn +KiÒm tÝnh : 49.000-50.000 +Cao nhôm : 52.000-53.000 -Trong giai đoạn xây dựng sở vật chất sở hạ tầng cho chủ nghĩa xà hội theo đờng nối công nghiệp hoá đại hoá đất nớc , công nghiệp VLCL phải phát triển hoàn thiện số lợng chất lợng, để đáp ứng cho lò luyện gang thép, lò quay, nung clinke ximăng , lò nung gốm sứ , vật liệu xây dựng , lò nấu thuỷ tinh , lò cốc hoá , khí hoá Năm 2000 đà xây dựng thêm đợc nhà máy VLCL kiềm tính Việt Nam :16.000 tấn/ năm, cung cấp loại gạch , Manhêdi, manhêdi Crôm cho cng nghiệp xi măng , luyện kim -Lắp đặt dây chuyền sản xuất VLCL cao nhôm Cầu Đuống với công xuất 6.000 tấn/năm -Mục đích nhằm thay cho ngững sản phẩm VLCL phải nhập từ nớc , đảm bảo chủ động mặt kỹ thuật hoạt động đặn lò công nghiệp , tiết kiệm ngoại tệ cho nhà nớc, sau cạnh tranh chất lợng, giá thành sản phẩm , tiÕn tíi xt khÈu c¸c níc khu vực giới Đặc biệt giai do¹n tíi 2003-2006 níc ta tham gia héi nhËp kinh tế với nớc thuộc khối AFTA Căn vào phơng án đầu t phát triển ngành VLCL nớc giai đoạn tới nhằm đáp ứng nhu cầu VLCL cho ngành công nghiệp xi măng , Thủ tinh , Gèm sø, VËt liƯu x©y dùng, lun kim Trong thiết kế đồ án với đề tài :thiết kế nhà máy sản xuất VLCL cao nhôm với hàm lợng nhôm Oxít (Al203 = CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp 78,9%) ,công xuất nhà máy 7.000 tấn/ năm ,nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng VLCL cao nhôm năm tới II- Cơ sở hoá lý sản phẩm Cao Alumin Vật liệu chịu lửa Cao Alumin họ sản phẩm nằm hệ Alumôsilicat với hàm lợng Al203 > 45% theo cách phân loại thông thờng Cao Alumin đợc chia thành nhãm +S¶n phÈm tiỊn mulÝt Al 203 = 45-70 %.Chia làmulít loại: Loại cao nhôm Cấp III : Al203 = 45-60 % Loại cao nhôm Cấp II : Al203 = 58 –72 % + S¶n phÈm mulÝt : Al203 = 72-78 % + S¶n phÈm mulÝt CoRun : Al203 = 72-95 % +S¶n phÈm Co Run : Al203 = 95-99,5 % Cơ sở hoá lý trình chế tạo gốm VLCL Cao Alumin biểu đồ trạng thái hai cấu tử Al203 Si02 2100 Bán axít 2000 Cao alumin Samốt Lỏng Dung dịch rắ n MulÝt +Láng o 1910 C 1900 Corun láng 1850o C 1810o C 1700 CNVL Silicat-K44 1600 o 1585 C Mu lit + Lỏng ịch rắ n Mulít Nhiệtđ ộ C 1800 Dungdịch rắn Mulít + Corun Đồ án tốt nghiệp Biểu đồ đợc Borren Greig xây dựng nămulít 1924 Sau đợc Toropop Galakhop mulítột số nhà khoa học khác chỉnh lí bổ xung Điều quan tâmulít hệ có khoáng đôi tạo thành khoáng mulít 3Al 203.2Si02 Theo quan điểm mulít nóng chảy hoàn toàn nhiệt độ 1910oC tạo với Co Run (Al203) hệ tecti đôi nhiệt độ 1850oC có thành phần tơng tự pragit 2Al203.Si02 (79%Al203 ,21%Si02) mulít vùng thành phần 3Al203.2Si02 2Al203.Si02 tạo với Co Run dung dịch rắn Từ giản đồ trạng thái Al 203- Si02 ngời ta đà rút đợc luận quan trọng nhằm xác định trình hoá lý chủ yếu chế tạo loại gốm VLCL Cao Alumin nh tính chất kỹ thuật chúng Thành phần pha chủ yếu vËt liƯu nµy lµ :pha tinh thĨ gåm mulÝt , corun, CristobalÝt vµ pha thủ tinh , lµm ngi trở thành thuỷ tinh silicat nằm xen kẽ với pha tinh thĨ cÊu tróc cđa v©t liƯu gèm Cao Alumin , có ảnh hởng lớn đến tính chất nhiệt lý, học hoá học sản phÈm TÝnh chÊt kü tht cđa gèm chÞu lưa Cao Alumin phụ thuộc chủ yếu vào hàm lợng Al203 tạp chất chứa chúng Pha tinh thể địnhtính chịu lửacao sản phẩm mulít Co Run pha thuỷ tinh Silic lại làmulít giảmulít khả chịu lửa song có ý nghĩa đến tính chất kết khối tính chất lý khác sản phẩm Các sản phẩm có hàm lợng Al203 70% đợc đặc trng cấu trúc đồng thời tồn pha tinh thể mulít pha thuỷ tinh Silíc với hàm lợng tới 40-50% lợng tạp chất lớn Vật liệu hợp lí gọi tên thành phần tiền mulít hay mulít silic silimalít hàmulít klợng Al203 gần 70%thì thành phần CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp pha chủ yếu mulít , lợng pha thuỷ tinh silíc hạn chế lợng tạp chấtkhông nhiều mức 10-12% Nếu vật liệu có hàmulít lợng Al203 nằmulít khoảng 7778% dễ dẫn đến tạo thành dung dịch rắn mulít Co Run dạng thành phần tơng ứng 2Al203.Si02 không tạo Co Run tinh thể Lợng pha tinh thể mulít giảmulít tối thiểu Tuy sản xuất gốm Cao Alumin từ nguyên liệu nh Al203 kĩ thuật , caolanh đất sét chịu lửa , hàm lợng chất lỏng mulít tổng hợp tới 1,5-3% đà tạo nên lợng pha thuỷ tinh silic cao , chiếm lợng Si02 bổ xung kéo theo giảm lợng pha tinh thể mulít dẫn ®Õn thõa Al203 kÕt tinh ë d¹ng tinh thĨ CoRun Do sản phẩm gốm VLCL Cao Alumin công nghiệp , đặc biệt dùng cỡ hạt thô , chí hàm lợng Al203 < 70% có th*ể chứa thành phần pha lợng Co Run đáng kể (có tới 2030%) thành phần xơng vật liệu gốm , thành phần mulít nh (Al203 =70-77%) thờng xuyên thấy có mặt CoRun Vật liệu gốm chứa từ 70-90%Al203 đặc trng tỷ lệ khác cđa hai pha mulÝt vµ Co Run , thêng gäi chung lµ vËt liƯu gèm mulÝt –Co Run Ci hàm lợng Al203 vật liệu đạt cao (từ 95-99,5%) pha tinh thể chủ yếu Co Run ,loại khó kết khối nên thờng đa vào phối liệu lợng nhỏ phụ gia khác để hạ thấp nhiệt độ kết khối tăng khả kết tinh Co Run vật liệu Hàm lợng Co Run vật liệu đạt 93-94% thờng không thấy có mulít III-Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy Căn vào điều kiện địa hình, điều kiện cung cấp nguyên vật liệu , điện nớc, điều kiện giao thông vận tải, điều kiện tiêu thụ , phân phối Sản phẩm vào quy luật phát triểnđất công nghiệp thành phố Hà Nội chọn vùng dự kiến xây dựng nhà máy Huyện Gia Lâm, ngoại thành Hà Nội Cụ thể nhà máy dự kiến xây dựng khu phố đất có diện tích : 7500 m thuộc thôn Yên Bình, xà Dơng Xá, huyện Gia Lâm, thành phố Hà Nội đến năm2010 1.Điều kiện tự nhiên vùng: a>Vị trí địa lý: Địa điểm xây dựng nhà máy nằm phía tả ngạn sông Hồng cách đờng quốc lộ khoảng 200 mulít, cách trung tâmulít Hà Nội khoảng 16 km phía Đông Bắc, gần ga Phú Thụy tuyến đờng sắt Hà Nội Hải Phòng Khu vực dự kiến xây dựng nhà máy có địa hình tơng đối phẳng, CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp xung quanh chủ yếu ruộng lúa hoa màu đặc trng cho vùng nông thôn đồng Bắc Bộ b> Đặc điểm khí hậu: -Khu vực có khí hậu chung vùng đòng Bắc Bộ, nhiệt đới, nóng ẩm ma nhiều, có phân hoá theo mùa rõ rệt -Từ tháng 4-10 có gió đông nam hớng gió chủ đạo với tốc độ trung 2,3m/s, ma nhiều -Từ tháng 11-3 có gió Đông Bắc hớng gió thịnh hành, tốc độ gió trung bình2,1-2,8m/s, trời khô lạnh, nhiệt độ trung bình cao 230C Độ ẩm trung bình :85 C số ngày ma trung bình năm là:140 ngày tập trung chủ yếu từ tháng đến tháng 9, lợng ma trung bình năm 1700 mm BÃo xuất nhiều vào tháng 7,8 sức gió đạt tới cấp c>Điều kiện kinh tế xà hội: Xà Dơng Xá có tổng diƯn tÝch 474 lµ mét x· chđ u lµm nông nghiệp tỉ lệ đát nông nghiệp chiếm 50% -Số dân làm nông nghiệp tập trung chủ yếu ở: + Hai bên đờng quốc lộ ( 185 hộ ) +Trờng bán công Bộ nội thơng ( 85 hộ ) +Khu tập thể trại chăn nuôi ( 41 hộ ) -Trên địa bàn xà có xí nghiệp chăn nuôi có 15 sở công nghiệp dịch vụ hoạt động Gia Lâm huyện ngoại thành Hà Nội có vị trí quan trọng chiến lợc kinh tế thủ đô Tổng diện tích huyện Gia Lâm :17601 bao gồm : + thÞ trÊn cã diƯn tÝch 361,1 2,1% +Đất thô cũ có diện tích 1964,85 11,2% +Đất nông nghiệp có diện tích 8965 51% + Đất đê có diện tích 360 2% + Các loại đất khác 5949,85 33,8% Diện tích đất dành cho công nghiệp đợc quy hoạch 649 tổng số 1671 đất dành cho dân c, đô thị hoá, công nghiệp , quan, trờng học khu công nghiệp -Tổng số dân toàn huyện Gia Lâm ~ 300 000 ngời số có khoảng 50%dân làm nông nghiệp -Theo quy hoạch phát triển công nghiệp đô thị thành phố tới năm 2010 khu vực Gia Lâm, tổng diện tích đô thị 1030 số dân khu vực đô thị 143 000 ngời tổng số dân toàn huyện 371000 nguời d>Điều kiện giao thông : CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp Khu vực lựa chọn nằm cách quốc lộ số khoảng 200 m gÇn ga xe lưa Phó Thơy, nh vËy rÊt thn lợi cho hoạt động vận tải cho nhà máy -Cao Lanh Định Trung đợc vận chuyển nhà máy theo đờng Hà Nội Vĩnh yên -Sạn Samốt cao nhôm Trung Quốc đợc vận chuyển nhà máy cịng theo ®êng bé sè ( qc lé ) đờng Hà Nội Hải Phòng Từ quốc lộ vào nhà máy có sẵn đờng dài 200 m, rộng 5-6 m xây dựng nhà máy mở thêm đờng -S ản phẩm tiêu thụ theo đờng đờng sắt qua ga Phú Thụy e>Điều kiện cấp thoát nớc : Do tính chất sản xuất chung nhà máy vật liệu chịu lửa lợng nớc sử dụng tơng đối cho nhà máy sản xuất gốm sứ, thuỷ tinh ngành công nghiệp khác Do nguồn nớc sử dụng cho nhà máy dợc lấy từ giÕng khoan qua hƯ thèng bĨ läc phơc vơ cho công đoạn trộn phối liệu nớc dùng cho sinh hoạt - Nớc thải đợc qua hệ thống thoát nớc ma nhà máy thoát hệ thống kênh thoát nớc hệ thống thuỷ lợi Bắc Hng Hải đổ sông Thiên Đức cách khu vực nhà máy khoảng km f>Điều kiện chiếu sáng : Do nhà máy đặt gần đờng quốc lộ số gần Hà Nội nên điện đợc cung cấp từ lới điện quốc gia, khoảng cách từ nhà máy đến đờng dây cao xấp xỉ 400 m g>Hiện tợng văn hoá giáo dục: Xà Dơng Xá xà có truyền thống văn hoá, tỉ lệ làmulít nông nghiệp tỉ lệ đất sử dụng cho nông nghiệp cao Khu vực không định hớng theo quy hoạch phát triển đô thị tới năm 2010 khu vực huyện Gia Lâm, điều kiện thuận lợi giao thông vận tải, điện, mặt nguồn lao động dồi dào, nguòn cán quản lý kỹ thuật đợc đào tạo Hà Nội h>Việc chọn địa điểm xây dựng nhà máy ý nghĩa địa phơng Việc xây dựng nhà máy góp phần giải công ă việc làm cho số ngời lao động, tâng thu nhập, nâng cao mức sống cho dân Trên sở kéo theo dịch vụ phát triển, góp phần nang cao trình độ dân trí Về môi trờng: chủ yếu tiếng ồn bụi nhiên liệu, khói trình cháy nhiên liệu thải gây ô nhiễm môi trờng để giảm tác hại tới môi trờng,nhà máy có hệ thống lọc bụi khô đợ trang bị tốt đặt cách xa khu dân c để tránh tiếng ồn, địa điểm CNVL Silicat-K44 Đồ án tốt nghiệp xây dựng nằm cuối hớng gió chủ đạo so với khu dân c kết hợp với trồng xanh nhà máy để giảm mức độ ô nhiễm i>Về địa chất: Căn vào tài liệu khảo sát địa chất tổng cục hoá chất năm 1972 địa điểm xây dựng nhà máy không nằm vùng mỏ chứa khoáng sản vùng địa chất tơng đối ổn định không bị xoá mòn, động đất Cờng độ đát xây dựng đạt (1,5-2,5 ) kg/cm2 nên việc gia cố công trình xay dựng chi phí lớn để gia cố móng 2>Cơ sở nguyên liệu : a>Cốt liệu gầy: Sạn sa mốt cao nhôm Trung Quốc nhập nhà máy dới dạng bán thành phẩm cỡ thô , từ cảng Hải Phòng tuyến đờng sắt từ Hải Phòng HàNội theo dờng quốc lộ số cách nhà máy xấp xỉ 100 Km b> Chất liên kết : Cao lanh Định Trung đa nhà máy dới dạng bột mịn có kích thớc < 1mm cỡ hạt