1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm

84 5 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 84
Dung lượng 1,38 MB
File đính kèm ĐA CKD CUONG.rar (1 MB)

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XI MĂNG POÓC LĂNG (9)
    • 1.1. Lịch sử phát triển và phân loại xi măng pooc lăng, (9)
    • 1.2. Clanhke xi măng poóc lăng (11)
      • 1.2.1. Thành phần khoáng của clanhke xi măng pooc lăng (11)
      • 1.2.2. Thành phần hóa của clanhke xi măng pooc lăng (13)
      • 1.2.3. Đặc trưng của clanke xi măng (15)
    • 1.3. Các tính chất cơ bản của xi măng pooc lăng (16)
      • 1.3.1. Khối lượng riêng và khối lượng thể tích (16)
      • 1.3.2. Lượng nước yêu cầu và độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng (17)
      • 1.3.3. Thời gian đông kết của xi măng (17)
      • 1.3.4. Cường độ của xi măng pooc lăng (18)
      • 1.3.5. Tính ổn định thể tích (18)
      • 1.3.6. Một số tính chất khác (18)
  • CHƯƠNG 2: NGUYÊN, NHIÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG POOC LĂNG. .12 2.1. Nguyên vật liệu sản xuất xi măng (20)
    • 2.1.1. Nguyên vật liệu trực tiếp (20)
    • 2.1.2. Nguyên vật liệu phụ, phụ gia trong sản xuất xi măng pooc lăng (21)
    • 2.2. Nhiên liệu sản xuất xi măng (22)
  • CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG POOC LĂNG (24)
    • 3.1. Phương pháp sản xuất (24)
      • 3.1.1. Phương pháp ướt sản xuất xi măng (24)
      • 3.1.2. Phương pháp khô sản xuất xi măng (24)
      • 3.1.3. Phương pháp liên hợp (25)
    • 3.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất (25)
    • 3.3. Quy trình công nghệ (26)
      • 3.3.3. Công đoạn nghiền, đóng bao xi măng (31)
  • CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG (33)
  • CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT (44)
    • 5.1. Đặc điểm quá trình sản xuất xi măng (44)
      • 5.1.1. Chế độ làm việc của phân xưởng chuẩn bị phối liệu (44)
      • 5.1.2. Chế độ làm việc cho phân xưởng nung clanker (45)
      • 5.1.3. Chế độ làm việc phân xưởng nghiền và đóng bao xi măng (45)
    • 5.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ (46)
    • 5.3. Lựa chọn hao hụt của các thiết bị (48)
    • 5.4. Tính toán cân bằng vật chất (52)
      • 5.4.1. Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng nghiền và đóng bao46 5.4.2. Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng nung (53)
      • 5.4.3. Tính cân bằng vật chất cho phân xưởng chuẩn bị phối liệu (58)
      • 5.4.4. Thống kê cân bằng vật chất (61)
    • 5.5. Chọn thiết bị, tính kho bãi, bunke cho phân xưởng thiết kế (64)
      • 5.5.1. Thiết bị gia công nguyên vật liệu và phối liệu (65)
      • 5.5.2. Băng tải xích (66)
      • 5.5.3. Băng tải cao su (68)
      • 5.5.4. Thiết bị rải, dỡ liệu (72)
      • 5.5.5. Kho chứa, silo chứa bột liệu (74)
      • 5.5.6. Tính toán bunke chứa (79)
      • 5.5.7. Gầu nâng, máng khí động (82)
      • 5.5.8. Thiết bị định lượng (83)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................77 (84)

Nội dung

Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm. 3.1.1. Phương pháp ướt sản xuất xi măng Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu với nước.  Ưu điểm: Dễ nghiền Độ đồng nhất của phối liệu cao.  Nhược điểm: Tiêu tốn nhiên liệu khi nung lớn ( 14001700 kcalkg ). Kích thước lò nung dài và diện tích xây dựng lớn. Lượng khí thải cao. Lò hoạt động kém ổn định. Năng suất thấp. 3.1.2. Phương pháp khô sản xuất xi măng Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu ở dạng khô, vì vậy nguyên liệu khó nghiền mịn, độ đồng nhất của phối liệu không cao bằng phương pháp ướt.  Ưu điểm: Tiêu tốn nhiên liệu nung thấp (7501200 kcalkg ). Kích thước lò nung ngắn, mức độ tự động hóa cao. Năng suất cao, lò hoạt động ổn đinh. Giảm lượng khí thải lò nung.  Nhược điểm: Độ đồng nhất của hỗn hợp phối liệu kém hơn phương pháp ướt Nguyên vật liệu khó nghiền mịn Hệ thống trao đổi nhiệt, hệ thống làm sạch bụi phức tạp. Vốn đầu tư lớn. 3.1.3. Phương pháp liên hợp: Là phương pháp trung gian giữa phương pháp ướt và phương pháp khô. Khi sử dụng phương phương pháp ướt thì bùn phối liệu được khử nước trong thiết bị lọc chân không hay máy ép lọc đến khi đạt độ ẩm 12 15%, sau đó đưa vào tạo hạt trong thiết bị tạo hạt. Nếu hỗn hợp nguyên liệu sản xuất theo phương pháp khô thì phải làm ẩm phối liệu đến độ ẩm 12 15% khi tạp hạt. Lò nung phương pháp liên hợp là lò đứng, lò quay có kích thước canxinato và phối liệu vào lò ở dạng hạt. Việc lựa chọn phương pháp sản xuất xi măng phải căn cứ vào tính chất của nguyên liệu, vào khả năng kinh tế kỹ thuật của đất nước và công suất yêu cầu của nhà máy. Trong mức độ nào đó việc tăng công suất nhà máy làm giảm tiêu tốn năng lượng cho một đơn vị sản phẩm, tăng năng suất lao động. Hiệu quả kinh tế lớn nhất của việc tăng công suất nhà máy là trong trường hợp số tuyến công nghệ ít nhất ( hai hay ba tuyến), có nghĩa là các thiết bị gia công có công suất lớn. Trong 3 phương pháp trên, phương pháp khô có hiệu quả kinh tế lớn khi nguyên vật liệu có độ ẩm nhỏ ( W = 10 15%), độ đồng nhất cao, điều kiện kỹ thuật tiên tiến và yêu cầu công suất nhà máy lớn. Kích thước lò ngắn, mức độ tự động hóa cao. Khi sản xuất xi măng theo phương pháp khô thì thể tích khí cháy nhỏ hơn 3540% so với phương pháp ướt khi năng suất lò như nhau, do đó giá thành làm sạch khói lò giảm, khả năng sử dụng nhiệt của khí thải để sấy nguyên liệu lớn hơn, làm giảm tiêu tốn nhiệt để dùng sản xuất clanker. 3.2. Lựa chọn công nghệ sản xuất. Ngày nay với một sản phẩm được sản xuất đòi hỏi phải có chất lượng cao và ổn định. Bên cạnh đó thì nhà máy sản xuất ra nó phải có một công nghệ hiện đại, đảm bảo chất lượng của sản phẩm. Bên cạnh đó vấn đề về môi trường cũng được quan tâm, chính vì vậy dựa vào điều kiện kinh tế của đất nước và đặc điểm của các phương pháp sản xuất ở trên, vào đặc điểm của nguồn cung cấp nguyên nhiên liệu ta chọn “phương pháp khô với công nghệ lò quay sản xuất clanker xi măng poóclăng”. Với trình độ khoa học kỹ thuật hiện đại ngày nay, hệ thống máy móc và thiết bị đã đáp ứng được yêu cầu về độ mịn, độ đồng nhất của phối liệu trước khi đem đi nung luyện (khắc phục được nhược điểm tồn tại của phương pháp khô), đồng thời làm tăng chất lượng cũng như sản lượng dẫn đến hạ giá thành sản phẩm. 3.3. Quy trình công nghệ Sản xuất xi măng được chia thành 03 phân xưởng chính theo 3 công đoạn sản xuất tách rời nhưng kế tiếp nhau. Các công đoạn đó là : công đoạn chuẩn bị liệu, công đoạn nung clanker và công đoạn nghiền, đóng bao xi măng. Mỗi công đoạn sản xuất chính được thực hiện theo một dây chuyền sản xuất liên động. Sản phẩm của mỗi công đoạn phía trước là nguyên liệu đầu vào của công đoạn tiếp theo. 3.3.1. Công đoạn chuẩn bị phối liệu: Tính từ nơi bắt đầu đưa nguyên liệu ban đầu ( đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia khoáng hóa) vào nhà máy tới si lô phối liệu đã được đồng nhất. Sản phẩm cuối cùng của công đoạn chuẩn bị liệu là bột phối liệu đã được đồng nhất và là đầu vào của công đoạn nung clanker và bột than mịn là nhiên liệu cấp cho lò nung. Bột phối liệu phải đảm bảo đồng nhất, có các hệ số chế tạo ( KH, n, p) theo tính toán, có độ mịn nhỏ hơn 10 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,08 mm. Bột than mịn cũng phải đảm bảo đồng nhất và có độ mịn nhỏ hơn 5 % tính theo lượng còn lại trên sàng 0,08 mm. Công đoạn này gồm 3 công đoạn nhỏ sau đây: Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu ( chuẩn bị đá vôi, chuẩn bị đất sét và phụ gia); Công đoạn nghiền phối liệu và đồng nhất; Công đoạn chuẩn bị bột than. a. Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu  Nhiệm vụ Khi nghiền hỗn hợp nguyên liệu trong máy nghiền bi, các cấu tử nguyên liệu đá vôi, đất sét, phụ gia có kích thước bé, càng gần bằng nhau thì khả năng nghiền mịn và đồng nhất càng tốt. Vì vậy nhiệm vụ của công đoạn này là gia công sơ bộ đá vôi, đất sét và các loại phụ gia đến kích thước theo yêu cầu, vận chuyển vào kho đồng nhất sơ bộ và cung cấp cho công đoạn nghiền phối liệu.  Quá trình công nghệ: Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đá vôi: Đá vôi được vận chuyển về nhà máy có kích thước 1500 mm, được đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm để chuyển đến máy đập búa. Tại máy đập búa, đá vôi được đập nhỏ tới kích thước 25 mm. Ra khỏi máy đập búa, đá vôi được các băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu. Máy rải liệu được đặt trong kho đồng nhất sơ bộ đá vôi có nhiệm vụ rải đá thành nhiều lớp ( theo thiết kế đá vôi được rải theo kho dài). Sau khi được đồng nhất sơ bộ, đá vôi được cầu dỡ liệu lấy ra khỏi kho ( hệ thống cầu dỡ liệu thiết kế có cân định lượng đi kèm) đổ vào băng tải chung đến máy nghiền sấy liên hợp. Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đất sét: Tương tự quá trình chuẩn bị đá vôi, đất sét được khai thác và vận chuyển về nhà máy có kích thước 300 mm được đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm để chuyển tới máy cán trục. Tại máy cán trục, đất sét được đập nhỏ tới kích thước 25 mm. Ra khỏi máy cán trục, đất sét được băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu. Máy rải liệu được đặt trong kho đồng nhất sơ bộ đất sét có nhiệm vụ rải thành nhiều lớp dọc theo kho dài. b. Công đoạn nghiền phối liệu và đồng nhất  Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của công đoạn này là nghiền mịn phối liệu ( phối liệu đã được định lượng theo một tỷ lệ chính xác), đưa vào si lô và đồng nhất phối liệu phục vụ cho công đoạn nung clanker.  Quá trình công nghệ Sau khi nguyên liệu được định lượng theo tỷ lệ nhất định theo đơn phối liệu nhờ các cân băng và xuống băng tải chung. Tỷ lệ phối liệu được điều khiển tự động thông qua việc điều chỉnh năng suất của các cân băng căn cứ vào kết quả phân tích nhanh thành phần hóa học của nguyên liệu đầu vào và bột phối liệu sau khi nghiền. Băng tải chung đưa phối liệu đến máy nghiền sấy liên hợp, băng tải này có thể chạy đảo chiều để đưa hỗn hợp nguyên liệu ra ngoài trong trường hợp sự cố hoặc vì lý do đặc biệt. Tại máy nghiền sấy liên hợp, hỗn hợp nguyên liệu ẩm và thô được sấy khô và nghiền thành bột mịn. Sản phẩm ra khỏi máy nghiền là hỗn hợp bột phối liệu gồm hạt thô và hạt mịn, được cuốn lên tháp phân ly nhờ áp lực của dòng khí sự chênh lệch áp suất giữa đầu ra của máy nghiền và đầu vào của tháp phân ly là do các quạt hút áp lực cao. Tại máy phân ly, bột liệu được tách thành 2 loại: Loại hạt thô có kích thước lớn hơn 90 được tách ra khỏi dòng khí và đưa xuống máy nghiền để nghiền lại nhờ máng khí động vận chuyển bột thô. Loại hạt mịn có kích thước nhỏ hơn 90 theo dòng khí đi ra các cyclon bên ngoài của máy phân ly và được tách ra khỏi dòng khí, từ đó chúng được đưa xuống máng khí động, gầu nâng và máng khí động đổ vào silô bột liệu. Khí nóng cung cấp cho máy nghiền sấy liên hợp được lấy từ hệ thống tháp trao đổi nhiệt cyclon của lò nung có nhiệt độ 350 – 370 0C nhờ quạt chịu nhiệt độ cao. Trong trường hợp khí nóng không đủ cấp cho máy nghiền sấy liên hợp( hoặc độ ẩm nguyên liệu cao hơn mức cho phép khoảng 10 %) thì buồng đốt phụ đốt bằng dầu sẽ được đưa vào hoạt động để cấp thêm khí nóng cho máy nghiền sấy liên hợp. Khí nóng sau khi đi qua hệ thống sấy nghiền liên hợp và máy phân ly có mang theo một lượng bụi cỡ hạt nhỏ hơn 10 được đưa đến tháp phun ẩm nhờ quạt chịu nhiệt độ cao. Tại tháp phun ẩm, nhiệt độ khí nóng giảm xuống dưới 1500C nhờ điều chỉnh lượng nước phun vào ở dạng sương mù, sau đó được đưa sang lọc bụi tĩnh điện để tách nốt lượng bụi còn lại. Bụi tách ra được hệ thống vít tải chuyển đến gầu nâng để đưa lên si lô phối liệu cùng với bột liệu mịn tách ra từ máy phân ly, còn khí thải sạch được quạt hút khí thải đẩy ra ngoài ống khói. Đáy của silô đồng nhất bột phối liệu có lắp hệ thống dỡ liệu từ đó qua hệ thống vít tải, gầu nâng để cấp cho hệ thống nạp liệu của lò nung. Trong quá trình sản xuất, bụi sinh ra do đổ nguyên liệu từ các cân băng xuống băng tải cao su, từ máng khí động xuống silô..v.v.. được thu hồi nhờ các lọc bụi túi ở các khu vực tương ứng. 3.3.2. Công đoạn nung clanhker a. Công đoạn chuẩn bị bột than  Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của công đoạn này là sấy và nghiền than cám tới độ mịn và độ ẩm yêu cầu để cấp cho vòi đốt của lò quay và thiết bị canxinater. Độ ẩm của bột than phải nhỏ hơn 1 %. Độ mịn của bột than phải nhỏ hơn 1,2% còn lại trên sàng 0,2 mm ( 900 lỗ cm2) và nhỏ hơn 15 % còn lại trên sàng 0,08 mm 4900 lỗ cm2, thông thường lò quay càng ngắn thi than càng phải mịn.  Quá trình công nghệ Than được đưa về nhà máy bằng xà lan hoặc ô tô, từ đó được đưa vào kho chứa và đồng nhất sơ bộ bằng cách rải thành nhiều lớp theo kho dài. Từ kho than được chuyển tới két than thô nhờ hệ thống máy xúc, phễu cấp liệu và băng tải cao su. Từ két chứa than thô, than được cấp liệu băng tải cào cấp vào máy nghiền sấy liên hợp theo năng suất yêu cầu. Mặt khác khí nóng thu hồi từ việc làm lạnh clanker sau khi qua lọc bụi tĩnh điện được đưa vào máy sấy nghiền liên hợp. Từ máy sấy nghiền liên hợp các hạt than mịn có kích thước đạt yêu cầu được hút lên hệ thống cyclon lắng nhờ quạt hút khí thải. Quá trình này không qua thiết bị phân loại hạt vì theo sự điều chỉnh của Trung tâm sẽ thay đổi được lưu lượng của quạt hút, nhờ đó thay đổi được vận tốc của dòng khí mang theo bột than mịn. Sản phẩm bột than mịn được thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn. Khí thải sau khi qua cyclon lắng vào lọc bụi tĩnh điện, tại đây lượng bụi than được thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn. Việc cấp than mịn cho vòi đốt của lò quay và của canxinater được thực hiện nhờ hệ thống hộp đệm, cân than mịn, quạt root và bơm than mịn. Các thiết bị này thực tế thuộc công đoạn nung clanker. Công đoạn này bắt đầu từ khâu khai thác, vận chuyển, tiếp nhận nguyên liệu ban đầu (đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia khoáng hóa) vào nhà máy cho tới xilô đồng nhất phối liệu. Sản phẩm cuối cùng của công đoạn chuẩn bị liệu là bột phối liệu đã được đồng nhất và là đầu vào của công đoạn nung clanker. Bột phối liệu phải đảm bảo đồng nhất, có độ mịn thường nhỏ hơn 10 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,09 (mm). Nhiên liệu cấp cho lò nung là bột than mịn cũng phải đảm bảo đồng nhất và có độ mịn nhỏ hơn 5 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,09 (mm). b. Nung clanker xi măng pooc lăng Sản phẩm cuối cùng của công đoạn nung clanker là clanker đã được đập nhỏ tới kích thước 25 mm nhờ máy đập búa bố trí ở cuối thiết bị làm lạnh. Clanker đã được đập nhỏ nhờ gầu xích chuyển lên silô chứa clanker, clanker là nguyên liệu đầu vào của công đoạn nghiền, đóng bao xi măng. Đây là công đoạnh quan trọng nhất trong toàn bộ công nghệ sản xuất xi măng.  Nhiệm vụ: Nhiệm vụ của công đoạn này là nung phối liệu dạng bột trong hệ thống lò quay có tháp trao đổi nhiệt cyclon và thiết bị tiền nung canxinater tới nhiệt độ kết khối (1450 ÷ 1470ºC) để tạo thành clanker theo yêu cầu.  Quá trình công nghệ ( đối với tháp cyclon 4 tầng) Bột liệu từ xilô đồng nhất được tháo xả qua hệ thống máng khí động vào hệ thống cân cấp liệu rồi xuống vít tải. Vít tải vận chuyển bột liệu đổ xuống gầu nâng lên đỉnh tháp. Bột liệu nhờ máng khí động đổ vào ống khí ra của cyclon tầng 2 để cùng khí nóng đi vào cyclon tầng 1. Tại cyclon tầng 1, quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và bột liệu được xảy ra ( bột liệu sẽ tăng nhiệt độ còn khí nóng sẽ giảm nhiệt độ), bột liệu được lắng xuống và đi theo ống dẫn qua các van đối trọng xuống ống khí ra của cyclon tầng 3 để cùng khí nóng đi vào cyclon tầng 2. Quá trình trao đổi nhiệt và lắng bụi cứ tiếp tục với sự trao đổi nhiệt ngược dòng( trong toàn hệ thống bột liệu đi từ trên xuống, khí nóng từ lò và canxinater đi lên). Khí thải sau khi ra khỏi cyclon tầng 1 nhờ quạt hút chịu nhiệt đọ cao có nhiệt độ 350 – 3700C, một phần được sử dụng cho sấy vật liệu trong máy sấy nghiền liên hợp của công đoạn nghiền phối liệu, một phần đến tháp phun ẩm để điều chỉnh nhiệt độ xuống < 1500C và cuối cùng đi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt đẩy ra ngoài khí quyển qua ống khói. Bụi thu hồi từ tháp phun ẩm và lọc bụi tĩnh điện được đưa về silô đồng nhất nhờ hệ thống vít tải bụi. Bột liệu sau khi ra khỏi cyclon tầng 4 được chia làm 2 đường nhờ van 2 ngả: một đường đi vào ống đứng buồng khói đầu lò, một đi vào canxinater. Sự phân chia này nhằm mục đích điều chỉnh nhiệt độ tại canxinater và giảm khả năng dính kết của bột liệu tại buồng khói. Vật liệu từ ống đứng buồng khói và canxinater đến cyclon tầng 5 qua ống cong với hành trình dài để tiếp tục trao đổi nhiệt với dòng khí nóng 9000C. Sau khi ra khỏi tầng 5 bột liệu chảy xuống lò quay, khi này đã đạt mức độ phân hủy cacbonat 90%. Do lò có độ dốc ( 3,5 %) và quay liên tục với tốc độ 2,5 – 3 vòngphút, vật liệu được dịch chuyển từ đầu lò đến cuối lò ( từ cao xuống thấp). Cùng với quá trình trao nhiệt giữa dòng khí nóng với bột liệu trong tháp trao đổi nhiệt, canxinater và lò quay, trong bột liệu xảy ra các quá trình hóa lý như sấy khô bột liệu, phân hủy khoáng sét, phân hủy cácbonát, phản ứng pha rắn, phản ứng tạo khoáng C3S trong pha lỏng dưới tác dụng nhiệt của vòi đốt trung tâm của lò quay tạo nên khoáng clanker. Clanker sau khi ra khỏi lò quay được đưa vào thiết bị làm lạnh kiểu ghi qua máy đập búa xuống gầu xích vận chuyển lên silô clanker. Bụi sinh ra khi đổ clanker xuống silô được thu hồi nhờ lọc bụi tay áo. Khí thải nóng của hệ thống làm lạnh clanker được thu hồi cho quá trình cháy của vòi đốt trung tâm ( gió 2) và các vòi đốt của thiết bị canxinater qua ống gió 3, phần còn lại sau khi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt hút khí thải đẩy ra ống khói có trích một phần khí nóng sử dụng cho máy nghiền sấy than ở công đoạn chuẩn bị bột than.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XI MĂNG POÓC LĂNG

Lịch sử phát triển và phân loại xi măng pooc lăng,

1.1.1 Tình hình phát triển ngành công nghiệp sản xuất xi măng ở nước ta

Xi măng có vai trò rất quan trọng đối với ngành Xây dựng Có thể nói, cho đến nay, xi măng vẫn là “bánh mỳ” của ngành Xây dựng Cách đây 30 năm, ngành công nghiệp xi măng Việt Nam rất nhỏ bé Năm 1990, cả nước mới sản xuất được 2,75 triệu tấn xi măng Khi đó, do dự báo nhu cầu xây dựng của nước ta sẽ phát triển nhanh chóng nên Chính phủ đã chỉ đạo Bộ Xây dựng Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp xi măng Việt Nam

1.1.2.Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng ở nước ta

Thống kê của Bộ Xây dựng cho biết, hiện cả nước có 84 dây chuyền sản xuất xi măng, với tổng công suất 101 triệu tấn xi măng/năm Trong đó, 27 dây chuyền có công suất trên 5.000 tấn clinker/ngày là những dây chuyền hiện đại, đang hoạt động rất hiệu quả Bên cạnh đó, vẫn còn 29 dây chuyền sản xuất xi măng với công suất nhỏ từ 500 - 1.700 tấn clinker/ngày - những dây chuyền được đầu tư từ lâu với công nghệ lạc hậu, quy mô nhỏ, hiệu quả sản xuất thấp.

Sản lượng tiêu thụ năm 2018 hơn 95 triệu tấn, tăng 12% so với năm 2017.

Năm 2018, ngành xi măng Việt Nam đạt sản lượng trên 95 triệu tấn, tiêu thụ trong nước vượt 65 triệu tấn, xuất khẩu xấp xỉ 30 triệu tấn Trong số lượng xi măng xuất khẩu, có khoảng 50% là clinker Tổng kim ngạch xuất khẩu vượt mức 1 tỷ USD, đưa ngành vào nhóm những mặt hàng xuất khẩu tỷ USD, đóng góp đáng kể vào nền kinh tế quốc gia.

Số liệu tiêu thụ từ năm 2012 đến nay, sản lượng xi-măng tiêu thụ hằng năm tăng từ 5 đến 10%, năng suất toàn ngành trung bình đạt 86% công suất thiết kế Năng lực, chi phí sản xuất, thị trường tiêu thụ của các nhà máy khác nhau sẽ dẫn đến những thời điểm cạnh tranh căng thẳng, nhất là các nhà máy công suất nhỏ, dây chuyền thiết bị lạc hậu, chi phí sản xuất cao cho nên ngành cần có những bước căn chỉnh thích hợp để tồn tại và phát triển.

1.1.3.Phương hướng phát triển ngành công nghiệp sản xuất xi măng ở nước ta

Quan điểm phát triển: Ngành công nghiệp xi măng cần phát triển theo hướng bền vững, kết hợp phát triển công nghiệp sản xuất xi măng và quản lý tài nguyên trong dài hạn Nhà nước thống nhất quản lý khoáng sản làm xi măng trong toàn quốc theo quy hoạch, kế hoạch.

Về đầu tư: ưu tiên đầu tư các dự án xi măng mới ở các vùng có điều kiện thuận lợi về nguyên liệu, có điều kiện phát triển công nghiệp, có điều kiện hạ tầng giao thông, gần thị trường tiêu thụ, các dự án đầu tư mở rộng; các dự án công suất lớn.

Nâng cấp, hiện đại hóa công nghệ đối với các nhà máy xi măng cũ; dừng sản xuất đối với các nhà máy công nghệ lạc hậu, gây ô nhiễm môi trường Ưu tiên các dự án đầu tư ở các tỉnh Nam Trung bộ và phía Nam Có thể đầu tư một số dự án phía Tây làm động lực phát triển kinh tế Vùng Hạn chế đầu tư các dự án xi măng ở vùng khó khăn về nguyên liệu, ảnh hướng đến các di sản văn hóa, phát triển du lịch, an ninh, quốc phòng.

Về công nghệ, công suất: Sử dụng công nghệ tiên tiến với mức độ tự đồng hóa cao, tiết kiệm tối đa nguyên liệu, năng lượng trong sản xuất Kết hợp công nghệ sản xuất xi măng với việc xử lý và sử dụng chất thải công nghiệp và phế thải làm nguyên, nhiên liệu thay thế nhằm tiết kiệm tài nguyên, giảm ô nhiễm môi trường Không đầu tư mới các dự án có dây chuyền công nghệ công suất nhỏ hơn 3.000 tấn clanhke/ngày.

Để nâng cao năng suất sản xuất và giải quyết vấn đề môi trường, ngành xi măng được khuyến khích tái cơ cấu, hình thành các tập đoàn sản xuất xi măng lớn Điều này giúp cải tiến công nghệ, tái sử dụng phế thải làm nguyên liệu, đa dạng hóa sản phẩm xi măng.

Mục tiêu phát triển của ngành sản xuất xi măng Việt Nam là hướng đến xây dựng một ngành kinh tế, công nghiệp tiên tiến, góp phần bảo vệ môi trường, cảnh quan Ngành sẽ tập trung sử dụng hiệu quả, tiết kiệm các nguồn nguyên, nhiên liệu, đồng thời tận dụng các loại chất thải công nghiệp, phế thải xây dựng, phế thải sinh hoạt trong quá trình sản xuất xi măng, hướng đến sự phát triển bền vững và bảo vệ môi trường.

Về nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu chính cho các dự án xi măng phải được xác định trong Quy hoạch thăm dò, khai thác và sử dụng khoáng sản làm xi măng có trữ lượng đảm bảo đủ cho sản xuất liên tục ít nhất 30 năm Sử dụng tiết kiệm và hiệu quả nguồn nguyên liệu tự nhiên theo hướng: khai thác tận thu khoáng sản, khai thác âm, khai thác theo công nghệ khoan hầm; phục hồi môi trường, môi sinh và đất đai sau khi kết thúc từng giai đoạn hoặc toàn bộ hoạt động khoáng sản; xử lý nước thải theo tiêu chuẩn vệ sinh trước khi thải Tăng cường sử dụng các chất thải công nghiệp, phế thải làm nguyên liệu, nhiên liệu thay thế để giảm việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên trong sản xuất xi măng.

Phân loại xi măng pooc lăng có thể dựa vào thành phần khoáng, phạm vi sử dụng, tính chất và hàm lượng phụ gia đưa vào nghiền cùng với clanhke xi măng.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2682- 2020 và TCVN 6260:2020, xi măng poóc

- Theo loại clanhke và thành phần xi măng : có xi măng pooc lăng – PC, xi măng pooc lăng hỗn hợp ( với hàm lượng phụ gia khoáng không lớn hơn 40% ).

- Theo giới hạn bền khi nén sau 28 ngày ( tính bằng N/mm 2 ) : được đặc trưng bằng mac xi măng.

+ Với xi măng pooc lăng : gồm có các mác PC40, PC50.

+ Với xi măng pooc lăng puzolan có các mác : PCpuz20, PCpuz30, PCpuz40.

+ Với xi măng pooc lăng hỗn hợp : PCB30,PCB40,PCB50.

- Theo tốc độ đóng rắn có loại xi măng đóng rắn bình thường và chậm khi độ bề chuẩn đạt được sau 28 ngày đêm, loại đóng rắn nhanh khi độ bền sau 3 ngày đêm đạt > 55% của độ bền chuẩn sau 28 ngày đêm.

- Theo thời gian đông kết : có loại xi măng đông kết chậm , đông kết bình thường và đông kết nhanh.

- Theo tính chất đặc biệt : người ta phân theo độ bền sunfat, biến dạng thể tích khi đóng rắn, theo độ tỏa nhiệt, theo tính chất trang trí, theo tính chất phun, trám…

Theo tiêu chuẩn của Mỹ ASTM – C150 , xi măng pooc lăng được phân làm 8 loại :

- Xi măng pooc lăng thường.

- Xi măng pooc lăng thường cuốn khí.

- Xi măng pooc lăng bền sunfat thường.

- Xi măng bền sunfat thường cuốn khí.

- Xi măng pooc lăng rắn chắc nhanh.

- Xi măng pooc lăng rắn chắc nhanh cuốn khí.

- Xi măng pooc lăng ít tỏa nhiệt.

- Xi măng pooc lăng bền sunfat cao

Clanhke xi măng poóc lăng

Clanhke xi măng pooc lăng là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất xi măng tồn tại ở dạng hạt có kích thước từ 10 mm đến 40 mm phụ thuộc vào dạng lò nung.

Theo cấu trúc vĩ mô, clanhke xi măng pooc lăng là hỗn hợp các hạt nhỏ của nhiều pha tinh thể và một lượng nhỏ pha thủy tinh

1.2.1 Thành phần khoáng của clanhke xi măng pooc lăng

Trong clanhke xi măng pooc lăng gồm chủ yếu là các khoáng silicat canxi (hàm lượng 70 – 80%) Các khoáng alit (3CaO.SiO2) và belit (2CaO.SiO2) quyết định các tính chất chủ yếu của xi măng Các khoáng tricanxi aluminat (3CaO.Al2O3), tetracanxit aluminoferit (4CaO.Al2O3.Fe2O3) và pha thủy tinh nằm xen kẽ giữa khoáng alit và belit gọi là chất trung gian

Khoáng alit (3CaO.SiO2, ký hiệu C3S): là khoáng quan trọng nhất của clanhke xi măng pooc lăng, tạo cho xi măng pooc lăng có cường độ cao, đông kết rắn chắc nhanh và có ảnh hưởng đến nhiều tính chất khác của xi măng Trong clanhke xi măng khoáng C3S chiếm từ 45  60% Alít là một dung dịch rắn của 3CaO.SiO2 và một lượng nhỏ các chất khác có hàm lượng nhỏ (từ 2  4%) như MgO, P2O5, Cr2O3, C3S ở dạng tinh khiết sẽ bền vững trong khoảng nhiệt độ (1200  1250) 0 C đến (1900 

2070) 0 C Nhiệt độ lớn hơn 2070 0 C thì C3S bị nóng chảy, nhỏ hơn 1200 0 C thì bị phân huỷ thành C2S và CaO tự do

Khoáng belit (2CaO.SiO2, ký hiệu: C2S): Trong clanhke xi măng C2S chiếm khoảng 2030%, là thành phần quan trọng của clanhke, có đặc tính là đông kết rắn chắc chậm nhưng cường độ cuối cùng cao Bêlít là dung dịch rắn của 2CaO.SiO2 với một lượng nhỏ các ôxít khác như Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 Khoáng C2S được tạo thành trong clanhke ở 4 dạng thù hình  C2S, ‘C2S,  C2S ,  C2S

+  C2S : bền vững ở điều kiện nhiệt độ cao từ 14252130 0 C, ở nhiệt độ lớn hơn 2130 0 C,  C2S bị chảy lỏng, ở nhiệt độ nhỏ hơn 1425 0 C khoáng  C2S chuyển sang dạng ’ C2S

+ ’C2S bền vững ở nhiệt độ 8301425 0 C, khi nhiệt độ nhỏ hơn 830 0 C và làm lạnh nhanh thì ’C2S chuyển sang dạng C2S, còn khi làm nguội chậm bị chuyển sang dạng C2S.

C2S dạng beta không bền nên dễ chuyển sang dạng gamma (γC2S), đặc biệt ở nhiệt độ dưới 500 độ C Quá trình chuyển đổi này đi kèm với sự gia tăng thể tích khoảng 10% và dẫn đến sự phân rã của hợp chất thành dạng bột.

+ C2S thì hầu như không tác dụng với nước và không có tính chất kết dính, chỉ trong điều kiện hơi nước bão hoà, khoảng nhiệt độ 150200 0 C, C2S mới có khả năng dính kết.

Pha canxi aluminat (C3A): là dung dịch rắn tồn tại ở 2 dạng C3A, C5A3 Do trong clanhke lượng CaO cao nên pha canxi aluminat thường nằm chủ yếu ở dạng khoáng C3A Khoáng C3A kết tinh ở dạng tinh thể lục giác hay hình hộp chữ nhật, có khối lượng riêng 3,04 g/cm 3 Đặc điểm của khoáng này là đông kết rắn chắc nhanh và dễ tạo nên các ứng suất gây nứt sản phẩm trong môi trường xâm thực sunphat

Pha alumoferit (C4AF): là dung dịch rắn của các khoáng canxi alumoferit.

Khoáng canxi alumoferit có thành phần khác nhau phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu, điều kiện nung luyện,… Trong clanhke khoáng này tồn tại chủ yếu dưới dạng C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3) có chứa khoảng 1% MgO và TiO2 Khoáng C4AF có khả năng hydrat hóa nhanh, có cường độ tương đối cao, tăng độ bền sunphat của xi măng pooc lăng

Pha thủy tinh: có trong clanhke xi măng pooc lăng với hàm lượng (5 – 15%).

Hàm lượng pha thủy tinh phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu và điều kiện làm nguội của hỗn hợp Pha thủy tinh chủ yếu chứa các oxit như MgO, CaO, Al2O3, Fe2O3, K2O, Na2O,

1.2.2 Thành phần hóa của clanhke xi măng pooc lăng

Clanhke xi măng pooc lăng bao gồm các oxit chính là CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 với tổng hàm lượng khoảng (95 – 97%) (theo khối lượng) Ngoài ra còn có các oxit khác với hàm lượng nhỏ như MgO, TiO2, K2O, Na2O, P2O5, SO3… Hàm lượng các oxit phụ thuộc vào loại clanhke xi măng pooc lăng và thường dao động trong khoảng:

Hàm lượng các oxit trong clanhke xi măng có mức độ ảnh hưởng khác nhau đến các tính chất của xi măng pooc lăng

Canxi oxit (CaO) chủ yếu có trong nguyên liệu đá vôi Trong quá trình nung luyện tạo thành clanhke, CaO sẽ liên kết với các oxit khác ở các điều kiện nhất định để tạo thành các hợp chất hóa học quyết định tốc độ đông kết rắn chắc và cường độ xi măng Khi hàm lượng CaO càng lớn thì khả năng tạo thành các hợp chất dạng khoáng canxi silicat có độ bazơ cao (C3S) trong clanhke càng nhiều, cho xi măng đông kết rắn chắc nhanh cường độ cao nhưng xi măng lại kém bền trong môi trường xâm thực sun phát Hàm lượng CaO nhiều đòi hỏi nhiệt độ nung phải lớn khó nung luyện và để lại trong clanhke một lượng canxi ôxít tự do nhiều, có hại cho xi măng Vì vậy, trong clanhke xi măng người ta phải khống chế hàm lượng CaO hợp lý nằm trong khoảng 63 đến 66% Tuy nhiên, khả năng phản ứng CaO với các ôxít khác để tạo thành các khoáng trong clanhke còn phụ thuộc vào bản chất của các ôxít trong nguyên liệu, chế độ gia công hỗn hợp nguyên liệu và chế độ nung.

Silic đioxit (SiO 2 ) chủ yếu có trong nguyên liệu đất sét Trong quá trình nung luyện clanhke, SiO2 sẽ tác dụng với CaO tạo thành các hợp chất dạng khoáng dạng canxi silicat Khi hàm lượng SiO2 càng nhiều thì ngoài việc tạo thành khoáng C3S ra, khoáng canxi silicat có độ bazơ thấp (C2S) được tạo thành sẽ tăng lên Hàm lượng khoáng C2S tăng, xi măng đông kết rắn chắc chậm, cường độ phát triển chậm và không cao ở thời kì đầu rắn chắc Tuy nhiên loại xi măng này tăng được khả năng bền trong môi trường nước và môi trường xâm thực sunphat Khi hàm lượng SiO2 trong clanhke xi măng ít, khoáng C3S được tạo thành sẽ nhiều, xi măng đông kết rắn chắc nhanh, cường độ cao nhưng quá trình nung luyện khó và hàm lượng vôi tự do lớn.

Trong clanhke xi măng, hàm lượng SiO2 thường nằm trong khoảng (21 – 24%) Trong nguyên liệu, thành phần SiO2 có độ hoạt tính càng cao thì quá trình tạo khoáng khi nung càng nhanh và triệt để.

Nhôm oxit (Al 2 O 3 ) trong clanhke xi măng tham gia vào quá trình tạo nên các khoáng nóng chảy canxi aluminat Khi hàm lượng Al2O3 càng nhiều, hàm lượng khoáng C3A được tạo thành càng lớn, khả năng xuất hiện pha lỏng trong clanhke càng sớm và càng nhiều, xi măng đông kết rắn chắc nhanh nhưng cường độ thấp và kém bền trong môi trường xâm thực sunphat Trong clanhke xi măng pooc lăng, thành phần nhôm oxit nằm trong khoảng (2 – 4%)

Sắt oxit (Fe 2 O 3 ) có tác dụng làm giảm nhiệt độ thiêu kết của quá trình nung và tham gia vào quá trình tạo khoáng tetracanxi alumoferit (C4AF) Hàm lượng oxit này trong clanhke xi măng càng lớn thì nhiệt độ nung càng được hạ thấp, khoáng C4AF được tạo thành nhiều, xi măng có độ bền cao trong môi trường sunphat nhưng cường độ xi măng không cao Trong quá trình nung luyện clanhke xi măng cần chú ý tới hàm lượng hợp lý Fe2O3 sẽ có tác dụng tốt cho việc giảm nhiệt độ nung luyện Nếu hàm lượng Fe2O3 quá nhiều thì pha lỏng xuất hiện trong nung luyện clanhke xi măng sẽ lớn, do đó gây hiện tượng bám dính lò đặc biệt trong công nghệ xi măng lò đứng

Các tính chất cơ bản của xi măng pooc lăng

1.3.1 Khối lượng riêng và khối lượng thể tích

Khối lượng riêng ( γ a ) của xi măng là khối lượng của một đơn vị thể tích xi măng ở trạng thái khô Khối lượng riêng của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke xi măng pooc lăng và dạng phụ gia pha vào Trong clanhke xi măng pooc lăng, hàm lượng khoáng C3A và C4AF có khối lượng riêng lớn, do đó khi hàm lượng của chúng càng lớn thì khối lượng riêng ( γ a ) của xi măng càng cao Xi măng pooc lăng thông thường có khối lượng riêng γ a = 3,0 ÷ 3,2 g / cm 3 , xi măng pooc lăng xỉ và xi măng pooc lăng puzolan thường có γ a = 2,7 ÷ 2,9 g/ cm 3

Khối lượng thể tích đổ đống ( γ o ) của xi măng là khối lượng của một đơn vị thể tích xi măng ở trạng thái đổ đống trong điều kiện thường Khối lượng thể tích đổ đống phụ thuộc vào loại xi măng, độ nghiền mịn và độ lèn chặt của xi măng Xi măng có hàm lượng khoáng C3A và C4AF càng lớn, γ a càng lớn, đồng thời độ lèn chặt của xi măng càng lớn thì γ o càng cao Khi độ mịn càng cao, khối lượng thể tích của xi măng càng nhỏ Để đặc trưng cho khối lượng thể tích của xi măng pooc lăng thường sử dụng

2 dạng: khối lượng thể tích ở dạng tơi: γ o 0 ÷1100 kg/m 3 khối lượng thể tích ở dạng chặt: γ o 00÷ 1700 kg / m 3

Khối lượng thể tích đổ đống của xi măng thường dùng để tính toán xylô, bunke chứa và bảo quản xi măng Thông thường trong tính toán, khối lượng thể tích đổ đống lấy trung bình bằng 1200 kg/m 3

1.3.2 Lượng nước yêu cầu và độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng

Lượng nước yêu cầu (lượng nước tiêu chuẩn) là lượng nước cần thiết để hyđrat hoá các khoáng của clanker xi măng đảm bảo cho hồ xi măng có độ lưu động cần thiết, tương ứng với lượng nước tiêu chuẩn cho ta hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn Lượng nước yêu cầu của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanker, độ mịn của xi măng và loại phụ gia cho vào khi nghiền clanker xi măng Lượng nước tiêu chuẩn của xi măng được xác định băng dụng cụ kim Vica theo TCVN 6017-2015, lượng nước tiêu chuẩn xi măng PC thường từ 21  29%, và của xi măng PCB thường từ 24  32%.

1.3.3 Thời gian đông kết của xi măng

Sự ổn định thể tích là yếu tố quan trọng trong quá trình đông kết rắn chắc của xi măng Sự thay đổi thể tích do phản ứng trễ của CaO và MgO tự do trong xi măng làm giảm cường độ bê tông, gây nứt rạn, thậm chí phá hủy sản phẩm Do đó, cần kiểm soát chặt chẽ thành phần này trong xi măng để đảm bảo độ ổn định và chất lượng của bê tông.

Quá trình một hỗn hợp xi măng với nước tương đối linh động dần dần đặc lại và có cường độ ban đầu nào đó gọi là quá trình đông kết Thời gian đông kết phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanker, độ nghiền mịn của xi măng, phụ gia trong xi măng, điều kiện môi trường và lượng nước tiêu chuẩn khi đưa vào nhào trộn Thời gian đông kết cũng được xác định bằng dụng cụ Vica theo TCVN 6017 – 2015 Theo tiêu chuẩn Việt

Nam TCVN 2682 – 2020 yêu cầu về thời gian đông kết của xi măng như sau:

- Thời gian bắt đầu đông kết không sớm hơn 45 phút.

- Thời gian kết thúc đông kết không chậm hơn 375 phút.

1.3.4 Cường độ của xi măng pooc lăng

Cường độ của xi măng là độ bền của đá xi măng khi chịu tác động của các lực cơ học mà không bị phá hoại Đây là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng xi măng, là chỉ tiêu để phân loại cho xi măng (mác xi măng) Do vậy người ta đã qui định mác của xi măng là cường độ nén của những mẫu thí nghiệm đã được dưỡng hộ trong môi trường có nhiệt độ 271 0 C và độ ẩm 90 100% Cường độ của xi măng được xác định theo TCVN 6016 – 2011.

1.3.5 Tính ổn định thể tích

Các chất kết dính nói chung và xi măng nói riêng cần phải ổn định thể tích trong trình rắn chắc Xi măng thay đổi thể tích trong quá trình rắn chắc sẽ dẫn đến làm quá suy giảm cường độ, có khi dẫn tới phá hủy sản phẩm Sự thay đổi thể tích trong quá trình rắn chắc hay tính không ổn định thể tích của các loại xi măng có thể xảy ra khi trong xi mãng có chứa hàm lượng CaO tự do và MgO tự do lớn Do CaO tự do và MgO tự do bị hyđrát hóa chậm khi tác dụng với nước kèm theo sự thay đổi thể tích trong sản phẩm có xi măng đã rắn chắc, vì vậy làm xuất hiện ứng suất và có thể phá hoại sản phẩm Đối với xi măng, yêu cầu hàm lượng CaO tự do phụ thuộc vào công nghệ sản xuất, nhưng hàm lượng MgO trong xi măng không lớn hơn 5%.

Sự thay đổi thể tích của đá xi măng còn xảy ra khi sử dụng các sản phẩm vữa hay bê tổng trong môi trường có các hợp chất sunphát Khi đó sẽ xảy ra phản ứng giữa khoáng hyđrô aluminát canxi trong đá xi măng và hợp chất sunphát trong môi trường tạo thành ettringite làm thay đổi thể tích sản phẩm, xuất hiện ứng xuất và giảm cường độ sản phẩm Theo tiêu chuẩn Việt Nam 2682: 2020, độ ổn định thể tích của xi măng được xác định theo phương pháp Lơ Chatelier không lớn hơn 10 mm.

1.3.6 Một số tính chất khác

1.3.6.1 Nhiệt thủy hóa của xi măng

Nhiệt thuỷ hoá của xi măng là nhiệt lượng sinh ra của một đơn vị khối lượng xi măng sinh ra khi thuỷ hoá Nhiệt thuỷ hoá xác định tại một thời điểm nhất định 7 ngày và 28 ngày Nhiệt thuỷ hóa được xác định bằng nhiệt kế theo TCVN 6070 – 2005 Xi măng pooclăng PC có lượng nhiệt thuỷ hoá sau 7 ngày là 80  90 cal/g và sau 28 ngày có thể lên đến 100 cal/g

Lượng nhiệt này sinh ra sẽ làm ảnh hưởng đến việc thi công bê tông, nó thúc đẩy nhanh quá trình đông kết rắn chắc của vữa xi măng, nếu khối bê tông có thể tích lớn thì tính chất này sẽ gây ra nội ứng suất trong khối bê tông đó và sinh ra nứt rạn và phá hủy kết cấu công trình.

1.3.6.2 Độ mịn của xi măng poóclăng Độ nghiền mịn của xi măng ảnh hưởng đến chất lượng xi măng Hạt xi măng càng mịn, tốc độ thuỷ hoá càng nhanh đạt đến triệt để, do đó cường độ xi măng sẽ phát triển nhanh Để đánh giá độ nhỏ của hạt xi măng người ta dùng một đại lượng gọi là tỷ diện tích, đó là tổng diện tích bề mặt các hạt của một đơn vị trọng lượng xi măng

Theo tiêu chuẩn hiện hành, độ mịn xi măng được xác định bằng hai phương pháp chính: phương pháp độ mịn theo sàng 90m và phương pháp độ mịn theo bề mặt riêng (BLAINE).

TCVN 2682 -2020 quy định xi măng PC40 và PC50 độ mịn theo phương pháp

Blaine không đượng nhỏ hơn 2800 cm 2 /g

NGUYÊN, NHIÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG POOC LĂNG .12 2.1 Nguyên vật liệu sản xuất xi măng

Nguyên vật liệu trực tiếp

Đá vôi là nguồn cung cấp chính cho ôxít CaO trong sản xuất clanker xi măng Hàm lượng CaO trong đá vôi thường đạt từ 76-80% Bên cạnh CaO, đá vôi còn chứa các thành phần khác như sắt, đất sét và tạp chất hữu cơ Đặc tính của từng loại đá vôi sẽ quyết định phương pháp sản xuất xi măng phù hợp.

Theo TCVN 6072:2013, yêu cầu kỹ thuật của đá vôi dùng làm nguyên liệu sản xuất xi măng pooc lăng như sau:

Hàm lượng canxi cacbonat (CaCO3)% không nhỏ hơn: 85

Hàm lượng magie cacbonat (MgCO3)% không lớn hơn: 5

Hình 2 1 Đá vôi sản xuất xi măng pooc lăng Đất sét sử dụng để sản xuất clanker xi măng nhằm cung cấp các ôxít SiO2,

Đất sét, đất hoàng thổ, phiến thạch sét đều chứa alumina (Al2O3) và oxit sắt (Fe2O3) Đất sét là loại khoáng kết tủa có hạt nhỏ, dễ tạo thành huyền phù khi trộn với nước Thành phần khoáng chính của đất sét là khoáng Alumô silicat ngậm nước ở dạng đất sét kaolinite, illit, montmorillonit và beidellite.

Al2O3.2SiO2.2H2O Ngoài ra trong đất sét còn có lẫn các hợp chất khác như cát, tạp chất hữu cơ, Fe2O3 và các ôxít kiềm,

Theo TCVN 6071:2013, yêu cầu kỹ thuật của hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu sản xuất xi măng pooc lăng như sau:

Hàm lượng silic dioxit (SiO2)% từ 55 đến 70

Hàm lượng nhôm oxit (Al2O3)% từ 10 đến 24

Hàm lượng silic dioxit (R2O)% không lớn hơn 3

Hàm lượng sỏi sạn dạng quắc tự do không lớn hơn 5%

Sét không lẫn dị vật sắt thép và các vật có hại.

Hình 2 2 Đất sét sản xuất xi măng pooc lăng Phụ gia điều chỉnh: đưa vào hỗn hợp nguyên liệu sản xuất xi măng khi thành phần hóa học của nó không đảm bảo yêu cầu đã định Để tăng hàm lượng SiO2 trong phối liệu thường dùng phụ gia điều chỉnh là cát, trêpen, điatômít Khi hàm lượng sắt trong phối liệu thấp thì dùng xỉ pyrít làm phụ gia điều chỉnh.

Nguyên vật liệu phụ, phụ gia trong sản xuất xi măng pooc lăng

Trong sản xuất clanker còn dùng nguyên liệu gián tiếp đó là các chất phụ gia đưa vào khi nghiền clanker nhằm đích kinh tế và cải thiện mốt số tính chất như thạch cao, phụ gia khoáng hoạt tính ( xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện)

Phụ gia thạch cao: Đây là phụ gia bắt buộc phải đưa vào khi nghiền clanker xi măng, khi đưa vào nghiền cùng clanker, thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ ninh kết và đóng rắn của xi măng Thạch cao có thành phần khoáng chủ yếu là

CaSO4.2H2O, ngoài ra còn có các chất khác với hàm lượng nhỏ Màu sắc của đá thạch cao phụ thuộc vào lượng tạp chất lẫn trong nó, thông thường đá thạch cao thường có màu trắng đục, có ố vàng và mềm hơn đá vôi Thạch cao sử dụng trong công nghiệp xi măng có thể là thạch cao thiên nhiên hay nhân tạo Yêu cầu kĩ thuật của thạch cao dùng để sản xuất xi măng đưa ra theo TCVN 6260:2020.

Phụ gia khoáng hoạt tính: Là loại phụ gia có thể kết hợp với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thường qua các phản ứng silicát ngậm nước làm tăng khả năng chịu lực và độ bền trong môi trường nước cho sản phẩm Phụ gia hoạt tính gồm có hai loại : Loại có nguồn gốc tự nhiên như khoáng puzơlan, trêpen, điatômíc, bazan, bọt núi lửa, tro núi lửa, Loại có nguồn gốc nhân tạo bao gồm các phế thải công nghiệp như tro xỉ bazơ

(thải phẩm của nhà máy thép), tro xỉ axít (thải phẩm của nhà máy nhiệt điện nồi hơi ), tro trấu, gạch đất sét non lửa.

Phụ gia đầy: Là loại phụ gia không có khả năng kết hợp với vôi ở nhiệt độ thường, nhưng ở môi trường hơi nước bão hoà và có nhiệt độ áp suất cao chúng có khả năng kết hợp với Ca(OH)2 theo các phản ứng silicát nâng cao khả năng chịu lực và rắn chắc cho sản phẩm, phụ gia đầy thường là cát thạch anh và đá vôi nghiền mịn Trong xi măng loại phụ gia đầy không vượt quá 20% so với khối lượng clanker.

Phụ gia cải thiện tính chất đặc biệt cho chất kết dính: Các phụ gia này có khả năng tăng độ bền nhiệt, bền kiềm và bền axít cho chất kết dính Các chất loại này thường là các vật liệu chịu nhiệt, chịu axít, chịu kiềm có trong tự nhiên hoặc nhân tạo.

Phụ gia hoạt tính bề mặt: Loại phụ gia này có khả năng hoạt tính bề mặt cao, khi chất kết dính thuỷ hoá chúng sẽ tạo thành một màng mỏng trên bề mặt hạt chất kết dính làm thay đổi trạng thái bề mặt hạt chất kết dính khi thấm nước, giảm ma sát trượt tăng độ dẻo của hỗn hợp nên nên thường được gọi là các chất phụ gia tăng dẻo hay phụ gia siêu dẻo Một số phụ gia thuộc loại này là bã rượu sunfit, nước thải bã giấy, các loại axít béo tổng hợp.

Phụ gia nhằm cải thiện một số đặc tính của chất kết dính, cụ thể: phụ gia tăng thời gian đông kết hoặc làm chậm quá trình này; phụ gia gây mầm tinh thể thúc đẩy quá trình kết tinh rắn chắc của chất kết dính.

Phụ gia công nghệ: Để nâng cao hiệu suất của thiết bị công nghệ như : phụ gia thúc đẩy quá trình tạo khoáng trong lò nung xi măng, phụ gia trợ nghiền nâng cao hiệu suất nghiền clanker xi măng, phụ gia kéo dài thời gian bảo quản xi măng.

Nhiên liệu sản xuất xi măng

Nhiên liệu để sản xuất xi măng chủ yếu sử dụng để nung luyện clanker Nhiên liệu thường dùng là rắn, lỏng hoặc khí Nhiên liệu khí sử dụng thường là khí thiên nhiên có nhiệt trị từ 80009000 kCal/kg Nhiên liệu lỏng thường dùng là dầu DO có nhiệt trị từ 800011000 kCal/kg Nhiên liệu rắn sử dụng là than, đây cũng là nhiên liệu để nung clanker phổ biến trong sản xuất xi măng ở nưóc ta Đối với lò quay thường sử dụng nhiên liệu rắn là than cám, nhiệt trị của than cao 5500 6500 kCal/kg.

Hiện nay nước ta thường sử dụng nhiên liệu rắn là than, việc dùng than để sản xuất xi măng có những ưu điểm và nhược điểm như sau: Ưu điểm:

- Than là loại nhiên liệu được sử dụng rộng rãi, có giá thành rẻ hơn dầu, trữ lượng lớn và phân bố rộng rãi.

- Than dùng để đốt ở buồng phân hủy đá vôi, lò nung clinhke và thiết bị sấy.

- Cần phải tiến hành sàng tuyển, phân loại các loại than để đánh giá hàm lượng tro, độ ẩm, hàm lượng chất bốc

- Cần phải nghiền mịn than đạt theo yêu cầu.

Tro than có ảnh hưởng tới chất lượng clanke. Độ mịn của than nghiền phụ thuộc vào loại than Than có hàm lượng chất bốc thấp, khó bắt lửa thì cần phải nghiền mịn than hơn Khi than có nhiệt trị thấp, nhiệt tiêu thụ riêng cho quá trình nung clanker tăng lên, làm giảm năng suất riêng của lò.

PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG POOC LĂNG

Phương pháp sản xuất

Đối với các nhà máy sản xuất xi măng việc lựa chọn dây chuyền sản xuất là hết sức quan trọng, nó quyết định đến phương pháp sản xuất cũng như chất lượng sản phẩm Việc lựa chọn dây chuyền sản xuất phải căn cứ vào tính chất của nguyên nhiên liệu, vào khả năng kinh tế kỹ thuật của đất nước và công suất yêu cầu của nhà máy.

Nếu lựa chọn được dây chuyền sản xuất hợp lý cho phép nâng cao chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh tế Hiện nay ta đang có 3 phương pháp sản xuất xi măng đó là phương pháp ướt, phương pháp khô và phương pháp liên hợp.

3.1.1 Phương pháp ướt sản xuất xi măng

Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu với nước

- Độ đồng nhất của phối liệu cao

- Tiêu tốn nhiên liệu khi nung lớn ( 1400-1700 kcal/kg ).

- Kích thước lò nung dài và diện tích xây dựng lớn.

- Lò hoạt động kém ổn định.

3.1.2 Phương pháp khô sản xuất xi măng

Là phương pháp nghiền và trộn nguyên liệu ở dạng khô, vì vậy nguyên liệu khó nghiền mịn, độ đồng nhất của phối liệu không cao bằng phương pháp ướt

- Tiêu tốn nhiên liệu nung thấp (750-1200 kcal/kg ).

- Kích thước lò nung ngắn, mức độ tự động hóa cao.

- Năng suất cao, lò hoạt động ổn đinh.

- Giảm lượng khí thải lò nung.

- Độ đồng nhất của hỗn hợp phối liệu kém hơn phương pháp ướt

- Nguyên vật liệu khó nghiền mịn

- Hệ thống trao đổi nhiệt, hệ thống làm sạch bụi phức tạp.

Là phương pháp trung gian giữa phương pháp ướt và phương pháp khô Khi sử dụng phương phương pháp ướt thì bùn phối liệu được khử nước trong thiết bị lọc chân không hay máy ép lọc đến khi đạt độ ẩm 12 -15%, sau đó đưa vào tạo hạt trong thiết bị tạo hạt Nếu hỗn hợp nguyên liệu sản xuất theo phương pháp khô thì phải làm ẩm phối liệu đến độ ẩm 12 -15% khi tạp hạt Lò nung phương pháp liên hợp là lò đứng, lò quay có kích thước canxinato và phối liệu vào lò ở dạng hạt.

Việc lựa chọn phương pháp sản xuất xi măng phải căn cứ vào tính chất của nguyên liệu, vào khả năng kinh tế kỹ thuật của đất nước và công suất yêu cầu của nhà máy

Việc tăng công suất nhà máy có tác dụng làm giảm tiêu hao năng lượng cho một đơn vị sản phẩm và đồng thời làm tăng năng suất lao động Hiệu quả kinh tế lớn nhất của việc tăng công suất nhà máy thể hiện rõ nhất trong trường hợp số dây chuyền công nghệ ít nhất (chỉ có hai đến ba dây chuyền), đồng nghĩa với việc các thiết bị gia công có công suất lớn.

Trong 3 phương pháp trên, phương pháp khô có hiệu quả kinh tế lớn khi nguyên vật liệu có độ ẩm nhỏ ( W = 10 -15%), độ đồng nhất cao, điều kiện kỹ thuật tiên tiến và yêu cầu công suất nhà máy lớn Kích thước lò ngắn, mức độ tự động hóa cao Khi sản xuất xi măng theo phương pháp khô thì thể tích khí cháy nhỏ hơn 35-40% so với phương pháp ướt khi năng suất lò như nhau, do đó giá thành làm sạch khói lò giảm, khả năng sử dụng nhiệt của khí thải để sấy nguyên liệu lớn hơn, làm giảm tiêu tốn nhiệt để dùng sản xuất clanker.

Lựa chọn công nghệ sản xuất

Ngày nay với một sản phẩm được sản xuất đòi hỏi phải có chất lượng cao và ổn định.

Bên cạnh đó thì nhà máy sản xuất ra nó phải có một công nghệ hiện đại, đảm bảo chất lượng của sản phẩm Bên cạnh đó vấn đề về môi trường cũng được quan tâm, chính vì vậy dựa vào điều kiện kinh tế của đất nước và đặc điểm của các phương pháp sản xuất ở trên, vào đặc điểm của nguồn cung cấp nguyên nhiên liệu ta chọn “ phương pháp khô với công nghệ lò quay sản xuất clanker xi măng poóclăng” Với trình độ khoa học kỹ thuật hiện đại ngày nay, hệ thống máy móc và thiết bị đã đáp ứng được yêu cầu về độ mịn, độ đồng nhất của phối liệu trước khi đem đi nung luyện (khắc phục được nhược điểm tồn tại của phương pháp khô), đồng thời làm tăng chất lượng cũng như sản lượng dẫn đến hạ giá thành sản phẩm.

Quy trình công nghệ

Sản xuất xi măng được chia thành 03 phân xưởng chính theo 3 công đoạn sản xuất tách rời nhưng kế tiếp nhau Các công đoạn đó là : công đoạn chuẩn bị liệu, công đoạn nung clanker và công đoạn nghiền, đóng bao xi măng Mỗi công đoạn sản xuất chính được thực hiện theo một dây chuyền sản xuất liên động Sản phẩm của mỗi công đoạn phía trước là nguyên liệu đầu vào của công đoạn tiếp theo.

3.3.1 Công đoạn chuẩn bị phối liệu:

Tính từ nơi bắt đầu đưa nguyên liệu ban đầu ( đá vôi, đất sét, phụ gia điều chỉnh, phụ gia khoáng hóa) vào nhà máy tới si lô phối liệu đã được đồng nhất.

Sản phẩm cuối cùng của công đoạn chuẩn bị liệu là bột phối liệu đã được đồng nhất và là đầu vào của công đoạn nung clanker và bột than mịn là nhiên liệu cấp cho lò nung Bột phối liệu phải đảm bảo đồng nhất, có các hệ số chế tạo ( KH, n, p) theo tính toán, có độ mịn nhỏ hơn 10 % tính theo lượng còn lại trên sàng có kích thước mắt sàng 0,08 mm Bột than mịn cũng phải đảm bảo đồng nhất và có độ mịn nhỏ hơn 5 % tính theo lượng còn lại trên sàng 0,08 mm

Công đoạn này gồm 3 công đoạn nhỏ sau đây: Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu

( chuẩn bị đá vôi, chuẩn bị đất sét và phụ gia); Công đoạn nghiền phối liệu và đồng nhất; Công đoạn chuẩn bị bột than. a Công đoạn chuẩn bị nguyên liệu

Khi nghiền hỗn hợp nguyên liệu trong máy nghiền bi, các cấu tử nguyên liệu đá vôi, đất sét, phụ gia có kích thước bé, càng gần bằng nhau thì khả năng nghiền mịn và đồng nhất càng tốt Vì vậy nhiệm vụ của công đoạn này là gia công sơ bộ đá vôi, đất sét và các loại phụ gia đến kích thước theo yêu cầu, vận chuyển vào kho đồng nhất sơ bộ và cung cấp cho công đoạn nghiền phối liệu.

Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đá vôi: Đá vôi được vận chuyển về nhà máy có kích thước  1500 mm, được đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm để chuyển đến máy đập búa Tại máy đập búa, đá vôi được đập nhỏ tới kích thước  25 mm Ra khỏi máy đập búa, đá vôi được các băng tải cao su vận chuyển đến máy rải liệu Máy rải liệu được đặt trong kho đồng nhất sơ bộ đá vôi có nhiệm vụ rải đá thành nhiều lớp ( theo thiết kế đá vôi được rải theo kho dài).

Sau khi được đồng nhất sơ bộ, đá vôi được cầu dỡ liệu lấy ra khỏi kho ( hệ thống cầu dỡ liệu thiết kế có cân định lượng đi kèm) đổ vào băng tải chung đến máy nghiền sấy liên hợp.

Chuẩn bị đất sét gồm các bước: khai thác đất sét với kích thước hạt ≤ 300 mm, đưa đến nhà máy đổ vào phễu tiếp liệu của băng tải tấm chuyển đến máy cán trục Tại đây, đất sét được đập nhỏ đến kích thước ≤ 25 mm Sau khi rời máy cán trục, đất sét được băng tải cao su chuyển đến máy rải liệu trong kho đồng nhất sơ bộ để rải thành nhiều lớp dọc theo kho dài.

Nhiệm vụ của công đoạn này là nghiền mịn phối liệu ( phối liệu đã được định lượng theo một tỷ lệ chính xác), đưa vào si lô và đồng nhất phối liệu phục vụ cho công đoạn nung clanker

Sau khi nguyên liệu được định lượng theo tỷ lệ nhất định theo đơn phối liệu nhờ các cân băng và xuống băng tải chung Tỷ lệ phối liệu được điều khiển tự động thông qua việc điều chỉnh năng suất của các cân băng căn cứ vào kết quả phân tích nhanh thành phần hóa học của nguyên liệu đầu vào và bột phối liệu sau khi nghiền.

Băng tải chung đưa phối liệu đến máy nghiền sấy liên hợp, băng tải này có thể chạy đảo chiều để đưa hỗn hợp nguyên liệu ra ngoài trong trường hợp sự cố hoặc vì lý do đặc biệt.

Máy nghiền sấy liên hợp thực hiện hai chức năng chính là sấy khô và nghiền nguyên liệu ẩm và thô thành bột mịn Sản phẩm thu được là bột phối liệu với kích thước hạt không đồng đều, được vận chuyển lên tháp phân ly nhờ áp lực khí Sự chênh lệch áp suất giữa đầu ra của máy nghiền và đầu vào của tháp phân ly đảm bảo quá trình này được thực hiện hiệu quả, thường tạo ra bởi quạt hút áp lực cao.

Tại máy phân ly, bột liệu được tách thành 2 loại:

Loại hạt thô có kích thước lớn hơn 90  m được tách ra khỏi dòng khí và đưa xuống máy nghiền để nghiền lại nhờ máng khí động vận chuyển bột thô.

Bột siêu mịn có kích thước nhỏ hơn 90  m được tách khỏi luồng khí tại các cyclone bên ngoài của máy phân ly, sau đó đi vào máng khí động, gầu nâng và tiếp tục qua máng khí động đổ vào silo chứa bột.

Khí nóng cung cấp cho máy nghiền sấy liên hợp được lấy từ hệ thống tháp trao đổi nhiệt cyclon của lò nung có nhiệt độ 350 – 370 0 C nhờ quạt chịu nhiệt độ cao.

TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG

Các số liệu ban đầu để thiết kế:

Thành phần hóa học của nguyên vật liệu sử dụng đưa ra trong bảng 4.1

Bảng 4 1a.Thành phần hóa nguyên vật liệu

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO R 2 O SO 3 MKN Tổng Đá vôi 4,45 1,11 0,66 51,32 1,23 0,38 0,11 40,42 99,68 Đất sét 67,22 14,65 2,13 0,71 0,1 0,72 1,01 12,86 99,4

Nhiên liệu chính: Than cám Quảng Ninh có thành phần hoá như sau

Bảng 4 1b Thành phần hóa nhiên liệu

Bước 1, Chuyển thành phần hóa học của các nguyên vật liệu về 100%,

Nguyên liệu dựng cho sản xuất Clanhke gồm 3 cấu tử:

Tính hệ số chuyển đổi Ri:

Ri: hệ số chuyển đổi của cấu tử i,

 i : Tổng hàm lượng các ôxít của cấu tử thứ i trong bảng 1.1

Ta có : - Với đá vôi: Rđv = 99,68 1 x 100 = 1,0032

Chuyển thành phần hóa học của các cấu tử về 100%: nhân hàm lượng từng ôxít của cấu tử i với hệ số chuyển đổi Ri, đưa ra trong bảng 4.2

Bảng 4 2 Thành phần hóa quy về 100%

Thành phần SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO R 2 O SO 3 MKN Tổng Đá vôi 4,46 1,11 0,66 51,48 1,23 0,38 0,11 40,57 100 Đất sét 67,63 14,74 2,14 0,71 0,1 0,72 1,02 12,94 100

Bước 2: Chuyển thành phần hóa của nguyên liệu chưa nung về nguyên liệu đã nung,

Từ bảng số liệu của bảng thành phần hóa học (đã quy về 100%) chuyển về thành phần hóa học của nguyên vật liệu đã nung bằng cách nhân thành phần hóa của cấu tử thứ i chưa nung với hệ số Ki củanó:

K i = 100 100− MKN i i: là cấu tử thứ i trong bảng thành phần nguyên liệu,

Nhân lần lượt thành phần hóa học của các loại nguyên vật liệu chưa nung (bảng 4.2) với hệ số K tương ứng của nguyên vật liệu ta có thành phần nguyên liệu đã nung trong bảng 4.3

Bảng 4 3 Thành phần nguyên vật liệu đã nung

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO R 2 O SO 3 Đá vôi 7,5 1,87 1,11 86,62 2,07 0,64 0,19 100 Đất sét 77,68 16,93 2,46 0,82 0,11 0,83 1,17 100

Bước 3: Thành phần hóa học của than cám Quảng Ninh

Từ bảng 4.1.b ta có bảng thành phần hóa học của than cám Quảng Nimh

Vậy nhiên liệu ở chế độ làm việc chọn W lv = 1% (chọn độ ẩm làm việc W lv =1,00% là độ ẩm than sau khi nghiền mịn)

Nhân lần lượt các thành phần với hệ số sử dụng của than : Ksd = 100−7,5 100−1 =1,0703

Bảng 4 4 Thành phần làm việc của than cám Quảng Ninh

Nhiên liệu C lv H lv S lv O lv N lv A lv W lv Tổn g

Từ thành phần hóa học của than (bảng 4.4) nhiệt trị của than làm việc tính theo công thức thực nghiệm của Mendeleep :

Qc lv = 81C lv + 300H lv – 26(O lv - S lv )

Qth lv= Qc lv – 6(9H lv + W lv ) = 6506,51– 6(9 1,09 + 1) = 6441,65 (Kcal/kg)

Bước 4, Tính hàm lượng tro lẫn:

Nhiên liệu là than cám Quảng Ninh có:

Hàm lượng tro lẫn trong clanhke được tính theo công thức:

(1) q- Hàm lượng tro lẫn trong clanhke, %,

B- Mức độ lẫn tro trong clanhke so với tổng lượng tro than, % , Theo đề bài B = 90%

P- Lượng than tiêu tốn để nung 1 kg clanhke (%),

Qtt: Lượng nhiệt tiêu tốn để tạo ra l kg clanhke, kcal/kgclanhke,

+ Lượng than tiêu tốn P = = 0,1195(kg than/kg clanhke),

Thay vào công thức (1), tính được hàm lượng tro than lẫn trong clanhke là:

Bước 5, Tính thành phần phối liệu nung clanhke xi măng

Chọn hệ số KH và n:

Kí hiệu các ôxít của nguyên liệu, phối liệu và clanhke như trong bảng 4.5

Bảng 4 5 Ký hiệu các oxit của các cấu tử

Thành phần hoá Clanhke Phối liệu Đá vôi

Gọi: x là phần khối lượng của cấu tử đá vôi, y là phần khối lượng của cấu tử đá sét, z là phần khối lượng của cấu tử quặng sắt

Vì đây là bài toán có lẫn tro nên x, y, z là thành phần clanhke, vì thế kết hợp với lượng tro than đọng lại q tạo nên 100%,

Thành phần các ôxít trong clanhke được tính như sau:

Thế các giá trị trên vào công thức của các hệ số bài toán 3 cấu tử ta tính được

Tìm x , y , z ta giải hệ phương trình sau:

Trong đó các hệ số trong các phương trình được xác định như sau: a1 = (2,8KHS 1 + 1,65A 1+ 0,35F 1) – C1

Ci, Si, Ai, Fi: là hàm lượng C, S, A, F của cấu tử i (đá, đất, quặng sắt và than) đã nung (bảng 4.3).

Thay các giá trị trên vào hệ phương trình (2) và giải ta được:

Giải hệ phương trình ta được: x, y, z: là thành phần % của cấu tử đá vôi, đất sét và quằng sắt trong clanhke

Giải hệ phương trình ta được: { xt,26 y,78 z=5,22

Vậy trong clanhke sẽ có:

74,26% cấu tử đá vôi đã nung.

18,78% cấu tử đá sét đã nung.

5,22% cấu tử quặng sắt đã nung

Kết hợp với 1,74% tro than

Bước 6 Lập bảng thành phần hóa của các cấu tử trong Clanhke và phối liệu:

Nhân hàm lượng của các cấu tử nguyên vật liệu đã nung trong clanhke tính toán với thành phần hóa học tương ứng của từng cấu tử đã nung (bảng 4.3) Ta được thành phần hóa học của clanhke đưa ra trong bảng 4.6

Bảng 4 6 Thành phần hóa học của clanhke

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO R 2 O SO 3 Tổng Đá vôi 5,57 1,39 0,82 64,33 1,54 0,47 0,14 74,26 Đất sét 14,59 3,18 0,46 0,15 0,02 0,16 0,22 18,78

Để tính toán khối lượng nguyên liệu thành phần phối liệu quy về dạng phối liệu chưa nung khi sản xuất 100 phần khối lượng clanhke, cần sử dụng hệ số Ki theo công thức: K i = 100 / (100 - MKN)

X o = x.100 100−MKN đávôi = 74,26.K 1 = 124,95 phần khối lượng.

Tổng hàm lượng nguyên liệu trong phối liệu = Xo+ Yo+ Zo = 151,88 phần khối lượng

Quy về 100% ta có hàm lượng % của các cấu tử trong phối liệu: Xo+Yo+Zo100.

X o +Y o +Z o % 5,36.100151,88 = 3,53 %Như vậy trong phối liệu calnhke chưa nung có:

+ 14,20% cấu tử đất sét + 3,53% cấu tử quặng sắt

Lập bảng thành phần phối liệu: Nhân lần lượt Xo,Yo,Zo với các thành phần hóa của đá vôi, quặng sắt và đất sét chưa nung (Bảng 4.2) ta có kết quả đưa ra ở bảng

Bảng 4 7 Thành phần hóa của phối liệu khô(W=0)

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO R 2 O SO 3 MKN Tổng Đá vôi 3,67 0,91 0,54 42,35 1,01 0,31 0,09 33,38 82,27 Đất sét 9,61 2,09 0,30 0,10 0,01 0,10 0,14 1,84 14,20

Hệ số tiêu hao nguyên liệu H để nung 1 khối lượng clanhke:

100− 35,31 =1,52 q: Hàm lượng tro lẫn trong clanhke, (%).

MKNPL: lượng mất khi nung của phối liệu (Bảng 4.7).

Bước 7 Kiểm tra thành phần khoáng của Clanhke, kiểm tra các hệ số đã lựa chọn theo thành phần hóa và thành phần khoáng của Clanhke.

- Kiểm tra các hệ số lựa chọn:

+ Hệ số bão hòa vôi:

KH Sai số của KH = [(0,88-0,88)/0,88].100 = 0%

 p Kết quả kiểm tra các hệ số của clanhke cho thấy: sai số cho phép của KH, n lựa chọn

Ngày đăng: 10/11/2023, 00:30

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2. 1. Đá vôi sản xuất xi măng pooc lăng - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 2. 1. Đá vôi sản xuất xi măng pooc lăng (Trang 20)
Hình 2. 2. Đất sét sản xuất xi măng pooc lăng - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 2. 2. Đất sét sản xuất xi măng pooc lăng (Trang 21)
Bảng 4. 1a.Thành phần hóa nguyên vật liệu - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 4. 1a.Thành phần hóa nguyên vật liệu (Trang 33)
Bảng 4. 2. Thành phần hóa quy về 100% - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 4. 2. Thành phần hóa quy về 100% (Trang 34)
Bảng 4. 3. Thành phần nguyên vật liệu đã nung - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 4. 3. Thành phần nguyên vật liệu đã nung (Trang 35)
Bảng 4. 5. Ký hiệu các oxit của các cấu tử - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 4. 5. Ký hiệu các oxit của các cấu tử (Trang 37)
Bảng 4. 6. Thành phần hóa học của clanhke - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 4. 6. Thành phần hóa học của clanhke (Trang 39)
Bảng 4. 7. Thành phần hóa của phối liệu khô(W=0) - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 4. 7. Thành phần hóa của phối liệu khô(W=0) (Trang 41)
Bảng 5. 1. Chế độ làm việc của nhà máy - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Bảng 5. 1. Chế độ làm việc của nhà máy (Trang 45)
5.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
5.2. Sơ đồ dây chuyền công nghệ (Trang 46)
Hình 5. 2. Dây chuyền công nghệ phân xưởng nung - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 5. 2. Dây chuyền công nghệ phân xưởng nung (Trang 47)
Hình 5. 3. Dây chuyền công nghệ phân xưởng nghiền và đóng bao - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 5. 3. Dây chuyền công nghệ phân xưởng nghiền và đóng bao (Trang 48)
Hình 5. 4. Mặt cắt ngang kho đá vôi - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 5. 4. Mặt cắt ngang kho đá vôi (Trang 74)
Hình 5. 5. Mặt cắt ngang kho đất sét - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 5. 5. Mặt cắt ngang kho đất sét (Trang 75)
Hình 5. 6. Mặt cắt ngang quặng sắt - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 5. 6. Mặt cắt ngang quặng sắt (Trang 77)
Hình 5. 7. Silo chứa bột phối liệu - Đồ án chất kết dính: Thiết kế phân xưởng chuẩn bị hỗn hợp phối liệu của nhà máy sản xuất xi măng póoc lăng theo công nghệ lò quay phương pháp khô, Công suất thiết kế: 4000 tấn clanhke ngày đêm
Hình 5. 7. Silo chứa bột phối liệu (Trang 78)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w