Thiết kế dây chuyền sản xuất xi măng 1.6 triệu tấn trên năm

Thiết kế dây chuyền sản xuất clanker 1.6 triệu tấn trên năm. Cung cấp sơ đồ dây chuyền công nghệ, bài toán phối liệu, quá trình nung luyện, nghiền clanker thành xi măng.

LỜI NÓI ĐẦU

Khi nhắc đến ngành xây dựng, đa số mỗi người trong chúng ta thường nghĩ đếnngay một loại vật liệu được xem như là “vật bất ly thân” trong hầu hết các côngtrình trên thế giới đó là xi măng Vậy xi măng là gì và tầm quan trọng của nó nhưthế nào?

Xi măng(từ tiếng Pháp: ciment) là một loạichất kết dính thủy lực, đượcdùng làm vật liệu xây dựng Xi măng được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker,thạch cao thiên nhiên và phụ gia Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra cácphản ứngthủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng Tiếp đó, do sự hình thànhcủa cácsản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầuquá trình ninh kết sau đó là quátrình hóa cứng để cuối cùng nhận được một dạng vật liệu cócường độvà độ ổnđịnh nhất định Công dụng quan trọng nhất của xi măng chính là sản xuất vữa vàbêtông, chất kết dính của cáckết tủatự nhiên hoặc nhân tạo để hình thành nên vậtliệu xây dựng vững chắc, chịu được tác động thường thấy của môi trường.

Bên cạnh những giá trị của bản thân nó mang lại, sản xuất xi măng là một trongnhững ngành công nghiệp nặng có ảnh hưởng lớn đến sự phát triển kinh tế quốc tếtoàn cầu Việc đi trước đón đầu những công nghệ mới và đưa vào sản xuất xi măngthay thế những công nghệ cũ đã làm tăng số lượng và chất lượng sử dụng xi măng.Sản lượng xi măng trên thế giới ướt đạt hơn 5 tỉ tấn mỗi năm

Tại Việt Nam, trong những năm gần đây, với sự phát triển của cơ sỏ vật chất hạtầng Ngành công nghiệp sản xuất xi măng được chú ý đầu tư phát triển mạnh mẽ.Ngành công nghiệp xi măng Việt Nam hiện nay đã có khoảng 14 nhà máy xi mănglò quay với tổng công suất thiết kế là 21,5 triệu tấn/năm, 55 cơ sở xi măng lò đứng,lò quay chuyển đổi tổng công suất thiết kế 6 triệu tấn/năm, khoảng 18 triệu tấn ximăng được sản xuất từ nguồn clinker trong nước (ứng với 14,41 triệu tấn clinker).

Trong khu vực Đông Nam Á, Việt Nam là một trong những nước mạnh về sảnxuất và xuất khẩu xi măng Tuy nhiên, so với nước láng giềng Trung Quốc thìlượng xi măng xuất khẩu của ta chỉ đạt 0.64% (số liệu năm 2015) Đây là con sốquá khiêm tốn Trong tương lai, với chính sách mới của thủ tướng chính phủ ta hivọng rằng Việt Nam sẽ trở thành một quốc gia mạnh về sản xuất xi măng không chỉtrong khu vực mà trên toàn thế giới.

Để làm được điều đó, việc thay đổi những công nghệ và thiết bị không cònphù hợp là quá cần thiết Thay vào đó là những máy moc hiện đại và có khả năng cơgiới hóa, hiện đại hóa cao Đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng về chất lượng xi măngtrong nước và thế giới

Và dưới đây là bản thuyết minh đồ án thiết kế nhà máy sản xuất xi măng vớicông suất 1.600.000 tấn clanke/năm, nhiệm vụ cá nhân thiết kế phân xưởng nungclanhke theo công nghệ lò quay, phương pháp khô

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT CHUNG

1.1 Giới thiệu về công nghiệp sản xuất xi măng trong nước và trên thế giới1.1.1 Trong nước

Tại Việt Nam, công nghiệp sản xuất xi măng bắt đầu hình thành với việc xâydựng nhà máy xi măng lò đứng đầu tiên tại Hải Phòng (thời Pháp thuộc năm 1899)và nhiều dây chuyền sản sản xuất xi măng tiếp tục được xây dựng Sau khi hòa bìnhlập lại năm 1954, các nước XHCN giúp ta khôi phục tái tạo nhà máy xi măng HảiPhòng thêm 6 dây chuyền lò quay phương pháp ướt với thiết bị của F.S Smidth(Đan Mạch) và công nghệ của Rumani cung cấp Ở miền nam năm 1964, nhà máyxi măng Hà Tiên được xây dựng với hai lò quay phương pháp ướt do hãng Venot-pic của Pháp cung cấp Từ năm 1975, nước nhà thông nhất, để đáp ứng nhu cầu táithiết và phát triển đất nước, Đảng và nhà nước đã quyết định xây dựng thêm các nhàmáy xi măng mới với công suất lớn như: XM Bỉm Sơn (1,2 triệu tấn/ năm), XMHoàng Thạch (1,1 triệu tấn/ năm) Với công cuộc đổi mới (từ năm 1986) nền kinhtế, đất nước có những bước phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng, nhu cầu xây dựngtăng, các nhà máy XM Chinfon(Hải Phòng 1,4 triệu tấn/ năm), XM Nghi Sơn(Thanh Hóa 2,15 triệu tấn/ năm), XM Bút Sơn (Hà Nam 1,4 triệu tấn/ năm) Sựphát triển của ngành công nghiệp xi măng Việt Nam đã tạm thời đáp ứng nhu cầutiêu thụ và bình ổn được thị trường xi măng trong nước.

1.1.2 Trên thế giới

Những tiến bộ về công nghệ đang sản xuất xi măng trên thế giới chú ý như:

- Tháp trao đổi nhiệt, từ tháp trao đổi nhiệt 4 tầng với nhiệt độ khí thải thoát rakhỏi tháp lên tới 4000C đã cải tiến lên thành 5 - 6 tầng, nhiệt độ khí thải khoảng3000C Điều đó làm giảm đáng kể nhiệt tiêu tốn riêng cho 1 kg clanhke từ 3268kJxuống còn 2800 - 3000kJ, tăng năng suất lò lên đến 2,4 lần.

- Lò nung, từ công suất 4000 tấn clanhke/ngày lên 10.000 tấn clanhke/ngàyvới thiết bị làm nguội clanhke được cải tiến đã giảm nhiệt độ clanhke từ trên 2000Cxuống còn dưới 1000C.

- Hệ thống buồng phân hủy đá vôi, kết hợp với việc sử dụng khí nóng từ hệthống làm nguội clanhke đã làm giảm đáng kể việc tiêu tốn nhiên liệu, giảm kíchthước lò nung và chi phí vận hành của cả hệ thống.

- Sử dụng các thiết bị nghiền đứng, cán sơ bộ, máy nghiền Horomill đểnghiền phối liệu, nghiền than, và nghiền xi măng đã tăng công suất lên giới hạn màmáy nghiền bi chưa thể đáp ứng được.

- Đáp ứng yêu cầu về bảo vệ môi trường bằng cách sử dụng các hệ thống thiếtbị thu hồi bụi và xử lý khí thải có hiệu suất thu hồi cao đạt trên 99,9 % đảm bảohàm lượng bụi thoát ra theo khí thải thấp hơn 30 mg/1Nm3 và có độ an toàn cao.

- Công nghệ giám sát và điều khiển tự động quá trình sản xuất đã đạt đến trìnhđộ cao và có chi phí thấp nhiều hơn so với trước, được áp dụng triệt để làm tăngnăng suất cũng như tính ổn định cao.

Sử dụng nhiệt dư thừa của khí thải lò nung clanhke để bổ sung cho tổ máy phátđiện sử dụng hơi nước có khả năng cung cấp tới 40 % sản lượng tiêu thụ của nhàmáy.

1.2 Dự báo về năng lực cung cấp và nhu cầu sử dụng xi măng trong nước trongthời gian tới

Xi măng là một trong những ngành công nghiệp được hình thành sớm nhất ởnước ta (cùng với các ngành than, dệt, đường sắt) Trong những năm qua ngành ximăng công nghiệp đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế,trung bình từ 10% - 12% GDP

Dự báo nhu cầu đến năm 2030 của Bộ Xây dựng:

- Sự phát triển với tốc độ cao của nền kinh tế kéo theo nhu cầu tiêu thụ ximăng cũng tăng lên so với dự báo được phê duyệt trong quy hoạch Bộ Xây dựng đãđưa ra dự báo nhu cầu xi măng đến năm 2020 trên cơ sở bổ sung thêm các thông tinvề phát triển kinh tế đất nước, tốc độ tăng trưởng tiêu thụ xi măng các năm qua vàđặc điểm phân bố không đều nguồn nguyên liệu để sản xuất xi măng công nghiệpnên tồn tại sự mất cân đối giữa các vùng phát triển sản xuất xi măng với khu vực thịtrường tiêu thụ Dự báo đến năm 2020 thì nhu cầu tiêu thụ xi măng trong nước từ 93÷ 95 triệu tấn, năm 2030 từ 113 ÷ 115 triệu tấn.

- Căn cứ từ thực tiễn trên Bộ Xây dựng cho rằng đầu tư phát triển xi măng cầncó hệ số an toàn với năng lực cung cấp xi măng cao hơn khoảng 10% so với tínhtoán nhu cầu xi măng.

Với tốc độ tăng trưởng nhu cầu tiêu thụ xi măng và tiến độ triển khai đầu tư cácdự án Bộ Xây dựng đã xem xét và trình bổ sung vào quy hoạch 17 dự án xi măngcông nghiệp với tổng công suất khoảng 16,44 triệu tấn xi măng; xem xét đề nghịtăng công suất của 4 dự án xi măng với tổng công suất từ 4 triệu tấn lên 7,15 triệutấn; xem xét bổ sung vào quy hoạch thêm 10 dự án với tổng công suất 13,65 triệutấn Khả năng huy động công suất thực tế trong các năm tiếp theo phụ thuộc rất lớnvào tiến độ triển khai các dự án, trên thực tế các dự án xi măng đều chậm tiến độ,nguyên nhân chủ yếu:

- Rào cản ra nhập ngành cao, do nhu cầu vốn thực hiện một dự án xi măng rấtlớn đặc biệt trong thời gian tới chủ trương của Bộ Xây dựng là ưu tiên đầu tư cácnhà máy có công suất lớn, công nghệ hiện đại (với công suất từ 5.000 tấn Clanhker/ngày thì tổng mức đầu tư tối thiểu từ 2.500 tỷ đồng trở lên) Trong khi đó khả năngcác ngân hàng trong nước chấp thuận cho vay vốn đối với các dự án xi măng là khókhăn do quan điểm ngành xi măng công nghiệp đã bảo hòa Sự thành công của mộtdự án xi măng phụ thuộc khá lớn vào năng lực của Chủ đầu tư (năng lực tài chính,khả năng quản lý dự án, kinh nghiệm trong phát triển mạng lưới phân phối ) Cácdự án tiếp tục triển khai trong thời gian tới không có điều kiện thuận lợi như các dựán trước đây (trừ các dự án mở rộng) về vùng nguyên liệu, điều kiện thi công, cướcphí vận tải đến thị trường mục tiêu, đặc biệt và phải phát triển thương hiệu, kênhphân phối trong điều kiện cạnh tranh trong nội bộ ngành ngày càng cao.

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU SẢN PHẨM2.1 Giới thiệu chung

2.1.1 Khái niệm

Xi măng pooclăng là chất kết dính có khả năng đông kết, rắn chắc và phát triểncường độ trong môi trường không khí và môi trường nước, thường được gọi là chấtkết dính rắn trong nước hay chất kết dính thuỷ lực.

Xi măng pooclăng được sản xuất bằng công nghệ nghiền mịn clanhke xi măngvới thạch cao (phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết), đôi khi có thêm phụ gia khác Thành phần chính trong xi măng pooclăng là clanhke Clanhke xi măngpooclăng được sản xuất bằng cách nung đến thiêu kết hỗn hợp nguyên liệu đồngnhất, phân tán mịn của đá vôi, đất sét là nguyên liệu chính và một số nguyên liệukhác đóng vai trò điều chỉnh như: xỉ pyrít, quặng sắt và trêpen…

Clanhke xi măng pooclăng là sản phẩm nhận được sau khi nung đến kết khốihỗn hợp phối liệu có thành phần xác định, đảm bảo tạo ra khoáng canxi silicat,canxi aluminat, canxi alumôferit theo tỷ lệ yêu cầu.

Phối liệu là hỗn hợp các loại nguyên liệu được trộn với nhau theo tỷ lệ nào đóđã được tính toán trước.

2.1.2 Phân loại

a Xi măng Pooclăng (PC)

- Nguyên tắc sản xuất: được chế tạo bằng cách nghiền mịn clanhke xi măngpooclăng với một lượng thạch cao cần thiết Trong quá trình nghiền có thể sử dụngphụ gia công nghệ nhưng không quá 1% so với khối lượng clanhke xi măng.

- Yêu cầu kỹ thuật: TCVN 2682: 2009

PC30 PC40 PC501 Cường độ chịu nén, MPa, không nhỏ hơn:

3 ngày ± 45 min 28 ngày ± 8 h

25502 Thời gian đông kết, min:

- Bắt đầu, không nhỏ hơn - Kết thúc, không lớn hơn

453753 Độ nghiền mịn, xác định theo:

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09mm, %, khônglớn hơn

- Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm2/g, không nhỏhơn

102800

Tên chỉ tiêu Mác

PC30 PC40 PC504 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn hơn 3,56 Hàm lượng magie oxit (MgO), %, không lớn hơn 5,07 Hàm lượng mất khi nung MKN, %, không lớn hơn 3,08 Hàm lượng cặn không tan CKT, %, không lớn hơn 1,59 Hàm lượng kiềm quy đổi (Na2Oqđ)2), %, không lớn hơn 0,6

b Xi măng pooclăng puzơlan

- Nguyên tắc sản xuất: xi măng poóclăng puzơlan được sản xuất bằng cáchnghiền hỗn hợp clanhke poóclăng với khoáng puzơlan hoạt tính và thạch cao, hoặctrộn lẫn xi măng poóclăng với bột puzơlan nghiền mịn theo một tỉ lệ nhất định.

- Thành phần: clanhke xi măng pooclăng 61% ÷ 81% + phụ gia puzơlan (20% ÷40%) + 5% thạch cao.

- Yêu cầu kỹ thuật: TCVN 4033: 1995

25402 Thời gian đông kết:

- Bắt đầu, phút, không nhỏ hơn - Kết thúc, giờ, không lớn hơn

45103 Độ nghiền mịn, xác định theo:

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,08mm, %,không lớn hơn

- Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm2/g, khôngnhỏ hơn

1526004 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le

- Phạm vi sử dụng: xi măng pooclăng puzơlan dùng cho các công trình thườngxuyên tiếp xúc với nước mặn và nước ngọt như hải cảng, kênh mương, đập nước;dùng cho các công trình dưới đất, trong nước ngầm ăn mòn và nơi ẩm ướt.

3 ngày ± 45 min 28 ngày ± 8 h

22502.Thời gian đông kết, min

- Bắt đầu, không nhỏ hơn - Kết thúc, không lớn hơn

454203 Độ nghiền mịn, xác định theo:

- Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0,09mm, %,không lớn hơn

- Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp Blaine,cm2/g, không nhỏ hơn

1028004 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn

- Phạm vi sử dụng: sử dụng cho hầu hết các loại công trình từ nhà ở dân dụngđến các cao ốc văn phòng, các dự án…với yêu cầu về chất lượng bê tông không quácao, không cần bê tong phát triển cường độ sớm quá nhanh.

d Xi măng pooclăng bền sunfat

- Nguyên tắc sản xuất: xi măng pooclăng bền sunfat được sản xuất trên cơ sởnghiền clanhke xi măng bền sunfat với thạch cao.

- Thành phần: clanhke xi măng bền sunfat (C3S<50%; C3A<5%;(C3A+C4AF)<22% với thạch cao).

- Yêu cầu kỹ thuật: TCVN 6067: 2004

PCSR30 PCSR40 PCSR501 Cường độ nén, MPa, không nhỏ hơn:

3 ngày 28 ngày

20502 Thời gian đông kết, min:

- Bắt đầu, không nhỏ hơn - Kết thúc, không lớn hơn

453753 Độ mịn, xác định theo:

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, %, không lớn hơn - Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm2/g, khôngnhỏ hơn

832004 Độ ổn định thể tích, phương pháp Le Chaterlier,

5 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớnhơn

2,56 Độ nở sunfat ở tuổi 14 ngày, %, không lớn hơn 0,047 Hàm lượng mất khi nung MKN, %, không lớn hơn 3

- Phạm vi sử dụng: xi măng bền sunfat thường được sử dụng cho các công trìnhbê tông xây dựng ở vùng chọn nước mặn, hoặc bê tông và bê tông cốt thép xâydựng ở vùng nước chua phèn.

e Xi măng pooclăng trắng

- Nguyên tắc sản xuất: là sản phẩm nghiền từ clanhke xi măng trắng với mộtlượng thạch cao cần thiết, có pha hoặc không pha các phụ gia trắng.

- Thành phần: clanhke xi măng trắng (>80%), phụ gia khoáng (<6%), thạch cao(<3,5%), chất màu vô cơ (<15%), chất màu hữu cơ (<5%).

- Yêu cầu kỹ thuật: TCVN 5691: 2000

PCW30 PCW40 PCW501.Cường độ nén, MPa , không nhỏ hơn:

3 ngày ± 45 min 28 ngày ± 8 h

31502.Thời gian đông kết, min

- Bắt đầu, không nhỏ hơn - Kết thúc, không lớn hơn

453753 Độ trắng tuyệt đối, %, không nhỏ hơn:

- Loại đặc biệt - Loại 1

- Loại 2

8070604 Độ mịn, xác định theo:

- Phần còn lại trên sàng 0,08mm, %, không lớn hơn - Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm2/g, khôngnhỏ hơn

1228004 Độ ổn định thể tích, mm, không lớn hơn 105 Hàm lượng anhydric sunphuric (SO3), %, không lớn

- Phạm vi sử dụng: xi măng pooclăng trắng sử dụng để trang trí, hoàn thiện côngtrình, loại bỏ màu xám của bê tông xi măng pooclăng thường.

2.1.3 Thành phần khoáng của clanhke xi măng

Trong clanhke xi măng pooclăng gồm chủ yếu là các khoáng silicat canxi (hàmlượng 70÷80%), các khoáng aluminat canxi alumofelit canxi.

a) Khoáng alit ( 3CaO.SiO2, Tricanxi silicat, kí hiệu là C3S)

- Hàm lượng 45-60%- Đặc điểm:

+ C3S chỉ tồn tại dưới dạng dung dịch rắn của khoáng C3S và một lượng nhỏMgO, P2O5, Cr2O3 Khoảng 2÷4% Tuy hàm lượng các oxit này không lớn nhưngcũng làm ảnh hưởng đến tính chất và cấu trúc của alit.

+ C3S ở dạng tinh khiết bền vững trong khoảng nhiệt độ 1200÷12500C đến1900÷20700C Nhiệt độ > 20700C thì C3S bị nóng chảy, khi nhiệt độ < 12000C thìC3S bị phân huỷ thành C2S CaO tự do.

+ C3S tạo cho xi măng cường độ cao, tốc độ rắn kết nhanh, tỏa nhiệt nhiều,không bền trong môi trường xâm thực (nhất là môi trường sunfat).

- Vai trò: Quyết định tốc độ phát triển cường độ, thời gian đông kết, cường độvà nhiều tính chất khác của xi măng.

- Khối lượng riêng: 3,15g/cm3.

b) Khoáng bêlit (2CaO.SiO2, dicanxin silicat,ký hiệu C2S)

- Hàm lượng 20-30% - Đặc điểm:

+ C2S chỉ tồn tại dưới dạng dung dịch rắn của khoáng C2S và một lượng nhỏ Al2O3, Fe2O3, Cr2O3.Khoảng 1-3%.

+ C2S đóng rắn chậm nhưng cường độ cuối cùng tương đối cao, tỏa nhiệt ít, bền trong môi trương xâm thực hơn C3S.

+ Bêlit tồn tại nhiều dạng thù hình khác nhau: αCC2S, ’CC2S, C2S, C2S,trong đó:

- Tồn tại trong vùng t0=1425 21300C

- Khi t0>21300C thì bị chảy lỏng

- Khi t0<14250C thì αCC2S’CC2S

- Tồn tại trong vùng t0=830 14250C- t0<8300C và làm lạnh nhanh thì ’CC2SC2S- Khi t0>8300C và làm lạnh chậm thì ’CC2SC2S và tăng 10%V

- Không bền, luôn cóxu hướng biến đổi thành  C2S, đặc biệtkhi t0<5200C sẽ làm tăng 10%V

- Khi nằm trong dung dịch rắn của C2S và một ít Al2O3, Fe2O3, K20 khoảng (1÷3)% thì ’CC2S dễbiến đổi thành C2S và tăng độ ổn định cấu trúc của C2S

- Không tác dụng với nước, không có tính dính kết

- Ở điều kiện 150

2000C và bão hòa hơi nước thì có khả năng dính kết

- Vai trò: Quyết định cường độ, tốc độ phát triển cường độ trong thời gian sau.- Khối lượng riêng: thực tế khoáng C2S tồn tại ở 2 dạng thù hình là C2S, C2Svới khối lượng riêng là 3,28g/cm3 và 2,97g/cm3.

c) Pha Aluminat canxi

- Hàm lượng: Khoảng 5-15%, thực tế < 10%- Đặc điểm:

+ Trong clanke khoáng này tồn tại dưới dạng C3A, C5A3, C12A7, CA, CA2, CA6.Trong đó chủ yếu tồn tại ở dạng C3A (3CaO.Al2O3, tricanxi aluminat).

+ C3A đông kết rắn chắc nhanh, nhưng cường độ thấp, tỏa nhiệt nhiều dễ tạonên ứng suất nhiệt hay ứng suất do nở thể tích, không bền trong môi trường xâmthực.

- Vai trò: quyết định cường độ, thời gian đông kết, nhiệt thủy hóa.- Khối lượng riêng: 3,04g/cm3.

d) Pha alumopherit canxi

- Là dung dịch rắn của các alumoferit canxi thành phần khác nhau.- Hàm lượng: 10-18%

- Đặc điểm:

+ Trong clanhke khoáng này tồn tại dưới dạng các dung dịch rắn C4A2F, C4AF,C6AF2 Trong đó chủ yếu tồn tại dưới dạng C4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3, tetracanxialumoferit) và khoảng 1% MgO và TiO2.

+Khoáng C4AF có khả năng hydrat hóa nhanh, có cường độ tương đối cao,bền trong môi trường sunfat.

- Vai trò: quyết định nhiệt độ nung Nếu không có thì nhiệt độ nung lớn, khónung Nếu có thì nung dễ, chất lượng xi măng không ảnh hưởng.

- Khối lượng riêng: 3,77g/cm3.

e) Pha thủy tinh

- Hàm lượng: chiếm 4-5% Hàm lượng này phụ thuộc vào thành phần hỗn hợpnguyên liệu ban đầu và điều kiện làm lạnh clanke.

- Đặc điểm: tồn tại ở dạng cấu trúc thủy tinh do sự hòa tan một số oxit nhưCaO, Al2O3, Fe2O3, Na2O, K2O.

- Vai trò: Làm thay đổi nhiệt độ hoàn thành các khoáng chủ yếu.

2.1.4 Thành phần hóa của clanhke xi măng

- Gồm các oxit chính là Al2O3, Fe2O3, CaO, SiO2 chiếm (95-97)% trong clanke.Ngoài ra trong clanhke xi măng pooclăng còn có các ôxít khác nhau như MgO,TiO2, K2O, Na2O, P2O5, SO3 với hàm lượng nhỏ.

a) Canxi oxit (CaO)

- Chủ yếu trong nguyên liệu đá vôi.- Hàm lượng 63-66%

- Vai trò: liên kết với các ôxít khác tạo ra các khoáng chính (C2S, C3S, C3A,C4AF) quyết định đông kết rắn chắc và cường độ xi măng Khi CaO nhiều dẫn đếnkhoáng C3S lớn, xi măng đông kết rắn chắc nhanh, cường độ cao, nhưng nhiệt độnung luyện cao, CaO tự do lớn và xi măng không bền trong môi trường nước vàmôi trường sunfat.

b) Silic oxit (SiO2)

- Chủ yếu trong nguyên liệu đất sét.- Hàm lượng: 21-24%

- Vai trò: tác dụng với CaO để tạo thành khoáng silicat canxi Khi lượng SiO2

nhiều thì khoáng silicat canxi có độ bazơ thấp hơn C2S, xi măng ninh kết đóng rắnchậm, ở thời kỳ đầu cường độ không cao nhưng xi măng bền trong nước và môitrường sunfat, cường độ cuối cùng cao.

c) Nhôm oxit (Al2O3)

- Chủ yếu có trong nguyên liệu đất sét.- Hàm lượng 4-9%.

- Vai trò: tác dụng với các oxít khác khi nung luyện tạo ra các khoáng chínhC3A, C4F Khi hàm lượng Al2O3 nhiều thì khả năng tạo ra khoáng C3A càng lớn Ximăng đông kết rắn chắc nhanh, cường độ không cao và kém bền trong môi trườngnước và môi trường sunfat.

d) Sét oxit( Fe2O3)

- Chủ yếu có trong đất sét.- Hàm lượng 2-4%

- Vai trò: làm giảm nhiệt độ thiêu kết khi nung luyện clanhke, tham gia tạokhoáng alumôferit canxi dạng C4AF Hàm lượng ôxít này trong clanhke xi măngcàng lớn thì nhiệt độ nung càng được hạ thấp, khoáng C4AF được tạo thành nhiều,xi măng bền trong môi trường nước, nhưng cường độ xi măng không cao Khi Fe2O3

tăng thì khoáng C4AF cao dẫn đến pha lỏng khi nung luyện lớn, khả năng bám dínhlớn là sự cố đặc biệt của lò đứng.

e) Magie oxit (MgO)

- Thường lẫn trong đá vôi.- Hàm lượng: 0,5-5%

- Tác hại: gây nên sự không ổn định thể tích khi xi măng đông kết rắn chắc.

f) Mangan oxit (Mn2O)

- Hàm lượng: 1-2%

- Tác hại: không ảnh hưởng đến các tính chất cơ lý của xi măng pooclăng.

g) Titan oxít (TiO2)

- Hàm lượng: 0,1-0,5%

- Vai trò: có khả năng kết tinh tốt các khoáng clanke.Khi hàm lượng 2-4% thìthay thế một lượng SiO2 làm tăng cường độ xi măng Hàm lượng > 4% thì làm giảmcường độ xi măng.

* Khối lượng riêng

- Khái niệm: là khối lượng của một đơn vị thể tích xi măng ở trạng thái hoàntoàn đặc sau khi được sấy khô đến khối lượng không đổi.

- Phương pháp xác định: Phương pháp vật liệu chiếm chỗ chất lỏng.- Yêu cầu kỹ thuật: γa= 1400-1700 g/l

* Khối lượng thể tích xốp

- Khái niệm: Là khối lượng của một đơn vị thể tích xi măng được đổ đống ở trạngthái tự nhiên.

- Phương pháp xác định: Phương pháp đổ đống.- Yêu cầu kỹ thuật: γ0 = 900 - 1100 g/l

-Ý nghĩa: Dùng để tính cấp phối bê tông, cấp phối vữa, dùng để quy đổi lượngdùng xi măng từ khối lượng sang thể tích.

b) Độ mịn

- Khái niệm: là chỉ tiêu đánh giá mức độ nghiền mịn của xi măng, độ mịn đượcđánh giá bằng phần trăm khối lượng lọt qua sàng 0,09mm.

- Phương pháp xác định: TCVN 4030:2003+ Phương pháp sàng

+ Phương pháp đo tỷ diện- Yêu cầu kỹ thuật:

+ Phần sót trên sàng kích thước lỗ 0,09mm < 10%

+ Bề mặt riêng xác định theo phương pháp blaine > 2800cm2/g

- Ý nghĩa: Xi măng càng mịn thì tốc độ thủy hóa càng nhanh, thời gian đông kếtcàng ngắn, tốc độ rắn chắc cũng tăng lên, tính giữ nước tốt và cường độ chịu lực càngcao.

c) Lượng nước tiêu chuẩn

- Khái niệm: Lượng nước tiêu chuẩn là lượng nước tính bằng phần trăm khốilượng xi măng, để đảm bảo hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn.

- Phương pháp xác định: TCVN 6017-1995: phương pháp thử dần bằng dụng cụVica.

- Yêu cầu kỹ thuật: Kim Vica Ф10 cắm sâu cách đáy 5-7mm.

- Ý nghĩa: Là chỉ tiêu để xác định thời gian ngưng kết, độ ổn định thể tích, lượngnước tiêu chuẩn của xi măng càng lớn thì lượng nước nhào trộn trong bê tông và vữacàng nhiều.

d) Thời gian đông kết của xi măng pooclăng

- Khái niệm: là thời gian từ khi trộn xi măng với nước cho hỗn hợp tương đối linhđộng đến khi xi măng – nước đặc lại và bắt đầu hình thành cường độ ban đầu.

- Phương pháp xác định: TCVN 6017-1995: Đo thời gian ngưng kết khi kiểm trađộ ngưng kết bằng dụng cụ Vica.

- Yêu cầu kỹ thuật:

+Thời gian bắt đầu đông kết: ≥ 45 phút.+Thời gian kết thúc đông kết: ≤ 375 phút.

- Ý nghĩa: Khi thi công bê tông và vữa cần phải biết thời gian bắt đầu đông kết vàthời gian kết thúc đông kết của hồ xi măng để định ra kế hoạch thi công hợp lý.

e) Cường độ

- Khái niệm: Là khả năng rắn chắc khi tác dụng với nước và chuyển hỗn hợp dẻothành dạng đá tạo cho sản phẩm có cường độ cao.

- Phương pháp xác định: TCVN 6016-1995 phương pháp thử - xác định độ bền.- Yêu cầu kỹ thuật:

Cường độ nén (MPa), không nhỏ hơn PC30 PC40 PC50

- Ý nghĩa: Cường độ chịu nén của ximăng là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giáchất lượng của xi măng và là căn cứ để xác định cấp phối của bê tông Cường độ chịunén của xi măng càng cao tì cường độ chịu lực của vữa, bê tông và các loại vật liệu đá

nhân tạo khác càng lớn (khi hàm lượng xi măng không đổi) Chính vì vậy cần phảixác định để sử dụng sao cho hợp lý, nhằm đạt hiệu quả kinh tế và kỹ thuật tốt nhất.

f) Nhiệt thuỷ hoá

Nhiệt thuỷ hoá của xi măng là nhiệt lượng sinh ra của một đơn vị khối lượng ximăng sinh ra khi thuỷ hoá Nhiệt thuỷ hoá xác định tại một thời điểm nhất định 7ngày 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 vàsau 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 thúcđẩy nhanh quá trình đông kết rắn chắc của vữa xi măng, nếu khối bê tông có thể tíchlớn thì tính chất này sẽ gây ra nội ứng suất trong khối bê tông đó và sinh ra nứt rạnvà phá hủy kết cấu công trình.

g) Sự ăn mòn trong môi trường.

Độ bền ăn mòn của đá xi măng là khả năng bền vững của đá xi măng trong môitrường xâm thực Đá xi măng trong các môi trường có tác nhân xâm thực bị ăn mòntheo thời gian và trở nên kém bền, các tác đông ăn mòn chính gồm ăn mòn sun phát,ăn mòn muối, ăn mòn rửa trôi …

2.1.6 Đặc trưng của clanhke xi măng

a) Đặc trưng của clanhke xi măng theo các hệ số:

- Khi m > 2.4 thì nhiệt độ nung yêu cầu phải lớn, xi măng có cường độ caonhưng độ ổn định thể tích kém, nhiệt thủy hóa lớn và kém bền trong môi trườngnước xâm thực.

= 12,5

- Hệ số p xác định tỷ lệ giữa khoáng C3A và C4AF

- Khi p nhỏ thì xi măng có độ bền cao trong nước.

- Khi p lớn thì xi măng đông kết rắn chắc nhanh nhưng cường độ cuối cùngthấp.

* Hệ số bão hòa vôi (KH):

Là tỷ số giữa oxit canxi trong clinker thực tế liên kết với oxit silic SiO2 tạothành C3S.

KH=

- Khi KH thấp thì khoáng C2S nhiều nên xi măng đông kết rắn chắc chậm trongthời kỳ đầu, cường độ cuối cùng cao.

C AF C A

E C SM

+ Khi MK càng lớn thì xi măng tỏa nhiệt càng lớn, MK thường xuyên nằm trongkhoảng giới hạn 0,3-1,8.

b) Đặc trưng của clanhke xi măng theo thành phần khoáng

Các khoáng canxi silicat tính theo hệ số KHC3S = 3,8 *(3KH-2)*SiO2

C2S = 8,6 *(1-KH)* SiO2

Các hệ số đặc trưng của clinker có thể xác định theo thành phần khoáng clinkerxi măng như sau:

C Ap

2.2 Giới thiệu về nguyên liệu sản xuất

Các nguyên liệu chính để sản xuất clinker xi măng là đá vôi, đất sét Ngoài racòn sử dụng các phụ gia điều chỉnh thành phần hóa như quặng sắt, xỉ purit, boxit,trepan,…

2.2.1 Các nguyên liệu chínha) Đá vôi

- Nhiệm vụ: Đá vôi sản xuất clinker xi măng chủ yếu để cung cấp oxit CaO- Theo TCVN 6072:1996 về yêu cầu kỹ thuật của đá vôi sản xuất xi măng:

+ Hàm lượng CaO ≥ 85%+ Hàm lượng MgO ≤ 5%+ K2O + Na2O ≤ 1%

- Đá vôi dùng để sản xuất clinker xi măng pooclăng ở Việt Nam:CaCO3 ≥ 52% Fe2O3 ≤ 1% SiO2< 3%

- Số liệu đề cho:

MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO

+ Sỏi sạn quắc tự do ≤ 5%

- Đất sét dùng để sản xuất ckinker xi măng ở Việt Nam

SiO2 = 56-80% Al2O3= 5-20% Fe2O3= 3-15%- Số liệu đề cho:

Đất sét Thành phần hóa của đất sét

SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO MKNHữu Lũng (Lạng Sơn) 64.26 15.50 6.67 - - 7.10

→ Đất sét đạt yêu cầu để sản xuất clinke xi măng.

2.2.2 Phụ gia điều chỉnh thành phần hóa của nguyên liệu

Đưa vào lúc phối trộn thành phần hỗn hợp nguyên liệu ban đầu Khi mà thànhphần hóa của nó không đảm bảo yêu cầu đã định.

a) Phụ gia giàu Silic

- Mục đích: làm tăng hàm lượng SiO2 trong phối liệu

- Các phụ gia thường dùng: Trepen, diatomit hàm lượng SiO2>80%- Có thể sử dụng cát nghiền mịn nhưng khả năng nghiền khó.

b) Phụ gia giàu sắt

- Mục đích: Làm tăng hàm lượng Fe2O3 trong phối liệu

- Các phụ gia thường dùng như: quặng sắt, xỉ pirit, quặng laterit (miền Trung,miền Nam)

c) Phụ gia giàu nhôm

- Mục đích: Làm tăng hàm lượng Al2O3 trong phối liệu

- Các phụ gia thường dùng như: quặng boxit, cũng có thể dùng cao lanh hoặctro xỉ nhiệt điện nhưng tỷ lệ khá cao, hiệu quả kinh tế thấp.

2.2.3 Phụ gia pha vào xi mănga Phụ gia hoạt tính

- Mục đích: cải thiện các tính chất của xi măng

- Các phụ gia thường dùng: tro bay, thạch cao, đá bazan.

b Phụ gia đầy

- Mục đích: Tăng sản lượng của xi măng, giảm giá thành.

- Các phụ gia thường dùng: xỉ, đá bazan, đá vôi, phế phẩm đất sét nung.

2.2.4 Phụ gia công nghệa Phụ gia trợ nghiền:

- Cho vào trong quá trình nghiền

- Mục đích: Giúp vật liệu không dính vào bi, tăng hiệu suất va đập.

- Cho vào trong quá trình nung.- Mục đích: để giảm nhiệt độ nung.- Phụ gia thường dùng như oxit sắt.

c) Phụ gia khoáng hóa

- Cho vào trong quá trình nung.

- Mục đích: giảm nhiệt độ nung, cải thiện chất lượng của clanhke, tiết kiệmnăng lượng, tăng khả năng tạo khoáng, tăng độ hoạt tính của các khoáng.

- Có thể dùng phụ gia: quặng florit (chứa CaF2), quặng photpho rit.

2.3 Giới thiệu về sản phẩm

- Sản phẩm: Clanhke PC50.- 30% cốt liệu xuất rời.

- 40% cốt liệu sản xuất PC50.- 20% cốt liệu sản xuất PCB40.

- 10% cốt liệu sản xuất vữa khô trộn sẵn M40.

CHƯƠNG 3 YÊU CẦU VỀ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG VÀ VIỆC LỰA CHỌNĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

3.1 Các yêu cầu về địa điểm xây dựng nhà máy

Việc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy là rất quan trọng bởi vì nó ảnh hưởngtrực tiếp đến hiệu quả kinh tế, khả năng cạnh tranh sản phẩm trên thị trường Chínhvì vậy một địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Yêu cầu về tổ chức sản suất: Địa điểm phải gần các nguồn cung cấp nguyên

liệu, nhiên liệu, điện nước và gần nơi tiêu thụ sản phẩm hoặc thuận tiện cho việcvận chuyển xi măng đi nơi khác tiêu thụ.

+ Yêu cầu hạ tầng kỹ thuật: Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông

quốc gia bao gồm: đường bộ, đường thuỷ, đường sắt Phù hợp và tận dụng tối đa hệthống mạng lưới cấp điện và thông tin liên lạc.

+ Yêu cầu về quy hoạch: Phù hợp với quy hoạch vùng, lãnh thổ, quy hoạch cụm

kinh tế công nghiệp nhằm tạo điều kiện phát huy tối đa công suất nhà máy và khảnăng hợp tác với các nhà máy lân cận.

+ Yêu cầu về xây lắp và vận hành nhà máy: Thuận tiện trong việc cung cấp vật

liệu, vật tư, xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển và cước vận chuyển từ nơi xa

đến Thuận tiện trong việc cung cấp nhân công cho nhà máy trong quá trình xây

dựng cũng như vận hành nhà máy sau này.

+ Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng: Về địa hình, khu đất có kích thước hình dạng

thuận lợi trong việc xây dựng trước mắt cũng như mở rộng nhà máy trong tương laivà thuận lợi cho việc bố trí dây chuyền sản xuất Khu đất phải cao ráo, tránh ngậplụt về mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước khi cómưa lũ, độ dốc tự nhiên thấp, hạn chế việc san lấp mặt bằng Về địa chất, địa điểmxây dựng phải không nằm trên vùng có mỏ khoáng sản hoặc vùng có địa chất khôngổn định.

+ Yêu cầu về môi trường: Môi trường xây dựng nhà máy phải rộng rãi, thoáng

mát, sạch sẽ, xa khu dân cư, nằm cuối hướng gió.

Nhận xét: Trong điều kiện thực tế thì khó có địa điểm nào có thể thỏa mãn

được tất cả các yêu cầu trên Do đó ta cần phải hợp lý hóa các yêu cầu trên quanđiểm xem xét các khó khăn và thuận lợi để chọn địa điểm thích hợp nhất.

3.2 Các căn cứ để lựa chọn địa điểm của đồ án3.2.1 Lựa chọn địa điểm

3.2.1.1 Vị trí địa lí và địa hình

+ Nhà máy được đặt tại huyện Hữu Lũng, tỉnh Lạng Sơn.

+ Nhà máy sẽ đặt gần mỏ đất sét Hữu Lũng nên sẽ rất thuận tiện cho việc vậnchuyển nguyên liệu về nhà máy Bên cạnh đó Hữu Lũng là vùng đất đang được đầutư và phát triển nên rất có triển vọng trong công nghiệp.