Tacần thiết kế và tính toán tốt bài phối liệu sống, hơn thế nữa, cần phải chọn lựaloại nguyên liệu để hàm lượng Al2O3 trong sét hoặc trong hỗn hợp sét khôngvượt quá 14 - 16 % thì mới phố
Trang 1Công nghệ sản xuất xi măng lò quay khô, các chất thải đặc trưng và nguồn
gốc chất thải
MỤC LỤC:
- PHẦN 1: MỞ ĐẦU
- PHẦN 2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG PORLAND
A CÁC NGUYÊN LIỆU CHÍNH TRONG SẢN XUẤT XIMĂNG
B NHIÊN LIỆU CHÍNH TRONG SẢN XUÂT XIMĂNG PC
C QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG
D NHỮNG ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ
- PHẦN 3: VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC PHƯƠNG HƯỚNG XỬ LÝ
- PHẦN 4: KẾT LUẬN
Thành viên trong nhóm:
1 Lê Thế Anh ( Mở đầu, kết luận )
2 Nguyễn Huệ (Các nguyên liệu, nhiên liệu chính trong sản xuất xi măngporland )
3 Trần Trung Kiên (Quá trình sản xuất xi măng porland)
4 Đào Văn Lương (Những ưu, nhược điểm của công nghệ)
5 Đỗ Thị Như Ngọc (Vấn đề môi trường và các phương hướng xử lý)
1
Trang 2PHẦN 1:MỞ ĐẦU
Xi măng Portland là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trên toàn thế
giới, nó là thành phần cơ bản của bê tông, vữa, hồ Có thành phần chủ yếu làclinke Portland chiếm tỉ lệ 95 - 97% và thạch cao chiếm tỉ lệ 3-5% Ngoài rangười ta có thể thêm các chất phụ khác vào thành phần của xi măng Portland (xỉ
lò cao, tro than, pouzzolan tự nhiên, v.v )
Xi măng Portland chính thức đi vào lịch sử ngày 21 tháng 10 năm 1824khi Joseph Aspdin được cấp bằng sáng chế cho quá trình thực hiện một xi măng
mà ông gọi là xi măng Portland1 Cái tên được đặt như vậy là do loại đá ở đảoPortland miền Nam nước Anh có màu xám giống màu loại xi măng của ông
Hiện nay trong nước có rất nhiều nhà máy xi măng như: Hải Phòng,Hoàng Thạch, Hoàng Mai, Tam Điệp, Hà Tiên 1, Hà Tiên 2, tất cả đều thuộc
Tổng Công ty Xi Măng Việt Nam Theo Bộ Xây dựng, tính đến cuối năm 2009,
tổng số dây chuyền xi măng đã đầu tư, khai thác lên tới 9, với tổng công suấtthiết kế 57,4 triệu tấn2 Hầu hết các nhà máy sản xuất xi măng sử dụng phươngpháp kỹ thuật khô, ngoại trừ những nhà máy có lò trộn xi măng đứng với thiết
bị và kỹ thuật lạc hậu, thì những nhà máy còn lại có năng suất trộn xi măng từ1,4 triệu đến 2,3 triệu tấn mỗi năm với thiết bị và trình độ kỹ thuật tương đươngvới những nhà máy khác ở Đông Nam Á Việt Nam đang có khoảng 31 dự án xi măng lò quay với tổng công suất thiết
kế là 39 triệu tấn được phân bổ ở nhiều vùng trên cả nước (Đa số tập trung ởmiền Bắc, miền Trung và chỉ có 4/31nằm ở miền Nam)
1 http://en.wikipedia.org/wiki/Cement
2 tieu-thu.htm
2
Trang 3Năm 2009, nhu cầu tiêu thụ xi măng của cả nước đạt khoảng 44 - 45 triệutấn, tăng 10 - 11% so với năm 2008 Trong khi đó, khả năng huy động công suấtsản xuất xi măng thực tế năm 2009 khoảng 45- 46 triệu tấn Cung xi măng đápứng đủ cầu.
Sản lượng sản xuất Quý III/2009: 3
Đơn vị tính: 1.000 tấn
Chỉ tiêu Mục tiêu
Q.III/2009
Thực hiệnQ.III/2009
So với mụctiêu
Quý (%)
So với cùng kỳ nămtrước
Hiện nay trên thế giới đang sử dụng các công nghệ sản xuất xi măng rất hiệnđại, có khả năng tự động hóa rất cao Có các chủng loại xi măng phổ biến sau:Porland thông dụng (PC), Porland hỗn hợp (PBC), Porland - puzolan, Porland -
xỉ lò cao, Porland bền sunphat, Porland mac cao, Porland đóng rắn nhanh,Porland giãn nở, Porland dành cho xeo tấm lợp uốn sóng amiăng - xi măng,Porland cho bêtông mặt đường bộ và sân bay, xi măng alumin, xi măng chốngphóng xạ, xi măng chịu axit, xi măng chịu lửa, v.v
2 Sơ lược các công nghệ sản xuất xi măng
Xi măng là chất kết dính thủy lực rất quan trọng hiện nay, được sử dụng rộngrãi trong các nganh xây dựng Thành phần của clinker cơ bản gồm có: Cao: 63-67%; SiO2: 21-24%; Al2O3: 4-7%; Fe2O3: 2.5-4%; MgO: ≤ 5%4
3 http://www.vicem.vn/?Tabid=KMN1A1&ID=23&CID=28&IDN=461
4 Kỹ thuật sản xuất xi măng POOCIANG và các chất kết dính (Bùi Văn Chén- xuất bản năm 1984) – trang 51
3
Trang 4Tùy vào từng chủng loại xi măng và nhu cầu sử dụng mà ta thay đổi thànhphần khoáng của clanke hoặc phụ gia Hiện nay có khoảng 20 loại xi măng khácnhau đang được sản xuất và được chia thành 2 loại chính:
Xi măng Portland chỉ gồm thành phần chính là clinker và phụ gia thạch cao
Ví dụ: PC 30, PC 40, PC 50
Xi măng Portland hỗn hợp vẫn với thành phần chính là clinker và thạch cao,ngoài ra còn một số thành phần phụ gia khác như đá pudôlan, xỉ lò Ở thị trườngcác loại xi măng này có tên gọi như PCB 30, PCB 40
Muốn có xi măng Porland bền sunphat ta cần giữ trong thành phần khoángcủa clanke hàm lượng C3A ≤ 5 %, C3S ≤ 58 % đối với xi măng bền sunphatthường và C3A ≤3 %, C3S ≤ 50 % đối với xi măng bền sunphat loại cao5 Tacần thiết kế và tính toán tốt bài phối liệu sống, hơn thế nữa, cần phải chọn lựaloại nguyên liệu để hàm lượng Al2O3 trong sét hoặc trong hỗn hợp sét khôngvượt quá 14 - 16 % thì mới phối liệu được thành phần hóa của liệu sống vàclanke Riêng việc hạn chế hàm lượng kiềm trong xi măng bền sunphat các loạitrên cũng đòi hỏi có sự chọn lựa nguyên liệu sét và loại than mà tro của no ítkiềm (K2O + Na2O)
Nói chung thì từ trước tới nay có các CNSX xi măng chủ yếu là: CNSX
xi măng lò đứng, lò quay khô, lò quay ướt Nhưng các phương pháp lò đứng đãlạc hậu mà chủ yếu là dùng lò quay khô
PHẦN 2: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG PORLAND
A.NGUYÊN LIỆU CHÍNH TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG
5 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 68, 69
4
Trang 5Các nguyên liệu để sản xuất clinker xi măng Portland gồm có: đá vôi, đất/
đá sét và các loại phụ gia điều chỉnh
1
Đá vôi : Đá vôi là loại đá canxit, tức là loại đá carbonat canxi (CaCO3).
Đá này thường lẫn các tạp khoáng dolomit – muối kép carbonat canxi vàmagnezi (MgO.CaO.(CO2)2), đá sét, đá silic và rất ít ( £0,5%)6 các quặng sắt,photphorit, kiềm và các muối clorua Yêu cầu kỹ thuật cho sản xuất xi măng PC
là đá vôi có lẫn tạp khoáng ít nhất, tức là có thành phần hóa trung bình (%) phảithỏa mãn các chỉ số ghi trong bảng 1 (trừ loại đá vôi sét)
Đối với loại đá vôi có lẫn khoáng sét xen kẹp đều đặn như đá vôi các mỏVăn Xá, Long Thọ (Huế) thì yêu cầu về hàm lượng CaO có thấp hơn nhưng giátrị trung bình hàm lượng CaO của toàn mỏ không được thấp hơn 49% và hàmlượng MgO ≤ 2,4%
6 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 5
7
5
Trang 6Tổng trữ lượng công nghiệp đá vôi chất lượng như trên phải đảm bảo đủcho nhà máy hoạt động trong thời gian không ít hơn 50 năm theo công suất thiết
kế lò nung.8
2 Đá/ Đất sét: Đất hoặc đá sét dùng cho sản phẩm xi măng PC cũng phải
thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật riêng của nó về chất lượng và trữ lượng, cụ thể nhưsau:
a) Về thành phần: Trung bình của toàn mỏ được quy định trong bảng 2
2
o Fe O Al
o S
Như quy định trong bảng 2, phải hạn chế MgO, TiO2, R2O và ion Cl- là đểvừa đảm bảo chất lượng của xi măng vừa đảm bảo cho ổn định công nghệ sản
8 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 6
9 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 6
6
Trang 7xuất và độ bền chống ăn mòn của thiết bị (SO3, Cl-) Những ảnh hưởng lợi, hạicủa các tạp khoáng (MgO, TiO2, R2O) trong nguyên liệu đến quá trình sản xuất
và chất lượng xi măng đã được chỉ rõ ở [2]
Riêng kiềm R2O, không những ảnh hưởng xấu đến chất lượng xi măng,
mà còn ảnh hưởng đến cả độ trường tồn của các công trình xây dựng [3] Đó lànhững lý do tại sao người ta đề ra yêu cầu kỹ thuật chất lượng các nguyên liệusản xuất xi măng PC
c) Độ cứng của đá sét: Độ cứng của đá sét cũng là một chỉ tiêu chất
lượng quan trọng của loại nguyên liệu này đối với công nghệ sản xuất xi măng
Độ cứng của đá sét càng nhỏ và độ đồng nhất của độ cứng càng đều thì chấtlượng của sét càng tốt Để không phải sử dụng đến hai loại máy đập sét, người
ta quy định độ cứng của đá sét < 3 thang Morth Trường hợp độ cứng của đá sét
³ 3 thang Morth thì buộc phải sử dụng máy đập búa hoặc máy đập impact Nhưvậy sẽ chịu tiêu tốn điện ăng và cơ năng nhiều hơn, mức độ hoạt tính của sétcũng sẽ nhỏ hơn Trong công nghệ sản xuất xi măng PC chỉ chấp nhận sử dụngloại sét có độ cứng ³ 3 thang Morth nếu nguồn sét này là nguồn sét cao silic(SiO2 ³ 80%) để điều chỉnh chất lượng nguồn sét chính với tỷ lệ £ 5%
d) Độ ẩm cũng là một chỉ tiêu chất lượng của sét nguyên liệu cho sản xuất xi măng Với khả năng cấp nhiệt của máy nghiền nguyên liệu sống hiện
nay người ta cho phép độ ẩm tối đa của đất sét tới 20% Tuy nhiên chất lượngsét tốt là sét có độ ẩm 12 – 16%.10
3 Các loại phụ gia điều chỉnh: Tùy thuộc vào mục tiêu điều chỉnh,
người ta sử dụng các loại phụ gia khác nhau Nếu điều chỉnh modun silic người
ta sử dụng sét cao silic hoặc cát mịn thạch anh Nếu điều chỉnh modun aluminthì sử dụng sét cao nhôm (trường hợp phối liệu bột sống thiếu Al2O3) hoặc sửdụng quặng sắt (trường hợp phối liệu bột sống Fe3O3)
10 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 7
7
Trang 8- Quặng tự nhiên có nhiều dạng khoáng: Loại quặng getit (Fe2O3.H2O)hoặc loại quặng limonit (Fe2O3.nH2O) Loại có hàm lượng Fe2O3 ít nhất (25 –45%) ở dạng sỏi đỏ lẫn sét và thạch anh là quặng latenit.
- Chất lượng của quặng sắt cũng có những yêu cầu kỹ thuật khác nhau:
Về thành phần hóa thì yêu cầu Fe2O3 = 40 – 65% Ngoài giới hạn đó thì hoặcphải pha tỷ lệ lớn (trường hợp Fe2O3 < 40%) sẽ ảnh hưởng đến trị số của modunkhác, hoặc là rất khó pha chế vì cân đong với tỷ lệ quá ít (trường hợp Fe2O3 >65%) Đó là chưa nói đến quặng sắt có Fe2O3 > 65% thường có độ cứng cao,khó đập nhỏ trừ trường hợp quặng sắt ở dạng xỉ pirit của công nghiệp sản xuấtaxit sunphoric từ quặng pirit Độ cứng của quặng sắt chấp nhận đến 5 thangMorth
Độ ẩm của quặng sắt thường ít khi vượt quá 10% Tuy nhiên chỉ tiêu nàycũng còn quy định cho nhà khai thác và cung cấp, bởi vì nếu độ ẩm ³ 10% thì
tỷ lệ (%) pha phối liệu không chính xác do loại phụ gia này pha với tỷ lệ nhỏ mà
bị dính kết cân bằng định lượng
Quặng sắt nhân tạo có xỉ pinit Lâm Thao (Phú Thọ) Loại xỉ này ở dạngbột mịn màu nâu đen, hàm lượng Fe2O3 = 58 – 68%, nhưng khả năng cung cấpkhông nhiều, độ ẩm gặp mưa nhiều khi vượt 10% nên cũng khó pha chính xác
Để khắc phục độ ẩm cao, cần có dự trữ lớn, nhưng nguồn cung cấp nhiều lúckhông được ổn định
- Thạch cao cũng là loại phụ gia điều chỉnh nhưng dùng để điều chỉnhthời gian đông kết của xi măng Cho đến nay nguồn nguyên liệu này chưa tìmthấy ở Việt Nam, nên các công ty xi măng vẫn phải nhập ngoại từ Lào, TháiLan và Trung Quốc
B NHIÊN LIỆU CHÍNH TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG PC
Tùy theo vào điều kiện cung cấp, các công ty xi măng trên thế giới hiệnnay đang sử dụng nhiều loại nhiên liệu khác nhau: dầu nặng (FO, MFO, DO,mazut), khí đốt tự nhiên, các loại than hoặc hỗn hợp của chúng (than nâu, than
8
Trang 9mỡ, than antraxit, …) và cả chất thải công nghiệp (săm lốp ô tô hỏng, bã thảicao su vụn) v.v…
Xi măng lò quay Việt Nam trước 1995 sử dụng hỗn hợp than nâu TrungQuốc hoặc than mỡ Australia với than antraxit Quảng Ninh (xi măng HảiPhòng), hỗn hợp than cám 3 Quảng Ninh với than Na Dương Lào Cai (xi măngBỉm Sơn), và dầu FO (xi măng Hà Tiên), và hỗn hợp 15% dầu FO và 85% thancám 4a Quảng Ninh (xi măng Hoàng Thạch 1)
Từ năm 1995 lại đây tất cả các nhà máy xi măng Việt Nam đều sử dụngchủ yếu là loại than cám 4a Quảng Ninh Có một số nhà máy xi măng lò đứngthuộc tỉnh Thái Nguyên và lân cận sử dụng than cám 4 mỏ Khánh Hòa (TháiNguyên) Còn dầu FO chỉ sử dụng trong trường hợp mỗi lò quay trước nhiệt độbắt cháy của than mịn antrraxit
9
Trang 10C.QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
11
1 KHAI THÁC VÀ XỬ LÝ SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU
11 Tham khảo sơ đồ công nghệ của Công ty xi măng Hoàng Thạch, Công ty cổ phần xi măng Cẩm Phả
Nghiền, khuấy trộn và điều chỉnh nguyên liệu
Quá trình trao đổi nhiệt
Máy nghiền xi măng
Silô chứa xi măng
Máy đóng bao
Vận chuyển và tiêu thụ
Vỏ bao
Thạch cao phụ gia
Trang 11Nguyên liệu để sản xuất xi măng gồm đá vôi, đá sét và 1 số nguyên liệuđiều chỉnh sao cho phù hợp với từng loại mỏ khai thác như: quặng sắt ( giàuhàm lượng oxit Fe2O3), quặng bô xit (giàu hàm lượng Al2O3), đá silic hoặc cát(giàu hàm lượng SiO2).
Đá sét: tùy vào chất lượng từng mỏ sét ( độ cứng mềm, tỉ lệ sét, lẫn ít haynhiều sỏi sạn) mà có cách khai thác khác nhau Như cày ủi hoặc khoan nổ mìn.Sau đó được vận chuyển tới trạm đập đá
Đá vôi: tùy theo tình hình cụ thể của từng mỏ đá mà người ta tiến hànhnhiều cách khai thác khác nhau (chủ yếu là khoan nổ, cắt tầng) sau đó được vậnchuyển bởi các thiết bị vận chuyển có trọng tải lớn tới trạm đập đá
Trạm đập đá thô có đặt tại nhà máy hoặc tại mỏ Việc đặt trạm đập đá ởđâu dựa vào 2 yếu tố: Kinh tế - kĩ thuật vận tải Nếu đặt trạm đập đá tại mỏ, thìsau khi đập thô, sẽ dùng hệ thống băng tải cỡ lớn, đưa đá sau khi đập thô về rảitrực tiếp tại kho nhà máy Nếu trạm đập đá ở nhà máy, thì sẽ dùng xe có trọngtải lớn ( khoảng 40T) chở đá về nhà máy để xử lí
Sau khi được xử lí, đá được chuyển tới kho chứa hoặc tạo thành các silôchuẩn bị đưa vào máy nghiền liệu
2 NGHI ỀN, KHUẤY TRỘN VÀ ĐIỀU CHỈNH NGUYÊN LIỆU
Yêu cầu của công đoạn này là đảm bảo thành phần hoá học và ổn định độmịn của bột sống phối liệu cấp cho lò nung clinker Để đảm bảo yêu cầu đó, đầutiên các kỹ sư chế tạo sử dụng các phần mềm tính phôi liệu sẵn trong máy vi
11
Trang 12tính và căn cứ vào thành phần khoáng để tính ra thành phần hoá và trị số các chỉtiêu kỹ thuật chế tạo clinker.
Nguyên liệu trong kho ( hay các silô) sau khi được tính toán với tỉ lệ hợp
lí và khối lượng đầy đủ sẽ được đưa vào máy nghiện liệu Có thể nghiền chungnguyên liệu tạo hỗn hợp, cũng có thể nghiền riêng sau đó trộn đều Để đảm bảo
độ đồng nhất của phối liệu, người ta thường tiến hành nghiền chung nguyênliệu Độ mịn của phối liệu có ảnh hưởng lớn tới quá trình nung và chất lượngclinker, phối liệu càng mịn thì bề mặt tiếp xúc càng lớn, quá trình nung càngnhanh, chất lượng của clinker dễ được nâng cao
Bột phối liệu sau máy nghiền được vận chuyển tới các silô đồng nhấtnguyên liệu Tại đây nguyên liệu được trộn để đảm bảo về thành phần hóa học,sau đó chuyển sang hệ thống silô chứa chuẩn bị cho quá trình trao đổi nhiệt
3 QUÁ TRÌNH TRAO ĐỔI NHIỆT
a.Nguyên tác hoạt động chung
Tác dụng của hệ thông trao đổi nhiệt bao gồm chủ yếu các cyclone đượcxếp theo tầng để tận dụng hiệu quả và triệt để dòng khí nóng đi ra khỏi calciner
và lò quay để gia nhiệt bột liệu làm nóng bột liệu lên và một phần được phânhủy, sau đó được đưa vào buồng phân hủy calciner hoặc lò quay để tiếp tục theodây truyền phân hủy, tạo khoáng, và hoàn thành việc nung luyện clinker Vì vậy
nó cần phải đủ tính năng làm cho cả 2 pha khí và rắn phân bố đồng nhất, nhanhchóng trao đổi nhiệt, phân ly có hiệu quả cao Hệ thống ống dẫn liên kết giữacác xyclone cần đảm bảo về thời gian, không gian trao đổi nhiệt, phân bố tốtđều nguyên liệu Tác dụng chủ yếu của xyclone là phân li hạt liêu, quá trình nàyliên quan trực tiếp đến hiệu quả của hệ thống
Trong cyclone, nhờ hệ thống vận chuyển, bột liệu và dòng khí nóngchuyển động ngược chiều nhau, do tác dụng của dòng khí bột liêu trong cycloneluôn luôn ở trạng thại lơ lửng, vì vậy sự tiếp xúc giữa dòng khí và vật liệu tốthơn Hệ thống cyclone trao đổi nhiệt được phân ở nhiều tầng, được đặt ở vị trịcao của lò, có thể là 4 hoặc 5 tầng Ở mỗi tầng khác nhau thì xyclone và bột
12
Trang 13phối liệu có nhiệt độ khác nhau, nhiệt độ vật liệu được tăng dần từ trên xuốngdưới, còn dòng khí nóng có nhiệt độ giảm dần từ dưới đi lên 5 tầng của cyclone
có tên theo từng tầng xếp từ trên xuống dưới là C1, C2, C3, C4, C5
Bột liệu thô được cấp vào trong hệ thống từ đường ống nối giữa C2-C1 Hòavào dòng khí lên, bột liệu thô đi qua ống dẫn khí và đi vào cyclôn C1 Trongcyclôn, bột liệu được tập hợp lại từ dòng gió xoáy , đi xuyên qua ống dẫn liệucủa C1 và vào ống nối giữa C2-C3 Có một hộp phân tán đặt ở cuối ống cấpliệu để phân phối cân bằng bột liệu trong dòng khí đang đi lên Vì vậy bột liệu
và dòng khí nóng đủ thời gian trao đổi nhiệt với nhau Các quá trình ở cáccyclôn khác phía trên cyclôn C4 có trạng thái hoạt động giống như trên
Buồng phân hủy hai tầng và lò tạo tầng sôi là thiết bị chính của hệ thống,bột liệu tạo thành lớp sôi nhờ gió 312 , được lấy từ cuối lò nung và vào lò tạotầng sôi qua hai cạnh của lò Một phần bột liệu từ C4 và nhiên liệu đi vào lò tạotầng sôi từ đỉnh phía dưới của nó và được mang đi bởi khí đã cháy và phân hủy
ở trạng thái huyền phù, bột liệu vào buồng phân hủy từ đỉnh trên của nó đixuyên qua ống dẫn khí giữa lò tạo tầng sôi và buồng phân hủy, rồi được trộnvới khí của lò Có một số cánh điều tiết trong buồng phân hủy hai tầng và lò tạotầng sôi, làm tăng sự hỗn loạn cao độ, do đó cải thiện tốc độ cháy và phân hủy.Bột liệu đã phân hủy trước được tập trung ở cyclôn C5 và vào lò qua buồng cấpliệu và được nung liên tục
Nói tóm lại, toàn bộ quá trình là: bột liệu đi vào từ trên xuống dưới, dòngkhí nóng đi từ dưới lên trên, trong cùng thời gian liệu được cháy và phân hủy
b.Calciner (buồng phân hủy)
12 Trong lò có 3 loại gió là gió 1, gió 2, gió 3:
Gió 1 là gió được đưa từ ngoài môi trường vào để làm nguội clinker trong hệ thống làm lạnh
Gió 2 là gió sau khi qua hệ thống làm lạnh được thổi vào lò
Gió 3 là gió sau khi qua hệ thống làm lạnh được thổi qua hệ thống trao đổi nhiệt
13
Trang 14Canlciner là hạt nhân của hệ thống trao đổi nhiệt, trong đó hoàn thànhmột loạt quá trình: đốt nhiên liệu, phân hủy chất cacbonat, trộn đều phân tántrao đổi nhiệt, chuyển chất …, đồng thời kèm theo thay đổi về nồng độ vậtliệu, kích thước hạt, cũng như lưu lượng, thành phần và trường nhiệt độ củakhí Khoảng 60% nhiên liệu dùng trong hệ thống nung đốt clinker xi măngđược sử dụng trong Calciner, vì vậy Canciner phân hủy hầu hết các hợp chất,hiệu suất phân hủy của Canciner khoảng 90% - 95%.13
4 Lò nung
a lò quay nung
Lò quay nung clinker theo phương pháp khô là loại lò nung có thiết
bị trao đổi nhiệt bên trong, có dạng 1 ống trụ rỗng được đặt nghiêng 1 góc α = 3– 50 so với phương nằm ngang Tỉ lệ giữa chiều dài lò so với đường kính lò ( L/D) khoảng 15 – 17 lần Phổ biến là 1 số loại lò có kích thước D x L = 3.5 x 50;
4 x 60; 5 x 75.14 Các loại lò có kích thước khác nhau sẽ có công suất khác nhau.Toàn bộ thân lò được đặt trên hệ thống bệ đỡ có con lăn và trụ lò được làm bằng
13 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 24
14 Kthvc – Nguyễn Dân – trang 12 ( link
http://www.esnips.com/doc/af5b2ab6-a663-409f-b012-2549857bda85/kthvc )
14
Trang 15 Giai đoạn 200oC – 650oC: đây là giai đoạn làm mất nước hóa học và đốt
hóa học của đất sét
hủy hoàn toàn, đồng thời các khoáng đất sét cũng bị phân hủy thành các thành
giai đoạn này phụ thuộc vào nhiệt độ và độ mịn của bột liệu
Giai đoạn từ 1200oC – 1300oC: Ở nhiệt độ này chủ yếu diễn ra quá trìnhtạo các khoáng như C3A, C4AF, C5A3 Sản phẩm ra ngoài sau quá trình này làC2S, C2F, C3A , C4AF, C5A và 1 lượng CaO, MgO tự do là những hạt vật liệu cókích thước khoảng 2mm – 10mm
Giai đoạn 1300oC – 1450oC -1300oC: ở 1300oC một phần vật liệu nóngchảy tạo pha lỏng, đến 1450oC toàn bộ vật liệu nóng chảy tạo thành dòng dungnham đỏ ( clinker nóng chảy) Dùng dung nham đi vào khu vực tạo khối gồmcác thành phần khoáng C3A , C4AF, C5A3, C2F, C2S, MgO và 1 lượng CaO tự
do Khoáng được tạo thành ở giai đoạn này chủ yếu là alit do sự tác dụng củaC2S và CaO tự do khi clinker ở pha lỏng
và 1 lượng nhỏ C3S tách ra khỏi pha lỏng ở dạng tinh thể, 1 phần pha lỏng đóngcứng tạo thành thủy tinh clinker
b.Các quá trình hóa học xảy ra khi nung:
+Ở 200ºC, tách nước liên kết, sự tách nước này kết thúc ở 950ºC:
CaCO3→ CaO + CO2↑
MgCO3→MgO + CO2↑
CaSO4→2CaO + 2SO2↑ + CO2↑
15
Trang 16+Phân hủy nguyên liệu:
2Na2SO4 + C→ 2Na2O + SO2 + CO2↑
2K2SO4 + C→2K2O + SO2 + CO2↑
2CaSO4 + C→2CaO + SO2 + CO2 ↑
CS2 + 3O2 → CO2 + SO2↑
S + O2 → SO2 ↑
c.Yêu cầu kĩ thuật
Hệ thống lò khô hiện đại phải có trang bị đầy đủ các thiết bị tự động hoáđiều khiển vận hành lò và cụ thể là:
+Hệ thống phát tia hồng ngoại quét khắp bề mặt lò để đo nhiệt độ ngoài của
lò nhằm phát hiện những vị trí hao mòn gạch chịu lửa
+Hệ thống phân tích và báo cáo về trung tâm diều khiển khí lò bao gồm tỷ
+Hệ thống máy đo các thông số vòng quay các motơvận hành lò và các bộthông số về điện áp , dòng điện, điện thế …
+Hệ thống các vô tuyến truyền hình ngọn lửa đầu nóng của lò và các bộphận điều khiển của quay lò
+Hệ thống máy tính báo cáo, lưu trử các thông số vận hành lò và cácthông số hiện trạng của lò
d nhiên liệu cung cấp cho lò nung
16
Trang 17Nhiên liệu cấp cho lò nung có thể là khí, lỏng, rắn, nhưng việc sử dụngnhiên liệu rắn (than) là hợp lí nhất về kinh tế và kĩ thuật Than được nghiền mịn
và kết hợp sấy bằng tác nhân sấy là khí nóng từ thiết bị làm nguội clinker, thanđạt độ mịn theo dòng khí đi vào phân ly và lọc bụi túi, tại đây được thu thồi.Than chưa đạt yêu cầu tại máy phân li sẽ được thu hồi và tiếp tục nghiền lại
Nhiệm vụ của công đoạn này là giữ vững chất lượng than mịn hoặc dầuhoặc hỗn hợp than – dầu cấp cho 2 đầu lò nung ( chủ yếu là than): vòi đốt tạicanciner và cấp cho đầu nóng của lò nung theo chế độ nhiệt năng yêu cầu của
lò Lò quay khô hiện nay thương cập nhiên liệu 60% cho Canciner và 40% cho
5.Làm nguội clinker
Tại giai đoạn cuối của lò nung, sau khi clinker tạo thành ở trạng thái nóngchảy bị hạ nhiệt độ rất nhanh do tiếp xúc với môi trường không khí Clinker rakhỏi lò vào khoảng 1200oC được đưa vào hệ thống làm nguội Có 2 hệ thốnglàm nguội là: làm nguội kiểu vệ tinh, và làm nguội kiểu ghi
Hệ thống làm nguội kiểu vệ tinh đã cũ, lạc hậu, không có được tính năngtận dụng khí nóng trong quá trình làm nguội clinker, vì vậy nó không được dùngphổ biến Cho nên ở bài tiểu luận này nhóm chúng em xin phép chỉ giới thiệu hệthống làm nguội kiểu ghi
Hệ thống làm lạnh kiểu ghi có hiệu suất thu hồi nhiệt cao (nhiệt độ gió 3
>9000 C) khả năng làm nguội nhanh, làm cho chất lượng Clinker luôn ổn định.Mục tiêu của công đoạn nay là làm tăng hoat tính của các khoáng clinker, thuhồi nhiệt thải để cấp khí nóng cho vòi đốt calciner và máy nghiền than, củngnhư tải clinker đến máy đập nhỏ rồi đưa lên đổ vào 1 silô hoặc các silô chứa
Nguyên tắc làm việc của máy làm nguội clinker kiểu ghi thép là clinker
từ phểu rót clinker xuống trải rộng khắp trên diện tích ghi với chiều dày 250
-15 20 chủng loại xi măng và công nghệ sản xuất ( Hoàng Văn Phong – xuất bản năm 2006) – trang 23
17