đề cương môn chất kết dính

* Mục đích của tính bài toán phối liệu: - Xác định tỷ lệ các loại nguyên liệu để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu - Bài toán phối liệu phải phù hợp công nghệ sản xuất - Đảm bảo yêu cầu về độ

Đề cương môn chất kết dính(VLXD)

Mục Lục

câu 1: Thế nào là Xi măng Pooc lăng và clanke xi măng pooc lăng ? hãy trình bày điều kiện hình thành và vai trò của các thành phần khoáng chính ? ảnh hưởng của hàm lượng các ôxyt đến thành phần khoáng và đến điều kiện nung ?

* Thế nào là Xi măng Pooc lăng :

Xi măng pooc lăng là sản phẩm nghiền mịn của Clanke Xi măng PL và thạch cao ,

có phụ gia hoặc không có phụ gia

* clanke xi măng pooc lăng :

Clanke XMPL là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất Xi Măng bằng cách nung đến thiêu kết hỗn hợp phối liệu đồng nhất , phân tán mịn của đá vôi + đất sét + phụ gia điều chỉnh

* kiện hình thành và vai trò của các thành phần khoáng chính :

Clanke XMPL là các hạt gồm 2 pha chính : pha tinh thể và pha thủy tinh

+ kích thước hạt phụ thuộc vào công nghệ

- thành phần khoáng chính CLK XMPL bao gồm chủ yếu là các khoáng Canxi Silicat chiếm khoảng (70 - 80% ) ,bao gồm C3S alit ; C2S belit ; C3A tri canxi aluminat ;

C4AF tetacxaluminoferit và pha thủy tinh nằm xen kẽ giữa các khoáng alits và belit ( chất trung gian)

- Điều kiện hình thành các khoáng chính:

+ C3S :

Thường được tạo thành nhanh khi có mặt pha lỏng : nhiệt độ tạo thành

t >= 1300 khi t =< 1200 : C3S à C2S + CaO tự do

C3S bền ở 1200 C - 2070 C

+ C2S :

tạo thành ở t >= 1000 C

thường tạo thành dung dịch rắn với Al2O3 , Fe2O3 hàm lương 1 - 3 %

C2S tồn tại ở 4 dạng thù hình : aC2S , bC2S , a'C2S và gC2S

dạng aC2S : bền vững ở nhiệt độ t = 830 - 1425 C ;

nhiệt độ > 2130 C nóng chảy ; nhiệt độ < 1425 C : aC2S - a'C2S

dạng a'C2S : bền vững ở nhiệt độ 830 - 1425 C ; t < 830 C làm lạnh nhanh

a'C2S - bC2S ; t < 830 C làm lạnh chậm a'C2S - gC2S

+ C3A và C4AF :

tạo thành do nhiệt độ nóng chảy thấp

C4AF có cường độ cao , có khả năng bền trong môi trường Sunfat ,

C3A : hydrat hóa nhanh , cường độ thấp ; dễ tạo hợp chất với thạch cao ,gây nở thể tích nhiệt thủy hóa lớn C3A + H2O = 3CaO.Al2O3.6H2O

C3A + CaSO4.H2O = 3CaO.Al2O3.3CaSO4.31H2O

CaO: ( 60 - 66%) là hợp lý ,khi đó tạo ra cả C3S và C2S

+ CaO cao: C3S tạo ra lớn,nhiệt độ nung cao, XM nin kết rắn chắc nhanh,cường độ cao CaO tự do lớn à kém ổn định thể tích, kém bền với nước

CaO thấp: tạo ra nhiều C2S, các khoáng Silicat có độ bazo thấp

à XM ninh kết rắn chắc chậm, nhiệt độ nung không cao , bền trong mt Sunfat , khó nung.+ SiO2 nhỏ: tao C3S lớn àR cao, khó nung; hàm lượng SiO2 hợp lý 21 - 24%

+ Al2O3: ôxit dễ chảy,dễ phản ứng với CaO àC3A àhydrat hóa nhanh,tỏa nhiệt lớn, R thấpAl2O3 cao, hỗn hợp dễ nung,hàm lượng hợp lý 4 - 9%

+ FeO3: dễ chảy hơn Al2O3; tạo khoang C4AF có R cao hơn C3A,bền Sunfat nếu Fe2O3 Tăng -hỗn hợp dễ nung, XM bền Sunfat có hàm lượng 2 - 4 %

Câu 2: Các hệ số cơ bản của Clanke XM? vì sao phải đưa ra các hệ số này? khi tính toán bài toán phối liệu,chúng ta có quan tâm đến hệ số nào nhất? Cách chọn hệ số n hay p căn cứ vào thành phần nguyên liệu của bài toán phối liệu?

* Các hệ số cơ bản của Clanke XM:

- hệ số Silicat: n = SiO2 / (Al2O3 + Fe2O3) = 1,7 - 3,5hợp lý khi n Î (2,2-2,6) khi n lớn thì hàm lượng khoáng Silicat lớn à nhiệt độ nóng chảy giảm n > 3,6: bền Sunfat,khó nung

- hệ số Aluminat : p = Al2O3 / Fe2O3 = 1 - 2,5 p = 1 - 2,5 tạo ra cả C3A và C4AF

p > 2,5 : tạo ra nhiều C3A à XM ninh kết ,rắn chắc nhanh ,cường độ thấp ,kém bền Sunfat Khi p < 0,637: chỉ tạo ra C4AF

- Hệ số bão hòa KH:KH = (CaOeq \l(\l(( - CaOtd ) - ( 1,65Al2O3 + 0,35Fe2O3 +

0,7SO3) / 2,8( SiO2eq \l(\l(( - SiO2td )

KH = 0,85 - 0,95 hợp lý tạo ra cả C3S và C2S, thường chọn KH < 1

KH phụ thuộc: tp nguyên liệu ban đầu, điều kiện nung luyện (MKN), t Î nhiên liệu sử dụng, điều kiện làm lạnh CKD, chất lượng yêu cầu

- hệ số LSF:

LSF = 100CaO / (2,8SiO2 + 1,65Al2O3 +0,35Fe2O3) Khi p > 0,637

LSF = 100CaO / (2,8SiO2 + 1,1Al2O3 +0,35Fe2O3) Khi p < 0,637

Khoảng hợp lý: 0,9 - 0,95

* vì sao phải đưa ra các hệ số này:

Đưa ra các hệ số này giúp

+ Tính toán được lượng , tp phối liệu ban đầu để cho ra sản phẩm theo yêu cầu

+ kiểm soát được quá trình nung hợp lý và điều kiện làm lạnh Clanke XM

+ Đảm bảo sự hoạt động của dây chuyền công nghệ , tránh xảy ra tình trạng tắc lò do thành phần nhiên liệu không được kiểm soát

* khi tính toán bài toán phối liệu ,chúng ta có quan tâm đến hệ số nào nhất:

Cần quan tâm nhất đến hệ số KH vì nó đặc trưng cho tất cả các thành phần õit trong Clanke Ngoài ra là hệ số Silicat , biểu diễn được 3 trong 4 thành phần Hệ số KH và n,pđược sử dụng để tính toán phối liệu

3 2 3

2

8 , 2

35 , 0 A

1,65

SiO

O Fe O

l CaO

2

2

O Fe

O Fe

O Al

P=

* Cách chọn n và p : dựa vào khoảng hợp lý của chúng , dựa vào hàm lượng các khoáng

có trong Clanke XM

Câu 3: Mục đích của việc tính toán phối liệu? Cách xác định bài toán phối liệu trên

cơ sở điều kiện kỹ thuật và kinh tế?

* Mục đích của tính bài toán phối liệu:

- Xác định tỷ lệ các loại nguyên liệu để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu

- Bài toán phối liệu phải phù hợp công nghệ sản xuất

- Đảm bảo yêu cầu về độ đồng đều thành phần khoáng

* Cách xác định bài toán phối liệu trên cơ sở đk kỹ thuật và kinh tế:

- tính toán theo các hệ số truyền thống, cơ bản

- tính toán theo thành phần khoáng yêu cầu

- Xác đinh theo phương pháp biểu đồ

- Xác đinh theo phương pháp điều chỉnh

Câu 4: Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất clanhke xi măng? Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công nghệ sản xuất và chất lượng clanhke xi măng ?

1. Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất clanhke xi măng:

Hai nguyên liệu chính để sản xuất clanhke xi măng bao gồm đá vôi, đá sét Đá vôi

là nguồn cung cấp CaO và đá sét là nguồn cung cấp SiO2, Al2O3, Fe2O3 Tuy nhiên

để đủ đảm bảo các ôxít theo đúng tỉ lệ yêu cầu nhằm thoả mãn các hệ số KH, n, p thì khó tìm được loại đá vôi và đá sét có đủ thành phần như ý muốn Vì vậy trong sản xuất thường phải sử dụng thêm phụ gia quặng sắt, bôxít, đất giầu silic để bổ xung thêm các thành phần hoá khi đá vôi và đất sét không đảm bảo theo yêu cầu Các nguồn nguyên liệu sử dụng phải theo tiêu chuẩn Việt Nam như sau

a.Đá vôi

Đá vôi để sản xuất clanhke xi măng chủ yếu để cung cấp ôxít CaO.Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6072 -1996 đá vôi để sản xuất clanhke xi măng poóc lăng phải thoả mãn yêu cầu về hàm lượng của các chất

Đất sét sử dụng để sản xuất clanhke xi măng nhằm cung cấp các ôxít SiO2, Al2O3,

Fe2O3 bao gồm đất sét, đất hoàng thổ, phiến thạch sét Đất sét là khoáng kết tủa giàu hạt nhỏ, dễ tạo thành huyền phù khi khuấy trộn với nước Thành phần khoáng chủ yếu của đất sét là khoáng Alumô silicat ngậm nước tồn tại ở dạng 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 tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6071 – 1996 hỗn hợp sét dùng làm sản xuất xi măng poóc lăng phải có hàm lượng ôxít trong khoảng sau:

SiO2 = 55 ÷ 70% ; Fe2O3 ≤ 1%

K2O + Na2O ≤3% ; Al2O3 =10 ÷ 24%

c Các phụ gia trong sản xuất xi măng:

Trong công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ người ta sử dụng nhiều loại phụ gia nhằm mục đích: điều chỉnh thành phần hoá của nguyên liệu mặt khác để cải thiện các tính chất kỹthuật của chất kết dính, điều chỉnh mác chất kết dính (phụ gia đầy), nâng cao hiệu suất của thiết bị công nghệ (phụ gia công nghệ)

b. Nhiên liệu sản xuất xi măng:

Để nung luyện clanhke xi măng người ta có thể dùng nhiên liệu: rắn, lỏng, khí

+ Nhiên liệu lỏng thường dùng là dầu marut,có Q=8000-11000 Kcal/Kg

+ Nhiên liệu khí thường dùng là khí thiên nhiên,có Q=8000-9000 Kcal/Kg

+ Nhiên liệu rắn thường dùng là than,khi nung clanhke xi măng trong là đứng thì sửdụng than ngắn lửa, chất bốc 3-6%, có Q=5500-6500 Kcal/Kg

2. Ảnh hưởng của nhiên liệu đến công nghệ sản xuất và chất lượng clanhke xi măng:

Chủ yếu là ảnh hưởng của tro than tới chất lượng clanhke xi măng

- Tro than:gồm các oxit vô cơ tạo thành ở t0 caoàđộ hoạt tính nhỏ.

- Hàm lượng càng lớnà chất lượng clanhke xi măng càng giảm:

+ thành phần tro phân bố không đều trong phối liệu

+Tro than làm giảm t0 cháy,giảm khả năng bắt lửa

+ Tro than làm tăng hàm nhiệt khí thảiàtăng t0 khí thải

+ Có khả năng gây nên hiện tượng ano

- Để hạn chế ảnh hưởng của tro than:

+Tăng độ nghiền mịn clanhke xi măng

+Công nghệ đốt hợp lý: đốt cả trong buồng phân hủy đá vôi & lò nung

Câu 5:Sự khác nhau trong công đoạn chuẩn bị phối liệu của 2 phương pháp sản xuất xi măng theo phương pháp ướt và phương pháp khô? các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của công đoạn này?cơ sở để lựa chọn thiết bị sử dụng cho công đoạn nay?

a)Sự khác nhau trong công đoạn chuẩn bị phối liệu của 2 phương pháp sản xuất xi măng theo phương pháp ướt và phương pháp khô:

+ Nghiền phối liệu khác :

- một bên nghiền khô W< 1,5 %

- một bên nghiền ướt W =12-14 %(18%)

+ Hệ thống dự trữ và đồng nhất khác nhau:

- phương pháp ướt hệ thống dự trữ băng bể chứa chứ không phải là Xyclo

- phương pháp khô hệ thống dự trữ bằng Xyclo

b)các yêu cầu kỹ thuật cơ bản của công đoạn chuẩn bị phối liệu:chuẩn bị phối liệu sản xuất Clanhke có 2 công đoạn nhỏ:

+gia công sơ bộ nguyên vật liệu

+nghiền mịn phối liệu

* gia công sơ bộ nguyên vật liệu:

-mục đích gia công sơ bộ:

+đảm bảo kích thước nguyên vật liệu vào máy nghiền mịn > yêu cầu đập kích thước khác nhau >yêu cầu máy nghiền

+đảm bảo đồng đều sơ bộ

- sơ đồ đập:

+ sơ đồ 1 giai đoạn:chỉ sử dụng 1 thiết bị đập

+ sơ đồ 2 giai đoạn:sử dụng 2 thiết bị đập bố trí lien tiếp

- hệ thống kho đồng nhất:nhiệm vụ của hệ thống kho đồng nhất là:

+ là kho dự trữ

+đồng nhất sơ bộ:++ loại kho đồng nhất

++ dạng nguyên liệu đồng nhất

*nghiền mịn phối liệu:

-yêu cầu phối liệu:

c)cơ sở để lựa chọn thiết bị sử dụng cho công đoạn chuẩn bị phối liệu:

+ lựa chọn thiết bị công nghệ nghiền mịn:

++ Thết bị nghiền mịn là máy nghiền bi,nghiền đứng,nghiền trục cán áp lục cao

Ưu và nhược của máy nghiền bi: vận hành dễ,công đầu tư ít

Tiêu tốn điện năng nhiều,hiệu suất nhỏ

++ mục đích hệ thong Xyclo đồng nhất: đảm bảo tinh đồng nhất

++++ phối liệu ở dạng linh động chảy lỏng

++++khấy trộn phối liệu(dùng áp lực lớn,áp suất cao)

+++ chia đáy Xyclo làm nhiều phần:sục khí vòa các phần với tốc độ và áp suất khác nhau

Câu 6 Vai trò của hệ thống đồng nhất trong phương pháp khô sản xuất xi măng pooc lăng?các phương pháp đồng nhất trong công đoạn chuẩn bị phối liệu?ưu và nhược của chúng?

-hệ thống dự trữ và đồng nhất băng bể chứa:bùn phối liệu đã điều chỉnh được dự trữ trong các bể thẳng đứng hay nằm ngang,có lắp thiết bị khuấy trộn để chống lắng đảm bảo được sự đồng đều của phối liệu trước khi đưa vào lò nung.Tuy nhiên sử dụng phương pháp này tốn nhiều năng lượng,thiết bị công kềnh vì có tới 2 bể chứa

Câu 7:mục đích yêu cầu của quá trình nung Clanhke?nhiên liệu có ảnh hưởng như thế nào đến quá trình nung Clanhke?

TL:

*mục đích yêu cầu của quá trình nung Clanhke:

-chế tạo được Clanhke ximang theo yêu cầu kỹ thuật

- vận hành lò nung được dễ dàng ít sự cố

-năng suất cao

*nhiên liệu có ảnh hưởng như thế nào đến quá trình nung Clanhke:

Chất lượng của Clanhke ximang không những phụ thuộc vào thành phần hóa học của nguên liệu mà còn phụ thuộc vào dạng lò nung,dạng nhiên liệu sử dung.Nhiên liệu sử dụng để nung clanhke ximang có thể là nhiên liệu lỏng,nhiên liệu rắn và nhiên liệu khí.Khi lựa chọn nhiên liệu phải căn cứ vào nguồng nhiên liệu,số lượng nhiên liệu yêucầu và nhiệt trị của nó,giá thành nhiên liệu và dạng lò nung.Hiện nay ở nước ta,nhiên liệu rắn được sử dụng rộng rãi để nung clangke ximang Nhiên liệu rắn thường được

sử dụng là than cám Quảng Ninh.tùy vào dạng lò nung mà yêu cầu than khác nhau

Các yêu cầu đối với chuẩn bị than:-Đảm bảo độ mịn:phụ thuộc vào +loại than:hàm lượng chất bốc(khi chất bốc ít thì cần nghiền độ mịn cao và ngược lai)

+công nghệ nung

+hàm lượng tro than

-Mức độ đồng đều của hỗn hợp không khí và than

- Đảm bảo đủ nhiệt trị

Câu 8:Các quá trình xảy ra khi nung phối liệu?các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình tạo khoáng?

*Các quá trình xảy ra khi nung phối liệu:

a)quá trình sấy và đốt nóng vật liệu:

- bốc hơi ẩm tự do t<= 100 độ

- bốc hơi nước hấp phụ,một phần kết tinh t=100-200 độ

-tách nước liên kết hóa học:t=400-700 độ à thay đổi cấu trúc đất sét

b)sự thay đổi của các cấu tử:

- sự biến đổi thù hình của các cấu tử:Si02,Al203,Fe203

- sự biến đổi đất sét: Al203.2Si02.2H20(khoáng caolinit):

+quan điểm cũ:Al203.2Si02.2H20 ->(t=400-700 độ) γAl203+2Si02+2H20

+quan điểm hiện nay: Al203.2Si02.2H20 ->(t=450-700 độ)

γAl203.2Si02+2H20

Sau đó: γAl203.2Si02 ->(t=900-1000 độ) γAl203+2Si02

γAl203.2Si02(Mêta caolanh)

- đá vôi:quá trình phân hủy:CaC03àCa0 +CO2 -Q

quá trình phân hủy phụ thuộc vào:+nhiệt độ nung

+kích thước vật liệu

+ sự có mặt của các tạp chất

c)quá trình phản ứng vật chất trạng thái rắn:

- Các phản ứng cơ bản :

+ Phụ gia ( quặng sắt,boxit )

3 phối liệu trên chủ yếu là : R20,Ti02,S03

CaC03 + Đất sét + phụ gia à (700-1200 dộ) C2S,C12A7, C3A,C2AS,CS,

C4AF,CAS2 à (>1200 dộ) C3S; C2S; C3A; C4AF

Qúa trình phản ứng tạo khoáng phụ thuộc:

+ Sự có mặt của phụ gia khoáng hóa

d) Phản ứng xảy ra khi có mặt pha lỏng

-Vai trò pha lỏng:

+ Tạo môi trường phản ứng tạo C3S

+ Pha lỏng à lấp đầy lỗ rỗng à tăng tính đặc à tăng phản ứng

+ Pha lỏng à bôi trơn các hạt à tăng quá trình dịch chuyển của các chất à tăng phản ứng

- Thành phần pha lỏng à ảnh hưởng nhiệt độ nóng chảy (otecti)

C-S-F:1455 độ C

C-A-S-F: 1388 độ C

C-A-S-F-Na : 1312 độ C

C-A-S-F-Na-Mg : 1280 dộ C

Qúa trình tạo thành C3S phụ thuộc

+ Nhiệt động học của chất nóng chảy : tnc,σ, M

+ Khả năng khuếch tán của cấu tử

+ Mức độ hòa tan của C2S và CaO và pha lỏng

*Các yếu tố công nghệ ảnh hưởng đến quá trình tạo khoáng

- Bản chất của nguyên vật liệu (Đất sét,đá vôi )

- Tỷ lệ thành phần phối liệu : Hàm lượng các thành phần tạo phản ứng chảy

- Độ nghiền mịn ( độ phân tán )

- Độ đồng nhất : + Đồng nhất sơ bộ ở kho.

+ Đồng nhất ơ nghiền phối liệu

- Nhiệt độ nung

- Thành phần phối liệu : Các tạp chất kiềm

+ Khả năng ảnh hưởng của hợp chất kiềm đến tính chất pha lỏng

+ Anh hưởng kiềm đến t/c xi măng

Câu 9: Vì sao phải làm lạnh nhanh Clanhke XM? Các dạng thiết bị làm lạnh? Ưu nhược điểm của các thiết bị này ? Vì sao lại chia thiết bị làm lạnh thành nhiều

buồng?

a)Phải làm lạnh nhanh clanhke XM vì:

-Khi làm lạnh các hạt đã thiêu kết thì trong chúng xảy ra các quá trình gây ảnh hưởng lớnđến tính chất của Clanhke và xi măng Clanhke là hệ không cân bằng ,trong quá trình làm lạnh chất nóng chảy xảy ra sự thay đổi tính chất pha lỏng và pha rắn ,phụ thuộc vào thành phần xi măng pooc lăng và có đặc tính rất phức tạp.Alit có thể tách ra từ chất nóng chảy khi làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt độ khác nhau với số lượng khác nhau Khi làm lạnh rất chậm tạo thành C3S không bền vững và bị phân hủy

-Khi làm lạnh chậm chất nóng chảy trong clanhke hoàn toàn bị kết tinh ,nhưng khi làm lạnh nhanh chất nóng chảy trong clanhke hoàn toàn bị cứng lại ở dạng thủy tinh

-Khi làm lạnh clanhke thì có sự phân hủy các hợp chất Các khoáng clanhke có thể ở trạng thái giả bền ,khi làm lạnh chậm trở về trạng thái bền vững.Khoáng chính C3S trong clanhke chỉ bền vững trong khoảng 1250o - 1900o Quá trình phân hủy Alit xảy ra mạnh nhất khi làm lạnh chậm Clanhke trong khoảng nhiệt độ 1000-1200

-Belit trong clanhke XM có nhiều dạng thù hình aC2S, a'C2S, bC2S , gC2S Khi làm lạnhnhanh a'C2S thì ở nhiệt độ 670o chúng chuyển thành bC2S nhưng khi làm lạnh chậm thì

ở nhiệt độ < 830o ,a'C2S chuyển thành gC2S

-Khi tốc độ làm lạnh càng nhanh hàm lượng pha tinh thể kết tinh từ pha lỏng càng nhỏ ,hàm lượng pha thủy tinh càng lớn đồng thời 1 phần MgO nằm trong pha thủy tinh nên không gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng clanhke MgO ở dạng tinh thể nhỏ dễ dàng hydrat hóa khi XM đóng rắn,sản phẩm đóng rắn ổn định thể tích hơn,đồng thời khi làm lạnh nhanh clanhke tránh được hiện tượng chuyển hóa khoáng bC2S thành gC2S và C3S

ít bị phân hủy thành C2S và CaO tự do,vì vậy chất lượng clanke tốt hơn

-Khoáng C3A nếu làm lạnh chậm dễ bị chuyển thành C5A3 và CaO

b) Các dạng thiết bị làm lạnh và ưu nhược điểm của từng loại:

Trong công nghiệp XM có 4 dạng thiết bị làm lạnh là : dạng lò quay ,dạng hành tinh ,dạng ghi (dàn làm lạnh ) và dạng đứng

+Dạng lò quay và dạng hành tinh :

Ưu: -ko cần quạt -> tiết kiệm năng lượng điện

-khối lượng khí cần thiết để làm lạnh clanhke nhỏ

-gọn nhẹ dễ lắp đặt

Nhược:-mức độ làm lạnh chậm,năng suất thấp

+Dạng đứng:

Ưu:-tận dụng khí sau khi làm lạnh cung cấp cho quá trình nung

-thiết kế đơn giản

Nhược :-mức độ làm lạnh chậm

+Dạng ghi: Ưu: -làm lạnh nhanh tận dụng khí nóng cho quá trình nung ,với pp khô 1 phần ko khí được đưa vào xyclon trao đổi nhiệt phần còn lại được đưa sang sấy nghiền nguyên liệu với pp ướt thì phần còn lại được đưa qua hệ thống lọc bụi

-Có năng suất cao

Nhược:-khối lượng ko khí cần tiêu tốn lớn,nên lượng khí thải đưa ra ngoài lớn ,dẫn đến

mất mát nhiệt sẽ lớn

Câu 10:Phân tích sự khác nhau và giống nhau khi nung phối liệu theo phương pháp ướt

và phương pháp khô về:

-Các quá trình xảy ra khi nung, biểu đồ nhiệt của hệ thống lò quay

-Thiết bị nung ,làm nguội

-Hiệu quả kinh tế

TL:

*Giống nhau:

-cùng có thể sử dụng được 3 loại nhiên liệu : rắn, lỏng, khí

-cho năng suất cao ,chất lượng ổn định

-mức độ cơ giới hóa và tự động hóa cao

-đều sử dụng thiết bị nung dạng lò quay

-tạo ra các thành phần khoáng chủ yếu của clanhke

*Khác nhau:

Lò quay pp ướt:

Thiết bị nung và làm nguội

-phân hủy đá vôi đất sét trong lò nung

-có 6 vùng trong lò nung (vùng sấy, vùng đề hydrat, vùng phân hủy,vùng tỏa nhiệt, vùng thiêu kết, vùng làm lạnh)

-lò dài ( tỷ lệ giữa chiều dài và đường kính lớn)

-khí sau khi làm lạnh được đưa vào lò để đốt cháy nhiên liệu và phần còn lại đưa qua hệ thống lọc bụi

Hiệu quả kinh tế

-dễ vận hành

-chất lượng clanhke cao và ổn định do phối liệu có độ đồng nhất cao về thành phần hóa.-nhưng năng suất thấp

-chi phí nhiên liệu tương đối lớn

-lò dài nên tốn diện tích mặt bằng -> tăng chi phí đầu tư

Lò quay pp khô:

Thiết bị nung và làm nguội

-có thiết bị trao đổi nhiệt ngoài lò,

-lò nung chỉ có 3-4 vùng (phân hủy đá vôi,tỏa nhiệt ,thiêu kết và làm lạnh)

-lò ngắn( tỷ lệ L/D nhỏ hơn)

-khí sau khi làm lạnh được đưa vào lò để đốt cháy nhiên liệu ,phần còn lại được đưa vào xyclon trao đổi nhiệt và sấy nghiền nguyên liệu

Hiệu quả kinh tế:

-năng suất cao

-lò ngắn -> giảm chi phí

-tận dụng nhiệt khí thải của lò nung để sấy khô làm mất nước hóa học trong đất sét và phân hủy 1 phần đá vôi->giảm đc lượng khí thải ,giảm nhiệt độ khí thải

-tiêu tốn nhiệt thấp

-làm nguội thường kết hợp với hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò

-vận hành dễ dàng vì lò ngắn

Câu 11: Vai trò của hệ thống gia nhiệt trong công nghệ sản xuất xi măng theo

phương pháp khô? Các dạng hệ thống gia nhiệt, ưu nhược điểm của các hệ thống này.

TL:

a)Vai trò của hệ thống gia nhiệt trong công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô: đảm bảo 1 phần chức năng của lò quay nung clanhke, thiết bị gia nhiệt ngoài lò làm tăng năng suất lò đến 30%,có khả năng tận dụng nhiên liệu phế thải làm tăng tính ổn định của vật liệu chịu lửa,làm giảm khó khăn của quá trình vận hành lò nung , giảm lượng khí thải và nhiệt độ khí thải ,sản suất được XM có hàm lượng alkali thấp và giảm tiêu tốn nhiệt.Nó có nhiệm vụ tận dụng tối đa nhiệt khí thải và đốt nóng phối liệu đến nhiệt độ cao trước khi đưa vào lò nung

b)Các dạng hệ thống gia nhiệt, ưu nhược điểm của các hệ thống này

-Trong công nghiệp sản xuất XM hnay sử dụng 2 loại hệ thống gia nhiệt chính là hệ thống gia nhiệt xyclon (hệ thống xyclon trao đổi nhiệt ) và hệ thống xyclon kết hợp với lò tiền nung Ngoài ra còn sử dụng hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò là thiết bị

-hiệu quả trao đổi nhiệt cao vì hạt được tiếp xúc với không khí nóng ở trạng thái tầng sôi -phối liệu được sấy ,và phân hủy đất sét tới 80-90%,đá vôi 20-30%

-làm giảm chiều dài lò nung

-sử dụng tối đa nhiệt khí thải của lò quay

-độ đồng nhất phối liệu cao

-hàm lượng bụi trong không khí thấp

Nhược: -mức độ phân hủy đá vôi không cao

+Hệ thống xyclon kết hợp với lò tiền nung

Ưu : ngoài những ưu điểm của xyclon trao đổi nhiệt còn có ưu điểm vượt trội nữa là khả năng phân hủy đá vôi có thể đạt 90-95%

-quá trình nung clanhke xảy ra nhanh hơn vì nhiệt độ vật liệu và nhiệt độ của khí chênh lệch ít

-sử dụng 1 lượng than để đốt trong buồng phân hủy đá vôi khi đó tăng mức độ đồng đều của tro than trong phối liệu

-thiết bị gọn ,năng suất cao

-giảm lượng tiêu tốn nhiệt sản xuất clanhke.

Nhược : -vốn đầu tư cao.

Câu 12: Phân tích quá trình thay đổi nhiệt độ của khí và vật liệu trong hệ thống xyclon trao đổi nhiệt và trong lò quay?

và lắng xuống đáy xyclon ,sau đó lại được đưa vào ống dẫn khí đi từ xyclon bậc 2 sang xyclon bậc 3 và được dòng khí đưa vào xyclon bậc 3.Tại đây cũng xảy ra quá trình trao đổi nhiệt giữa bột phối liệu và không khí nóng có nhiệt độ cao hơn ,do đó vật liệu tiếp tục tăng nhiệt độ ,bốc hơi nước hóa học Sau đó bột phối liệu lại được tách ra khỏi dòng khí và lắng xuống đáy xyclon 3 rồi lại được đưa vào ống dẫn khí

từ xyclon bậc 1 sang xyclon bậc 2 và được đưa vào xyclon bậc 2 như vậy bột phối liệu lần lượt đi từ xyclon bậc 4 sang xyclon bậc 1 còn không khí nóng thì ngược lại

từ lò nung có nhiệt độ cao 1000-1100 được đi lần lượt từ xyclon bậc 1 đến xyclon bậc

4 và trao đổi nhiệt với bột phối liệu ở trạng thái lơ lửng,do đó nhiệt độ giảm dần đến khi ra khỏi xyclon bậc 4 có nhiệt độ 300-350 và đi vào hệ thống lọc bụi và thải ra ngoài trời t = 200o

b) Trong lò quay : khi vật liệu được đưa vào lò nung ,vào vùng phân hủy đá vôi vật liệu

có nhiệt độ từ 700-1000 ,vùng này chiếm chiều dài tương đối lớn trong lò nung.Sau đó sang vùng phản ứng tỏa nhiệt có nhiệt độ vật liệu đạt 900-1400 chủ yếu xảy ra quá trình phản ứng pha rắn tạo thành các khoáng của clanhke Tiếp theo là vùng có nhiệt độ vật liệu khoảng 1400 gọi là vùng thiêu kết.trong vùng này chủ yếu xảy ra phản ứng tạo thanh

C3S Vùng làm nguội có nhiệt độ giảm từ 1400-1200 trước khi clanhke rời lò nung đi vàothiết bị làm lạnh.t

Câu 13: Cấu tạo? nguyên tắc làm việc của lò quay phương pháp khô?Thế nào là gió 1,2,3?

TL:

a)Lò quay phương pháp khô có cấu tạo bao gồm:

-Hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò:có thể là hệ thống Xyclon trao đổi nhiệt hoặc có thể

là hệ thống Xyclon kết hợp với buồng phân huỷ đá vôi

-Lò nung:bộ phận này chỉ đảm nhiệm nhiệm vụ từ vùng phân huỷ đá vôi đến vùng làmlạnh

-Thiết bị làm lạnh:có thể là thiết bị làm lạnh dạng hành tinh hoặc thiết bị làm lạnh dạng ghi

b)Nguyên tắc làm việc:

Nguyên liệu đầu vào hệ thống lò nung là phối liệu nghiền mịn dạng bột khô của các cấu tử đá vôi, đất sét và các phụ gia điều chỉnh.Phối liệu đc đưa vào từ các tầng trên cùng của thấp tiền nung,rồi qua buồng phân huỷ đá vôi,sau đó vào lò nung.Tại

đây,trong quá trình chuyển động,phối liệu đc nung nóng lên và do tác động của nhiệt

đọ cao sẽ xảy ra các phản ứng hoá lý làm biến đổi các hợp chất ban đầu để tạo thành các thành phần khoáng cần thiết trong Clanke.Cuối cùng,Clanke đc đưa ra ngoài ở đầu

ra thiết bị làm lạnh

c)Giải thích Gió 1,Gió 2,Gió 3:

Gió 1 là loại gió đc đưa vào lò quay qua vòi đốt nhờ quạt gió.Có tác dụng trộn đều không khí với nhiên liệu, đc sử dụng để điều chỉnh hình dáng ngọn lửa,làm nguội vòi đốt và bảo vệ vòi đốt Để đảm bảo an toàn,nhiệt độ Gió1 không lớn hơn 120độ

Gió 2 là không khí nóng đc đưa vào lò từ thiết bị làm nguội vào lò nhờ quạt hút ID.Gió 2 có thể đạt nhiệt độ 1000-1100độ C

Gió 3 là dòng không khi nóng từ thiết bị làm nguội đưa vào buồng phân huỷ đá vôi qua các đường ống song song với thân lò.Nhiệt độ Gió 3 đạt khoảng 800-900độ C

Gió 2 và Gió 3 có tác dụng đảm bảo lượng oxy cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu trong lò nung và trong buồng phân huỷ đá vôi

Câu 14: Vai trò của thiết bị phân hủy đá vôi trong hệ thống trao đổi nhiệt ngoài lò? Các dạng tbi này? Ưu nhược điểm ?

TL:

* Vai trò của thiết bị phân huỷ đá vôi tronghệ thông trao đổi nhiệt ngoài lò:

-Phân huỷ nhanh và triệt để CaCO3 (90-95%)

-Đảm bảo chất lượng Cao tốt

-Sử dụng 1lượng than để đốt trong buồng phân huỷ đá vôi.Do đó làm tăng mức độ đồng đều của tro than trong phối liệu

-Vì buồng phân huỷ đá vôi đc bố trí ngoài lò nung nên giúp chiều dài lò nung giảm đi đáng kể.Ngoài ra còn giúp năng suất lò nung đc nâng cao

-Giảm lươngj nhiệt tiêu tốn trong quá trình sản xuất Clanke

*Các dạng thiết bị phân huỷ đá vôi:

a)Hệ thông gia nhiệt SF của IHI:

Hệ thống trao đổi nhiệt hay hệ thống gia nhiệt là hầu hết sự phân huỷ đá vôi của nguyên liệu xảy ra trong lò nung nhanh,gồm có buồng xoáy trộn và buồng phản ứng

Ưu điểm:Nhiệt cung cấp cho lò nung có thể giảm đến 50% so với thiêt bị gia nhiệt thông thường

Tránh đc sự dính bết của VL trên thành thiết bị

b)Hệ thống trao đổi nhiệt vs buồng phân huỷ đá vôi kiểu tầng sôi MFC:làm việc theo nguyên lý tầng sôi

Ưu điểm:Tránh đc hiện tượng đá vôi tắc kẹt

Buồng phân huỷ đá vôi này có thể đốt nhiều dạng nguyên liệu khác nhau

c)Hệ thống trao đổi nhiệt RSP:

gồm giếng đốt nóng và buồng hoà trộn bố trí gần như song song vs nhau

Ưu điểm: giúp giảm nhiên liệu cho lò quay

Cho phép tận dụng tối đa khí nóng từ thiết bị làm lạnh Clanke

Giúp tăng năng suất lò

d)Hệ thống gia nhiệt với thiết bị tiền nung F.L.Smith:

+Thiết bị tiền nung FLS có ống đốt nóng hỗn hợp nguyên liệu riêng: Đc đặc trưngbằng ống dẫn khí đặc biêtchuyển khí nóng từ thiêt bị làm lạnh Clanke đến thiết bị nung riêng

Ưu điểm:Mức đọ phânhuỷ đá vôi cao(90-95%)

Thao tác thuận lợi, đảm bảo hoạt động ổn định,dễ dang tách Clo,alkali,sunfua mà

không mất nhiệt lớn

Công suất cao

+Thiết bị nung trước FLS cho xi măng thấp alkali:Gồm các thiết bị đốt trước và thiết

bị gia nhiệt 4bậc làm việc hoàn toàn độc lập với khí lò nung

Ưu,nhc điểm: Đẩy nhanh quá trình phân huỷ

Làm sạch khí thải

Tránh được các vấn đề xảy ra do chất bốc

Yêu cầu tiêu tốn nhiệt cao

e)Thiết bị tiền nung KSV của Kawasaki:

Gồm:lò nung canxinơ đặt ở phía dưói của thiết bị gia nhiệt.Lò nung là sự kết hợp của

hệ thống vòi phun và buồng xoáy

Ưu điểm:Quá trình phân huỷ xảy ra hầu như hoàn toàn

Làm tăng công suất lò lên 2-2.5lần

Làm giảm chiều dài lò

f)Hệ thống KS-5 của hãng Kawasaki:

Là hệ thống gia nhiệt 5giai đoạn,sử dụng xiclon nằm ngang cho các giai đoạn trung gian

Ưu,nhược điểm:Tiêu tốn nhiệt và năng lượng thấp nên tiết kiệm nhiên liệu và nhiệt

Câu 15 vai trò và tác dụng của vòi đốt than tronglò quay nung clanhke xi măng ? các yếu ttos ảnh hưởng đến khả năng đốt cháy nhiên liệu của vòi đốt than?

TL:

Vai trò và Tác dụng của vòi đốt than:

Vòi đốt than ảnh hưởng lớn đến quá trình cháy của than và sự hình thành ngọn lửa trong lò quay nung Clanke Khi ta sử dụng vòi đốt có khả năng đốt cháy tốt thì quá trình đốt than sẽ đạt được những yêu cầu đặt ra : than được đốt cháy hoàn toàn để tạo ra lượng nhiệt lớn nhất, đạt hiệu quả cháy cao nhất, đảm bảo hình thành ngọn lửa có hình dáng mong muốn phù hợp với điều kiện vận hành của lò và có khả năng điều chỉnh hình dáng ngọn lửa trong quá trình vận hành lò

Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng đốt cháy nhiên liệu của vòi đôt than:

-Đặc điểm thiêt kế đầu vòi đốt:ảnh hương đến độ mở của luồng phun,xáo trộn dòng trongquá trình phun than, và thời gian bắt lửa

-Loại than:mỗi loại than có thành phần hoá hoc,khả năng cháy khác nhau chủ yếu là hàm lượng chất bốc khác nhau nên việc khởi động vòi đốt cũng bị ảnh hưởng

-Độ mịn của than:Than có độ mịn càng cao thì quá trình phun than càng dễ dàng,quá trình đốt cháy than trong vòi đốt càng nhanh,luợng nhiệt cung cấp càng lớn

-Độ ẩm của than:than có độ ẩm càng lớn thì khả năng đốt cháy càng thấp

-Mức độ hoà trộn không khí và nhiên liệu:Khi nhiên liệu và không khí đốt được hoà trộn càng tốt thì khả năng đốt cháy càng cao,quá trình cháy diễn ra càng nhanh và đạt được nhiệt độ cháy càng cao

-Tốc độ phun than:Khi tốc độ phun than lớn,ngọn lửa không kịp truyền nhiệt về phía sau,do đó sự cháy bị ngắt quãng,ngọn lửa bị tắt.Khi tốc độ phun than nhỏ,ngọn lửa liên tục truyền về phía trước,truyền thẳng vò vòi phun than gây nên hiện tượng hồi lửa,dễ gây cháy nổ rất nguy hiểm.Do đo,cần điều chỉnh tốc độ phun than hợp lý

Câu 16: các sơ dồ chính của hệ thống lò nung sử dụng trong phương pháp khô sản xuất xi măng ? ưu nhược điểm của chúng?

Các sơ đồ công nghệ chính của hệ thông lò nung sử dụng trong phương pháp khô sản xuất xi măng:

-Phân huỷ nhanh và triệt để đá vôi

-Khí thải đc làm nguội và làm sạch trong hệ thống lọc bụi riêng

-Mức độ tổn thất nhiệt của hệ thống lò thấp(1.6-2.0Kcal/kg clanke)

-Hệ thống lò có thể làm việc với thể tích xả đạt tới 100%

-Vì lò sử dụng oxy trong khí thải lò nung để đốt cháy nhiên liệu trong buồng phân huỷ đávôi nên cần phải tăng hệ số dư không khí khi đốt nhiên liệu trong lò quay

2.Hệ thống lò SLC

Sơ đồ 7.41 trang 221(Công nghệ và thiết bị sản xuất XM Pooc-lăng)

Ưu-nhược điểm:

-Lưu lượng khí qua mỗi tháp tiền nung đc điều chỉnh độc lập với nhau

-Buồng phân huỷ đá vôi có thể đốt tất cả các loại nhiên liệu

-Mức độ phânhuỷ đá vôi cao

-Buồng phân huỷ đá vôi nhỏ hơn vì khí từ lò nung k đi qua đây

-Việc trộn đều phhối liệu,nhiên liệu và gió3 đc hoà trộn hiệu quả hơn

-Lò xả đc 100% khí lò ra ngoài