Thiết kế phân xưởng sản xuất xi măng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG : Tổng quát chung sản xuất xi măng §1 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG POOLĂNG 1.1 CÁC KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM XI MĂNG POOCLĂNG : Xi măng chất kết dính thuỷ lực cứng nƣớc không khí, đƣợc tạo việc nghiền chung clinke với thạch cao số phụ gia khác Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Clinke thành phần quan trọng xi măng, định tính chất xi măng Nguyên liệu để sản xuất clinke đá vôi (CaO) đá sét (SiO2, Fe2O3, Al2O3) Chất lƣợng clinke phụ thuộc vào thành phần hoá học thành phần khoáng Thành phần hoá học clinke đƣợc biểu diễn tỉ lệ thành phần ôxít phối liệu tiêu quan trọng để kiểm tra chất lƣợng clinke Tổng hàm lƣợng ôxít bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 clinke chiếm tỉ lệ từ 95 – 98%, tính chất clinke xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ ôxít Tỉ lệ hàm lƣợng ôxít clinke thông thƣờng nhƣ sau: CaO 63 - 67% Fe2O3 - % SiO2 21 - 24% Al2O3 - 7% Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lƣợng ôxít cấp vào máy nghiền ta thay đổi tính chất xi măng Ngoài ôxít clinke có ôxít khác nhƣ : MgO, Na2O, P2O5,MnO2… Trong trình nung luyện clinke bốn ôxít tác dụng với để tạo thành khoáng xác định tính chất xi măng Trong xi măng có khoáng nhƣ sau : Silicat Canxi (Alit) CaO.SiO2 Silicat Canxi (Bezit) CaO.SiO2 Aluminat Canxi CaO.Al2O3 Alumoferit Canxi CaO.Al2O3.Fe2O3 Hàm lƣợng khoáng clinke nằm khoảng sau : Silicat Canxi (Alit) (42 - 60)% Silicat Canxi (Bezit) (15 - 50)% Aluminat Canxi (2 - 15)% Alumoferit Canxi (10 - 25)% Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngoài phối liệu có phụ gia đƣợc đƣa vào phối liệu nung nghiền clinke nhằm tăng cƣờng hạn chế số tính chất xi măng: - Phụ gia khoáng làm xúc tác cho phản ứng hóa học, sau hoàn thành nằm lại sản phẩm - Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh kết dính độ đóng rắn xi măng, thƣờng dùng thạch cao - Phụ gia thủy làm tăng tính bền nƣớc xi măng Có loại: + Dạng tự nhiên: tro núi lửa, đá bọt + Dạng nhân tạo: xỉ nhà máy luyện kim, xỉ lò cao…vv - Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lƣợng xi măng, giảm gía thành sản phẩm - Phụ gia bảo quản: có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc hạt xi măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thƣờng dùng dầu thực vật dầu lạc có độ phân tán cao Xi măng chất kết dính xây dựng, thành phần hoá học gồm hợp chất có độ bazơ cao Trên quan điểm hoá học ngƣời ta phân chia nhƣ sau : - Nhóm xi măng Silíc – Môi trƣờng nƣớc - Nhóm xi măng Alumin – Môi trƣờng nhiệt độ cao - Nhóm xi măng khác – Môi trƣờng đặc biệt Xi măng Pooclăng chất kết dính thuỷ lực đƣợc sản xuất cách nghiền mịn clinke xi măng với thạch cao (3 – 5%) phụ gia (nếu có) Xi măng Pooclăng hỗn hợp sản phẩm nghiền mịn hỗn hợp clinke, thạch cao (3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lƣợng không lớn 40%, phụ gia đầy không lớn 20%) Khi thành phần trọng lƣợng phụ gia thêm vào > 15% xi măng đƣợc gọi theo tên gốc với tên phụ gia nhƣ xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng pudơlan… Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Clinke xi măng sản phẩm nung đến kết khối hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét theo môđul hệ số phù hợp để tạo đƣợc thành phần khoáng theo mong muốn Hệ số bão hoà vôi : LSF = 100.C 2,8.S  1,18 A  0, 65.F Đối với xi măng Pooclăng thƣờng (LSF = 95 – 100%) Môđul Silíc : SIM = S A F Đối với xi măng Pooclăng (MS = 1,7 – 3,5) Môđul nhôm : ALM = A F Đối với xi măng Pooclăng (MA = – 3) Trong : (C, S, A, F) % ôxít CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 clinke Thành phần khoáng (% khối lƣợng) xi măng Pooclăng thƣờng : Khoáng Alit C3S hàm lƣợng 45 – 60% Khoáng Bêlit C2S hàm lƣợng 20 – 30% Khoáng Alumin canxi C3A hàm lƣợng – 15% Khoáng Alumôferit canxi C4AF hàm lƣợng 10 – 18% Pha thuỷ tinh, hàm lƣợng từ 15 – 30% Thành phần hoá học : Các ôxít gồm : CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 chiếm từ 95 – 97%, lại từ – 5% ôxít khác (Na2O, K2O, MgO, Mn2O3, SO3, TiO2) Xi măng Pooclăng thƣờng ôxít nằm giới hạn : - CaO = 63 – 67% - SiO2 = 21 – 24% - Al2O3 = – 7% Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Fe2O3 = 2,5 – 4% - R2O < 1,5% - TiO2 < 5% - MnO2 < 1,5% - MgO ≤ 5% 1.2 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG : Thành phần phối liệu sản xuất clinke gồm bốn ôxít CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 + Ôxít canxi nhóm nguyên liệu cacbonat canxi cung cấp + Ôxít SiO2, Al2O3, Fe2O3 nằm khoáng sét đất sét cung cấp + Để điều chỉnh môđul cho hợp lý ta phải thêm vào số phụ gia điều chỉnh nhƣ Diantomit, quặng sắt, bôxít a Nhóm nguyên liệu chứa CaO : Để tạo CaO : CaCO3 Ca(OH)2 700 C 1000 C   o → o CaO + CO2 CaO + H2O Trong Ca(OH)2 tốt có độ phân tán cao, hoạt tính Khi chọn nguyên liệu có đá vôi sét mà hàm lƣợng sét > 20% tốt Cho clinke tốt, công nghệ đơn giản, tốn lƣợng b Nhóm nguyên liệu chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3 : Đất sét chứa thành phần sau : - Khoáng sét - Muối khoáng - Tạp chất hữu - Đá, sỏi, cát, trƣờng thạch Trong khoáng sét chủ yếu Để sản xuất xi măng đất sét phải có hàm lƣợng khoáng sét > 70 – 75% Trong khoáng caolinit chủ yếu Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Khi tỉ lệ môđul, hệ số chƣa hợp lý ta phải dùng cấu tử phụ gia giầu SiO2, Al2O3, Fe2O3 để điều chỉnh 1.3 NHIÊN LIỆU ĐỂ NUNG CLINKE XI MĂNG : Quá trình tạo khoáng clinke xi măng thu nhiệt xảy hoàn toàn nhiệt độ cao 1400 – 15000C thời gian định Vì vậy, phải cung cấp nhiên liệu để nung chín đƣợc clinke Trong công nghệ sản xuất xi măng sử dụng loại nhiên liệu sau : - Nhiên liệu rắn (Than) - Nhiên liệu lỏng (Dầu MFO) - Nhiên liệu khí (Khí thiên nhiên) a Nhiên liệu rắn : Hiện nhà máy xi măng chủ yếu dùng loại than đá lửa dài, nhiều chất bốc để pha hỗn hợp than bụi than Atraxit phân loại theo số cám 1, 2, ,4, làm nhiên liệu Yêu cầu than dùng lò quay : - Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than - Chất bốc : V = 15 – 30% Yêu cầu kỹ thuật than dùng lò đứng : - Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than - Chất bốc : V < 20% Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP b Nhiên liệu lỏng : Dầu MFO nhiệt cao, tro, dễ điều chỉnh nung nhƣng giá thành cao gấp – lần than phải gia nhiệt trƣớc phun vào lò (90 – 1000C) Dầu MFO sử dụng làm nhiên liệu cho sản xuất xi măng phải thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sau : - Nhiệt lƣợng ≥ 9200 Kcal/Kg dầu - Lƣợng nƣớc lẫn ≤ 1% - Tỷ trọng 200C ≤ 0,98 Tấn/m3 - Hàm lƣợng lƣu huỳnh ≤ 2,1% c Nhiên liệu khí : Dùng khí thiên nhiên sạch, dễ điều chỉnh, tro, dùng để sản xuất xi măng trắng tốt Sử dụng gia công 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XI MĂNG : Các yêu cầu kỹ thuật phối liệu : - Đảm bảo thành phần hoá - Đảm bảo độ mịn (≤ 15% sàng R 008) - Đảm bảo độ ẩm - Đảm bảo độ đồng Phân loại phƣơng pháp sản xuất xi măng :  Theo chuẩn bị phối liệu : 1- Phương pháp ướt : phối liệu vào lò dạng bùn có độ ẩm W = 36 – 42% 2- Phương pháp khô : phối liệu vào lò dạng bột có độ ẩm W = – 2% 3- Phương pháp bán khô : phối liệu vào lò dạng viên có độ ẩm W = 12 – 14% Ba phƣơng pháp khác khâu gia công chuẩn bị phối liệu nung Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP  Theo hệ thống lò : Hệ thống lò đứng Hệ thống lò quay (lò quay phương pháp ướt lò quay phương pháp khô) Để lựa chọn phƣơng pháp sản xuất hợp lý, nhà sản xuất phải dựa vào số điều kiện sau : - Vốn đầu tƣ - Quy mô sản xuất - Mặt sản xuất - Nguồn nguyên, nhiên liệu - Trình độ trang thiết bị sản xuất Từ điều kiện thực tế mà ngƣời ta lựa chọn phƣơng pháp sản xuất hợp lý Hiện nay, nhà máy xi măng đại chủ yếu sử dụng lò quay phương pháp khô 1.5 QUÁ TRÌNH HOÁ LÝ XẢY RA KHI NUNG CLINKE TRONG LÒ QUAY : Quá trình diễn biến nung trải qua giai đoạn diễn biến theo sơ đồ sau Theo chiều mũi tên trình xảy từ đầu lò, nơi nguyên vật liệu vào đến cuối lò clinke lò (Giai đoạn viết tắt GĐ) GĐ1 – Mất nƣớc lý học, t0 ≈ 1000C GĐ2 – Mất nƣớc hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 = 600 – 9000C GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3) , t0 = 7000C GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (9000C – 10000C) GĐ5 – Phản ứng pha rắn xảy trình khuyếch tán bề mặt, khuyếch tán thể tích Tạo khoáng clinke nhiệt độ thấp khoáng trung gian, t0 > 6000C Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP GĐ6 – Xuất pha lỏng khoáng dễ nóng chảy Quá trình khuyếch tán hoà tan CaOtd, C2S bão hoà kết tinh C3S tƣơng tác CaOtd C2S GĐ7 – Làm lạnh clinke từ 14500C xuống 11000C GĐ8 – Clinke khỏi giàn làm lạnh nhiệt độ từ 11000C xuống 800C Các giai đoạn đƣợc tách tƣơng đối nhằm phản ánh trình mà khoảng nhiệt độ tạo Giữa giai đoạn có tính chất liên tục, phản ứng hay trình diễn cuối giai đoạn đầu giai đoạn Diễn biến giai đoạn trình bày sau : GĐ1 – Mất nƣớc lý học, khoảng nhiệt độ khoảng 1000C GĐ2 – Mất nƣớc hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 ≈ 600 – 9000C Tách nƣớc hoá học, nƣớc liên kết cấu trúc khoáng Al2(OH)4.[SiO5] Từ 600 – 9500C → Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3 vdh + SiO2 vdh Al2O3 vdh , SiO2 vdh tồn dạng tự GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3), t0 = 7000C 700 C  o MgCO3 MgO + CO2 GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (700 – 10000C) CaCO3 700 C 1000 C   o o CaO + CO2 GĐ5 – Xảy phản ứng pha rắn (t0 > 6000C) Hình thành khoáng C2S, C3A, C4AF Phƣơng trình phản ứng : C+F C+A 500600 C   o 800900 C   CA o 900 C 3CA + 2C  o 2C + S CF C5A3 9001000 C C 2S  o Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP C + CF 9001000 C C2F  o 1200 C C5A3 + 4C   3C3A o C3A + CF 1200 C   o C4AF GĐ6 – Xuất pha lỏng 12500C – 14500C Các khoáng C3A, C4AF, muối kim loại kiềm có nóng chảy tạo pha lỏng đồng thời trình hoà tan C2S, CaOtd hoạt tính, tinh thể không hoàn chỉnh hoà tan khuyếch tán Khi nồng độ vƣợt nồng độ bão hoà tƣơng tác nhanh C2S CaO tạo mầm kết tinh C3S Vùng phản ứng kết khối, pha lỏng xuất khoáng dễ chảy nhƣ C3A, C4AF số muối họ chất kiềm nóng chảy Các khoáng C2S, CaOtd khuyếch tán vào pha lỏng Các hạt hoà tan dần vào pha lỏng, vƣợt nồng độ bão hoà có xu hƣớng kết tinh tạo C3S Quá trình phụ thuộc vào nhiệt độ, độ nhớt pha lỏng, nồng độ chất khuyếch tán pha lỏng, hoạt tính hoá học C2S CaOtd Quá trình kết tinh đồng nghĩa với trình làm trạng thái bão hoà nồng độ C2S CaOtd hoà tan lỏng giảm Do trình hoà tan lại tiếp tục Ở nhiệt độ có nồng độ bão hoà định Khi làm lạnh nhiệt độ giảm trình kết tinh tinh thể C3S tăng lên, tinh thể C3S lớn lên Khi giảm nhiệt độ tới < 13000C C3A, C4AF, C2S tái kết tinh Tuy nhiên pha lỏng tồn tồn chất hoà tan Do kết tinh tinh thể C3S đƣợc tiếp tục đồng thời với trình lớn lên tinh thể Tốc độ khuyếch tán phụ thuộc đặc biệt vào nhiệt độ, chất C2S CaOht GĐ7 – Làm lạnh clinke, giảm nhiệt độ từ 14500C xuống 11000C Các trình giai đoạn xảy : a Có khả phân huỷ phần C3S nhiệt độ < 12000C C3S → C2S + CaOtd Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 10 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhƣng làm lạnh nhanh khoảng nhiệt độ 12500C C3S tạo dung dịch rắn với ôxít khác lên bền bị phân huỷ b Pha thuỷ tinh hình thành có ôxít tự MgO, CaO phân tán pha thuỷ tinh c Kết tinh phát triển C3S, tái kết tinh C2S, C4AF kết tinh từ C3S từ pha lỏng thuỷ tinh GĐ8 – Làm lạnh từ 11000C xuống 800C Có trình chủ yếu sau xảy : - Kết tinh C3S tái kết tinh C2S - Biến đổi thù hình C2S đặc biệt phải làm lạnh nhanh khoảng nhiệt độ 6750C : βC2S ↔ γC2S Tránh tƣợng biến đổi βC2S sang γC2S Duy trì đƣợc hàm lƣợng βC2S có tính kết dính đóng rắn tạo cƣờng độ cho đá xi măng 1.6 QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ BẢO QUẢN CLINKE XI MĂNG : a Gia công clinke xi măng : * Ủ clinke : Nhiệt độ clinke khỏi máy làm lạnh khoảng 100 – 1500C đƣa vào máy nghiền đƣợc : Nhiệt độ cao thạch cao bị nƣớc biến thành thạch cao khan CaSO4.2H2O t C   o CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O gây nên tƣợng ninh kết giả Trong clinke có tƣợng CaO tự MgO tự gây tác hại không ổn định thể tích xi măng, hay sinh nứt nở cấu kiện xây dựng Hơn nữa, lúc nghiền va đập biến thành nhiệt làm cho máy nóng, giảm tuổi thọ máy nghiền Do đó, clinke lò bắt buộc phải ủ silô từ – 15 ngày nhằm mục đích : + Để clinke hút ẩm không khí làm cho CaO → Ca(OH)2 nở thể tích phát sinh vết nứt rạn clinke Vết nứt sâu, ứng suất nội viên clinke lớn dẫn đến clinke dòn dễ nghiền đập Năng suất máy nghiền tăng, hao mòn lót, bi đạn Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 11 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP + Tiếp tục làm lạnh clinke xuống gần nhiệt độ thƣờng trƣớc nghiền + Clinke dòn, dễ nghiền * Nghiền clinke xi măng : Để nghiền xi măng loại ngƣời ta thƣờng dùng máy nghiền bi nhiều ngăn nghiền đứng chu trình kín có hệ thống phân ly trung gian thu hồi sản phẩm nghiền mịn, tránh tƣợng bột xi măng đạt độ mịn yêu cầu bị nghiền lại làm giảm làm giảm khả nghiền bi đạn Trong trình nghiền đập, biến thành nhiệt Nhiệt độ xi măng thành phẩm phải đƣợc khống chế khoảng 1100 – 1250C đảm bảo không làm tác dụng thạch cao, không xảy vón két khô máy nghiền, ảnh hƣởng đến suất máy nghiền Một biện pháp tích cực bơm làm mát bên máy nghiền Việc bơm nƣớc thực đầu máy nghiền Bản chất khoáng clinke ảnh hƣởng tới suất nghiền : + Độ cứng lớn khả nghiền C2S sau C4AF Dễ nghiền khoáng C3S độ nghiền trung bình khoáng C3A Tuỳ loại nguyên liệu, chế độ nung, phụ gia khoáng hoá, biến đổi thù hình khoáng C2S clinke làm độ giòn, độ cứng clinke hoàn toàn khác Clinke nhiều khoáng Alít nghiền dễ khoáng Bêlít có nghĩa hệ số bão hoà vôi LSF tăng clinke dễ nghiền + Nếu môđul nhôm cao 1,5 tạo nên clinke xít đặc có độ cứng lớn khó nghiền b Bảo quản clinke xi măng : Clinke lò phải đƣợc đƣa vào silô chứa để ủ bảo quản Việc bảo quản có ảnh hƣởng tốt đến chất lƣợng xi măng suất máy nghiền xi măng Clinke để lâu trời, chất lƣợng bị suy giảm đáng kể nƣớc mƣa rửa trôi khoáng clinke theo nƣớc, hạt clinke nhỏ Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 12 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP bề mặt viên clinke lớn tiếp xúc với nƣớc không khí ẩm đóng rắn sơ Khi đóng rắn sơ thành tảng khối rắn gây khó khăn lớn cho công việc vận chuyển bốc xúc Do đó, lƣu clinke trời cần che đậy cẩn thận Trƣớc đƣa vào nghiền phải kiểm tra chất lƣợng Khi nghiền clinke để lâu trời, suất máy nghiền thấp vì: - Kích thƣớc hạt vào nghiền lớn - Độ ẩm clinke cao, độ linh động vật liệu dẫn đến bết ƣớt Sản phẩm nghiền mịn bị lỏi Blaine cao độ sót sàng cao 1.7 QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN VÀ HYĐRÁT HOÁ CỦA XI MĂNG : Quá trình hoá học gồm hai giai đoạn : GĐ1 – Xi măng tác dụng với nƣớc cho sản phẩm phản ứng thuỷ phân hyđrát hoá GĐ2 – Gồm phản ứng thứ cấp, sản phẩm phản ứng sơ cấp tác dụng tƣơng hỗ tác dụng với phần hoạt tính phụ gia tạo khoáng mới, làm tăng cƣờng độ đá xi măng * Xét khoáng C3S (Alít): Cho phản ứng thuỷ phân tuỳ hàm lƣợng vôi pha lỏng : Nồng độ vôi CaO < 0,08g/l C3S + H2O → 3Ca(OH)2 + SiO2.nH2O Nồng độ vôi CaO = 0,08g/l 2C3S + H2O → 2CSH(B) + Ca(OH)2 Nồng độ vôi CaO = 1,1g/l 2C3S + H2O → C2SH2 + Ca(OH)2 Trong điều kiện thực tế C3S phản ứng qua giai đoạn sau: C3S → C2SH2 + Ca(OH)2 ↓ CSH(B) Trong : C2SH2 viết tắt công thức sau : Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 13 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 1,7 – 2,0 y = 2,0 – 4,0 CSH(B) viết tắt công thức sau : xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 0,8 – 1,5 y = 0,5 – 2,5 * Xét khoáng C2S (Bêlít): Bêlít khoáng chủ yếu thuỷ hoá hyđrát hoá C2S thuỷ phân nhiều nƣớc lắc liên tục để phƣơng trình phản ứng C2S + nH2O → 2Ca(OH)2 + SiO2.(n - 2)H2O Nhƣng điều kiện thực tế C2S không thuỷ phân mà tạo gen C2SH2, CSH(B), không tạo Ca(OH)2 C2S + nH2O → C2SH2 → CSH(B) Các hyđrô silicatcanxi CSH(B) chất chủ yếu tạo lên tính kết dính đảm bảo cho đá xi măng phát triển cƣờng độ bền vững * Xét khoáng C3A, C4AF(Alumilatcanxi, Alumoferitcanxi): Khoáng C3A tác dụng nhanh với H2O tạo pha trung gian C4AHx với (x = 13 - 19) Sản phẩm cuối C3AH6 Phương trình phản ứng hyđrat hoá khoáng C3A, C4AF : 4C3A + 45/2H2O → 3C4AH14 + AH3 AH3 + 3CH C4AF t C   o C3AH6 H 2O   C3AH6 + CaO.Fe2O3.H2O CaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + xH2O → C3FH6 Do cấu trúc tinh thể C3A xốp hoạt tính nên khoáng C3A tác dụng nhanh với nƣớc hồ xi măng nhanh chóng liên kết đóng rắn gây khó khăn cho việc thi công sản xuất thực tế Để khắc phục ngƣời ta dùng thạch cao để điều chỉnh thời gian hyđrat hoá C3A Khi C3A hyđrat hoá xung quanh hạt C3A có nhiều iôn Al3+ Khi hoà tan vào nƣớc xung quanh hạt thạch cao có nhiều iôn SO42- Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 14 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Thạch cao tác dụng với C3A, H2O tạo khoáng sau : + Hyđro trisunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học C3A.3CaSO4.3H2O + Hyđro monosunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học C3A.CaSO4.12H2O Trên bề mặt xung quanh hạt C3A bão hoà iôn Al3+ iôn SO42- khuyếch tán từ thạch cao sang hình thành khoáng monosunfo Aluminat cấu trúc hình vẩy tấm, lớp cấu trúc tạo màng sản phẩm Màng sản phẩm có chức hạn chế iôn Al3+ từ hạt C3A khuyếch tán bề mặt Trên bề mặt xung quanh hạt thạch cao nồng độ Al3+ khuyếch tán từ C3A sang bão hoà iôn SO42- tạo nên sản phẩm trisunfo Aluminat Khoáng cấu trúc hình kim rối nội xốp cho phép SO42- khuyếch tán dễ dàng khuyếch tán qua bề mặt hạt C3A Khi xung quanh hạt C3A bão hoà SO42- khoáng hyđro trisunfo Aluminat Canxi lại hình thành cho phép Al3+ khuyếch tán Nhƣng trình khuyếch tán Al3+ bề mặt qua cấu trúc xốp nhanh trình khuyếch tán SO42- từ hạt thạch cao sang khoáng Hyđro trisunfo Aluminat Canxi lại hình thành tạo màng sản phẩm bao bọc hạt C3A hạn chế làm chậm hyđrat hoá C3A Nếu thiếu thạch cao không điều chỉnh đƣợc thời gian đông kết Còn thừa thạch cao tác dụng ngƣợc lại Do vậy, lƣợng thạch cao cho vào xi măng phải vừa đủ hợp lý, lƣợng từ (3 – 5%) phù hợp * Xét sụ hyđrat hoá pha thuỷ tinh : Khi hyđrat hoá với nƣớc, kiềm tan vào pha lỏng để lại gốc khoáng chúng phản ứng, hyđrat hoá nhƣ khoáng C3A, C4AF, C3S 1.8 MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG : 1.8.1 - Độ mịn Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 15 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.8.2 - Khối lƣợng thể tích 1.8.3 - Trọng lƣợng riêng (khối lƣợng riêng) 1.8.4 - Sự giảm cƣờng độ bảo quản (độ giảm mác lúc lƣu kho) 1.8.5 – Lƣợng nƣớc tiêu chuẩn (độ dẻo tiêu chuẩn) 1.8.6 – Thời gian đông kết 1.8.7 – Tính chịu lửa 1.8.8 – Mác xi măng 1.8.9 - Độ ổn định thể tích 1.9 CÁC LOẠI PHỤ GIA ĐƯA VÀO NGHIỀN XI MĂNG : – Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết xi măng – Phụ gia trợ nghiền – Phụ gia thuỷ hoạt tính – Phụ gia đầy (phụ gia lƣời) – Phụ gia bảo quản Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP §2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI CÔNG TY XI MĂNG HOÀNG THẠCH Quá trình sản xuất xi măng có trình tự thao tác công nghệ sau : - Khai thác nguyên liệu - Nghiền liệu - Đồng liệu - Nung luyện thành clinke - Nghiền clinke với phụ gia - Đóng bao Dƣới sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng Pooclăng xi măng Pooclăng hỗn hợp Công ty xi măng Hoàng Thạch : Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đá sét Đập búa Cán trục Silíc điều chỉnh Kho Quặng sắt Bôxit Phụ gia Thạch cao Than Bể dầu Đập búa Kho đồng sơ Cấp quặng sắt-bôxit Hâm sấy dầu Đá vôi Sấy-nghiền liệu Sấy-nghiền than Đồng Than mịn Cấp liệu lò Lò quay Sà lan dầu Đƣờng Két phụ gia Két thạch cao Silô chứa clinke Đóng bao Silô xi măng Nghiền xi măng Đƣờng thuỷ Đƣờng sắt Nhà máy xi măng Hoàng Thạch có dây chuyền : dây chuyền I (HT I) dây chuyền II (HT II) Hai dây chuyền hoạt động song song với Do dây chuyền II vào hoạt động muộn so với dây chuyền I nên công nghệ thiết bị tiên tiến dây chuyền I Vì đồ án chủ yếu trình bày công nghệ thiết bị sản xuất xi măng dây chuyền II Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy xi măng Hoàng Thạch bao gồm phân xƣởng tƣơng ứng với trình tự thao công nghệ sản xuất xi măng, phân xƣởng : - Phân xƣởng nguyên liệu - Phân xƣởng lò nung - Phân xƣởng xi măng - Phân xƣởng đóng bao 2.1 PHÂN XƯỞNG NGUYÊN LIỆU : Khái quát công nghệ : Phân xưởng nguyên liệu bao gồm từ máy gia công nguyên liệu thô đến gia công nguyên liệu tinh đồng tinh bột liệu Gồm máy đập búa gia công đá vôi, máy đập búa gia công đá sét, máy gia công phụ gia cho nguyên liệu kho đồng sơ Công đoạn gia công nguyên liệu tinh gồm máy nghiền bi, bột liệu sau máy nghiền bi đưa vào xilô đồng hai dây chuyền, xilô F-F (dây chuyền I) xilô CF (dây chuyền II) a Dây chuyền II : Đá vôi đƣợc khai thác cách khoan nổ mìn cắt tầng Đá vôi sau công đoạn nổ mìn đƣợc gia công đập sơ với có kích thƣớc lớn 1500 mm, sau đƣợc xúc lên xe tải tự đổ R32 vận chuyển phễu cấp liệu cho máy búa A2M01 (EV 200*300 thuộc công trình 11 cho dây chuyền II) qua băng xích J10 Năng suất máy búa EV 200*300 1000 (t/h), công suất máy búa 1200 (KW) Kích thƣớc vật liệu đá vôi vào máy đập búa ≤ 1200 (mm), vật liệu sau máy búa có kích thƣớc ≥ 25 (mm) không 5% Vật liệu đạt kích thƣớc lọt qua ghi liệu xuống băng tải vận chuyển gồm băng (A2J12, A2U1) tới van chia U11 (có thể cấp phần cho dây chuyền I) Vật liệu từ van chia U11 đƣợc chuyển tiếp vào băng tải (U12, U02), băng tải A2J01 đƣa vào rải luống kho đồng sơ 15A2, đá vôi đƣợc rải theo phƣơng pháp rải luống rải thành hai đống (A, B), Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 19 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP thể tích đống 10600 (m3) Mỗi đống có số lƣợng 24 luống, số lớp lớp Đá vôi sau đƣợc rải để đồng sơ đƣợc gầu xúc R2L03 lấy liệu theo mặt vát nghiêng tự nhiên đống định lƣợng cân điện tử đổ vào băng tải hỗn hợp R2J07 Đá sét đƣợc khai thác phƣơng pháp khoan nổ mìn, ủi, gạt, xúc lên thiết bị vận chuyển tự đổ R32, Euclit, vận chuyển phễu cấp liệu cho máy đập búa hai trục C1M01 qua băng tải xích J01 thuộc công trình 13 Máy búa có công suất 110 (KW), suất máy búa 210 (t/h) Kích thƣớc đá sét vào máy đập búa ≤ 800 (mm) xuống băng tải xích, vật liệu đạt kích thƣớc qua ghi sàng sau máy đập búa có kích thƣớc 75 (mm) Sau vật liệu chuyển xuống băng tải J02 tới băng gồm (J03, J04) vào máy cán hai trục M02 Máy cán hai trục gồm rulô cán hình trụ có vấu với suất máy cán 210 (t/h) Kích thƣớc vật liệu vào kích thƣớc liệu sau máy búa hai trục C1M01, kích thƣớc liệu 25 (mm), với lƣợng lớn không 5% Vật liệu sau máy cán hai trục vào băng tải vận chuyển gồm (J05, J06, J07) Tại băng tải J06 có hai cửa đổ, vào dây chuyền I, vào dây chuyền II Liệu từ cửa đổ tới dây chuyền II vào băng tải R2U01 tới băng tải J01 vào rải luống đồng sơ Đá sét đƣợc rải thành hai đống (A, B), thể tích đống 4700 (m3), số luống 24, số lớp 18 Đá vôi đát sét sau đƣợc đồng sơ đƣợc định lƣợng cấp vào máy nghiền tinh bột liệu Để đảm bảo chất lƣợng clinke, ta phải kiểm soát theo mô đun, hệ số xác định Do đá vôi đất sét có nguyên liệu điều chỉnh lần lƣợt quặng sắt (giàu hàm lƣợng ôxít Fe2O3) bauxit (giàu hàm lƣợng Al2O3) Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 20 [...]... hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 18 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Nhà máy xi măng Hoàng Thạch bao gồm 4 phân xƣởng tƣơng ứng với trình tự thao công nghệ sản xuất xi măng, đó là các phân xƣởng : - Phân xƣởng nguyên liệu - Phân xƣởng lò nung - Phân xƣởng xi măng - Phân xƣởng đóng bao 2.1 PHÂN XƯỞNG NGUYÊN LIỆU : Khái quát về công nghệ : Phân xưởng nguyên liệu bao gồm từ các máy gia công nguyên liệu thô đến gia... thể tích 1.9 CÁC LOẠI PHỤ GIA ĐƯA VÀO NGHIỀN XI MĂNG : – Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng – Phụ gia trợ nghiền – Phụ gia thuỷ hoạt tính – Phụ gia đầy (phụ gia lƣời) – Phụ gia bảo quản Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 16 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP §2 QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG TẠI CÔNG TY XI MĂNG HOÀNG THẠCH Quá trình sản xuất xi măng có các trình tự thao tác công nghệ sau... clinke Đóng bao Silô xi măng Nghiền xi măng Đƣờng thuỷ Đƣờng sắt Nhà máy xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền : dây chuyền I (HT I) và dây chuyền II (HT II) Hai dây chuyền hoạt động song song với nhau Do dây chuyền II đi vào hoạt động muộn hơn so với dây chuyền I nên công nghệ và thiết bị tiên tiến hơn dây chuyền I Vì vậy trong đồ án này chủ yếu trình bày công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng dây chuyền... nghiền hơn * Nghiền clinke xi măng : Để nghiền xi măng các loại ngƣời ta thƣờng dùng máy nghiền bi nhiều ngăn hoặc nghiền đứng chu trình kín có hệ thống phân ly trung gian thu hồi sản phẩm nghiền mịn, tránh hiện tƣợng bột xi măng đã đạt độ mịn yêu cầu còn bị nghiền lại làm giảm làm giảm khả năng nghiền của bi đạn Trong quá trình nghiền đập, cơ năng biến thành nhiệt năng Nhiệt độ xi măng thành phẩm phải đƣợc... gia - Đóng bao Dƣới đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng Pooclăng và xi măng Pooclăng hỗn hợp tại Công ty xi măng Hoàng Thạch : Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đá sét Đập búa Cán trục Silíc điều chỉnh Kho Quặng sắt Bôxit Phụ gia Thạch cao Than Bể dầu Đập búa Kho đồng nhất sơ bộ Cấp quặng sắt-bôxit Hâm sấy dầu Đá vôi Sấy-nghiền liệu Sấy-nghiền than... βC2S có tính kết dính và đóng rắn tạo cƣờng độ cho đá xi măng 1.6 QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ BẢO QUẢN CLINKE XI MĂNG : a Gia công clinke xi măng : * Ủ clinke : Nhiệt độ clinke ra khỏi máy làm lạnh khoảng 100 – 1500C không thể đƣa vào máy nghiền ngay đƣợc vì : Nhiệt độ cao thạch cao sẽ bị mất nƣớc biến thành thạch cao khan CaSO4.2H2O t C   o CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O gây nên hiện tƣợng ninh kết giả Trong... - Độ ẩm clinke cao, độ linh động của vật liệu kém dẫn đến bết ƣớt Sản phẩm nghiền mịn bị lỏi Blaine cao và độ sót sàng cao 1.7 QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN VÀ HYĐRÁT HOÁ CỦA XI MĂNG : Quá trình hoá học gồm hai giai đoạn : GĐ1 – Xi măng tác dụng với nƣớc cho các sản phẩm của phản ứng thuỷ phân hoặc hyđrát hoá GĐ2 – Gồm các phản ứng thứ cấp, các sản phẩm của phản ứng sơ cấp tác dụng tƣơng hỗ nhau hoặc tác dụng... và do C3S tạo dung dịch rắn với các ôxít khác lên bền và ít bị phân huỷ b Pha thuỷ tinh hình thành có các ôxít tự do MgO, CaO phân tán trong pha thuỷ tinh c Kết tinh và phát triển C3S, tái kết tinh C2S, C4AF kết tinh từ C3S từ pha lỏng thuỷ tinh GĐ8 – Làm lạnh từ 11000C xuống 800C Có các quá trình chủ yếu sau xảy ra : - Kết tinh C3S và tái kết tinh C2S - Biến đổi thù hình của C2S đặc biệt phải làm lạnh... thuỷ phân nếu nhiều nƣớc và lắc liên tục để phƣơng trình phản ứng C2S + nH2O → 2Ca(OH)2 + SiO2.(n - 2)H2O Nhƣng trong điều kiện thực tế thì C2S không thuỷ phân mà chỉ tạo ra các gen C2SH2, CSH(B), không tạo ra Ca(OH)2 C2S + nH2O → C2SH2 → CSH(B) Các hyđrô silicatcanxi CSH(B) là chất chủ yếu tạo lên tính kết dính đảm bảo cho đá xi măng phát triển cƣờng độ và bền vững * Xét khoáng C3A, C4AF(Alumilatcanxi,... nghiền + Nếu môđul nhôm cao hơn 1,5 tạo nên clinke rất xít đặc và có độ cứng rất lớn do đó rất khó nghiền b Bảo quản clinke xi măng : Clinke ra lò phải đƣợc đƣa vào silô chứa để ủ và bảo quản Việc bảo quản này có ảnh hƣởng tốt đến chất lƣợng xi măng và năng suất máy nghiền xi măng Clinke để lâu ngoài trời, chất lƣợng sẽ bị suy giảm đáng kể vì nƣớc mƣa rửa trôi các khoáng của clinke theo nƣớc, các hạt