Thiết kế nhà máy xi mang pooclang theo phương pháp khô lò đứng: Tổng quan về xi măng Nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất clinker xi măng Tính toán phối liệu Tính toán cân bằng vật chất Tính toán, lựa chọn thiết bị Bản vẽ thiết kế
Giới thiệu Trong năm gần nên kinh tế Việt Nam ngày phát triển tăng mạnh với phát triển khoa học kỹ thuật, yêu cầu đời sống nhân dân ngày tăng, ngày nâng cao đến nhu cầu nhà ở, công trình công cộng, đờng phố, khu văn hoá ngày phát triển mạnh mẽ, có kiến trúc phức tạp có độ bền cao phù hợp với tâm sinh lý, hợp vệ sinh ngời Do ngày ngành xây dựng phải phát triển mạnh mẽ để đáp ứng đợc yêu cầu Mặt khác qua trình đổi nớc ta để góp phần xây dựng thành công mục tiêu công nghiệp hoá đại hoá đòi hỏi phải đẩy mạnh tốc độ xây dựng sở hạ tầng, muốn phải đẩy nhanh tốc độ ngành xây dựng Ngành xây dựng muốn phát triển đợc tế bào, mắt xích ngành phải đợc phát triển cách hài hoà mạnh mẽ Ngành Vật Liệu Xây Dựng phải đợc trọng sản xuất từ thô sơ đến nhà máy sản xuất có máy móc thiết bị đảm bảo đợc số lợng nh chất lợng cho công trình xây dựng Trong ngành công nghiệp Vật Liệu Xây Dựng xi măng loại vật liệu chủ chốt, quan trọng tất công trình xây dựng thuộc lĩnh vực kinh tế quốc dân Nó tiêu quan trọng để đánh giá tăng trởng ngành xây dựng Hiện nhu cầu sử dụng xi măng nớc ta tăng nhanh số lợng, tiêu sản xuất xi măng vôi 20% ữ 25%, đòi hỏi cao chất lợng Trong đáp ứng đợc phần yêu cầu xi măng cho nghiệp xây dựng đất nớc, nguồn nguyên liệu sản xuất xi măng nớc ta rào Do nhiệm vụ làm đồ án môn học khoa Công nghệ Vật Liệu Xây Dựng giao cho em đồ án: Tính cân vật chất cho nhà máy xi măng Pooclăng sản xuất theo phơng pháp khô lò đứng công suất 80.000 clanke/năm Chơng I: Giới thiệu xi măng pooclăng I Giới thiệu chung xi măng Xi măng Pooclăng chất kết dính hyđrat đợc sản xuất cách nghiền mịn clinke xi măng Pooclăng với thạch cao có phụ gia khác Clinke xi măng Pooclăng sản xuất băng cách nung thiêu kết hỗn hợp nguyên liệu đồng nhất, phân tán mịn gồm đá vôi, đất sét ( nguyên liệu ) số nguyên liệu khác đóng vai trò điều chỉnh ( quặng sắt, cát quắc ) Khi nghiền clinke xi măng Pooclăng phải pha thêm thạch cao để điều chỉnh tốc độ đóng rắn số tính chất khác xi măng Nếu xi măng thạch cao trộn xi măng với nớc ninh kết đóng rắn sản phẩm có tính chất lý thấp, hàm lợng thạch cao chiếm 3% - 5% xi măng Các phụ gia nghiền cinke có tác dụng cải thiện số tính chất xi măng, hay tăng số lợng sản phẩm làm giảm giá thành sản phẩm Các phụ gia phụ gia khoáng hoạt tính ( < 15% ), phụ gia trơ ( < 10% ), phụ gia dặc biệt ( < 1% ) Xi măng Pooclăng chất kết dính hyđrat đợc sản xuất cách nghiền mịn clinke xi măng Pooclăng với thạch cao có phụ gia khác Clinke xi măng Pooclăng sản xuất băng cách nung thiêu kết hỗn hợp nguyên liệu đồng nhất, phân tán mịn gồm đá vôi, đất sét ( nguyên liệu ) số nguyên liệu khác đóng vai trò điều chỉnh ( quặng sắt, cát quắc ) Khi nghiền clinke xi măng Pooclăng phải pha thêm thạch cao để điều chỉnh tốc độ đóng rắn số tính chất khác xi măng Nếu xi măng thạch cao trộn xi măng với nớc ninh kết đóng rắn sản phẩm có tính chất lý thấp, hàm lợng thạch cao chiếm 3% - 5% xi măng Các phụ gia nghiền cinke có tác dụng cải thiện số tính chất xi măng, hay tăng số lợng sản phẩm làm giảm giá thành sản phẩm Các phụ gia phụ gia khoáng hoạt tính ( < 15% ), phụ gia trơ ( < 10% ), phụ gia dặc biệt ( < 1% ) Những đặc trng clinke xi măng Pooclăng Clinke xi măng Pooclăng tồn dạng tảng có kích thớc khác thờng 10mm ữ 40mm phụ thuộc chủ yếu vào thành phần phối liệu, độ đồng phối liệu, độ mịn phối liệu nh phơng pháp công nghệ dạng lò nung a.) Thành phần hoá học clinke: Gồm ôxit Al 2O3 , Fe2O3 , CaO , SiO2 chiếm 95% ữ 97% cinke Ngoài clinke xi măng Pooclăng có ôxit khác nh MgO , TiO2 , K2O , Na2O , P2O5 , SO3 với hàm lợng nhỏ Hàm lợng ôxit clinke xi măng Pooclăng dao động khoảng rộng: * CaO : ( 63 ữ 66 )% * SiO2 : ( 21 ữ 24 )% * Al2O3 : ( 04 ữ 09 )% * Fe2O3 : ( 02 ữ 04 )% * ( K2O + Na2O) : ( 0,4 ữ 01 )% * MgO : ( 0,5 ữ 05 )% * ( TiO2 + Cr2O3) : ( 0,2 ữ 0,5 )% * SO3 : ( 0,3 ữ 01 )% * P2O5 : ( 0,1 ữ 0,5 )% Khi hàm lợng ôxit thay đổi dẫn đến tính chất xi măng sau bị thay đổi b.) Vai trò ôxit Clinke: CaO điều kiện định liên kết với ôxit khác tạo khoáng ( C2S , C3S , C3A , C4AF ) định ninh kết đóng rắn cờng độ xi măng Khi CaO dần đến khoáng C 3S lớn, xi măng đóng rắn nhanh, cờng độ cao, nhng nhiệt độ nung luyện cao, CaO tự lớn xi măng không bền môi trờng nớc môi trờng sunfat Ôxit Silic ( SiO2 ) nung luyện tác dụng với oxit Canxi ( CaO ) để tạo thành khoáng Silicát cansi Khi lợng SiO2 nhiều khoáng silicát canxi có bazơ thấp C2S, xi măng ninh kết đóng rắn chậm thời kỳ đầu cờng độ không cao nhng xi măng lền nớc môi trờng sunfat, cờng độ cuối cao Ôxit nhôm ( Al2O3 ) tác dụng với oxit khác nung luyện tạo khoáng C3A , C4AF Khi hàm lợng Al2O3 nhiều khả tạo khoáng C3A lớn Xi măng ninh kết đóng rắn nhanh, cờng độ không cao bền môi trờng nớc môi trờng sunfat Ôxit sắt ( Fe2O3 ) có tác dụng làm giảm nhiệt độ thiêu kết nung luyện clinke, tham gia tạo khoáng alumo ferit canxi dạng C 4AF Xi măng bên môi trờng nớc, mác xi măng không cao Khi Fe 2O3 tăng khoáng C4AF cao dẫn đến pha lỏng nung luyện lớn, khả bám dính lớn, bị cố đặc biệt lò dứng Ôxit magie ( MgO ) gây nên thay đổi thể tích không đồng thời đóng rắn xi măng Ôxit Titan ( TiO2 ) tuỳ hàm lợng khác mà gây ảnh hởng khác Khi hàm lợng 0,1% ữ 0,5% có khả kết tinh tốt khoáng clinke Khi hàm lợng 2% ữ 4% thay lợng SiO2 làm tăng cờng độ xi măng, hàm lợng > 4% làm giảm cờng độ xi măng Ôxit Cr2O3 P2O5 hàm lợng 0,1% ữ 0,3% làm tăng cờng độ đóng rắn xi măng vào thời kỳ đầu cờng độ cuối cao Nhng hàm lợng 1% ữ 2% tác dụng ngợc lại Các oxit kiềm ( K2O + Na2O ) hàm lợng >1% chúng gây nên tính không ổn định thời kỳ ninh kết tạo thành vết mẫu bề mặt dung dịch hay bê tông Các oxit có khả tác dụng với CaO , Al2O3 tạo thành ( Na, K )2O.8CaO.3Al2O3(K, Na) hay ( K, Na ) 2SO4 tác dụng với SO3 c.) Thành phần khoáng clike xi măng Pooclăng Trong clike xi măng Pooclăng gồm chủ yếu khoáng silic cát canxi ( hàm lợng 70% ữ 80% ), khoáng aluminat alumo ferit canxi Khoáng silicat canxi gồm khoáng alít belít: - Khoáng silicat khoáng quan trọng clinke xi măng tạo cho xi măng có cờng độ cao, tốc độ kết rắn nhanh định nhiều tính chất khác xi măng - Trong clike xi măng Pooclăng alít chiếm 45% ữ 60%, alít dung dịch rắn khoáng C3S với lợng nhỏ ôxit khác nh MgO , P2O5 , Cr2O3 với hàm lợng 2% ữ 4% C3S bền vững khoảng nhiệt độ 12000C ữ 12500C đến 19000C ữ 20700C Nhiệt độ lớn 20700C C3S bị nóng chảy, nhỏ 12000C C3S bị phân huỷ: C3S = C2S + CaO tự - Belít khoáng quan trọng clinke có đặc điểm đóng rắn chậm nhng cờng độ cuối tơng đối cao Belít dung dịch rắn khoáng C2S với lợng nhỏ từ 1% ữ 3% ôxit khác nh Al2O3 , Fe2O3 , Cr2O3 Trong clinke belít chiếm từ 20% ữ 30% Belít tồn nhiều dạng thù hình khác C2S , C2S, C2S, C2S Trong đó: - C2S tồn nhiệt độ 14250C ữ 21300C nhiệt độ lớn 21300C C2S chuyển thành C2S - C2S bền vững với nhiệt độ 830 0C ữ 14250C < 8300C làm lạnh nhanh C2S chuyển C2S - C2S không bền có hớng chuyển C2S nhiệt độ 5250C Khi C2S chuyển thành C2S làm tăng thể tích 10% bị phân huỷ thành bột - C2S hầu nh không tác dụng với dụng với nớc tính kết dính Aluminat canxi tồn clinke dới hai dạng C3A , C5A3 tạo cho xi măng tính ninh kết đóng rắn nhanh nhng cờng độ thấp dễ gây nên tợng không ổn định thể tích sản phẩm đóng rắn tiếp xúc với môi trờng có muối sunfat Nên số loại xi măng có khống chế: * Xi măng thuỷ công % C3A 5% * Xi măng bền sunfat % C3A 8% Trong clike xi măng Pooclăng hàm lợng CaO lớn nên aluminat canxi tồn chủ yếu dạng C3A Pha alumo pherit canxi dung dịch rắn alumo ferit canxi thành phần khác phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu, điều kiện nung luyện có clike xi măng tạo thành dung dịch rắn C6A2F, C4AF, C6AF2 Trong clike xi măng Pooclăng pha alumo ferit canxi có thành phần gần với C 4AF, thờng hoà tan 1% MgO Pha thuỷ tinh chiếm 4% ữ 15% dạng cấu trúc thuỷ tinh hoà tan số ôxit nh CaO, Al2O3, Fe2O3, Na2O, K2O có ảnh hởng đến tính chất khoáng clinke, chúng làm thay đổi nhiệt độ hình thành khoáng chủ yếu Ngoài clike xi măng Pooclăng có CaO tự MgO tự chúng nằm dạng hạt già lửa tác dụng chậm với nớc gây nên sụ thay đổi thể tích không đóng rắn, làm giảm cờng độ xi măng Đối với xi măng hàm lợng CaO tự thờng phải 0,5% ữ 1% Trong clike xi măng sau nung luyện hàm lợng vôi tự là: * Đối với lò quay 1% * Đối với lò đứng 3% ữ 6% có đạt tới 8% ữ 9% nguyên nhân làm cho xi măng lò đứng ổn định thể tích, cờng độ thấp Trong clike xi măng Pooclăng khoáng đợc thể là: - Hàm lợng C3S > C2S > C3A > C4AF - Cờng độ nén 28 ngày C3S > C2S > C3A > C4AF - Tốc độ đóng rắn C3A > C3S > C4AF > C2S Độ nên sunfat C2S > C4AF > C3S > C3A d.) Đặc trng clike xi măng Pooclăng đợc đánh giá hệ số sau: Hệ số hoà KH: biểu thị tỷ số lợng ôxit canxi clinke thực tế liên kết với ôxit silic SiO2 tạo thành C3S KH gọi mức độ bão hoà CaO ôxit axit: KH = CaO 1,65 Al2O3 0,35 Fe2O3 2,8SiO2 Giá trị KH clike xi măng phụ thuộcvào thành phần tính chất nguyên liệu sử dụng, dạng lò nung, điều kiện nugn luyện nhân tố khác KH lớn khoáng C 3S nhiều, xi măng ninh kết đóng rắn nhanh cờng độ cao nhng không bền môi trờng nớc môi trờng sunfat hỗn hợp nguyên liệu khó thiêu kết Khi KH thấp khoáng C3S thấp C2S nhiều nên xi măng ninh kết đóng rắn chậm thời kỳ đầu, cờng độ cuối cao Vì xi măng hệ số KH = 0,85 ữ 0,95 Hệ số silicat ( n ) tỷ số SiO2 tổng hàm lợng Fe2O3 + Al2O3 n= SiO2 Al2O3 + Fe2O3 Khi tăng hệ số n làm tăng hàm lợng khoáng silicat canxi có độ baza thấp, xi măng ninh kết đóng rắn chậm thời kỳ đầu cờng độ cuối cao Khi n giảm hàm lợng khoáng nóng chảy lớn, clinke dễ nung luyện có nhiệt độ nung thấp Vì xi măng Pooclăng n = 1,7 ữ 3,5 Hệ số Alumin ( P ): tỷ số hàm lợng oxit nhôm oxit sắt clinke P= Al O3 Fe2 O3 Hệ số P xác định tỷ lệ khoáng C 3A C4AF Khi P nhỏ xi măng có độ bền cao nớc, P lớn xi măng ninh kết đóng rắn nhanh nhng cờng độ cuối thấp Vì xi măng pooclăng hệ số P = 1% ữ 2,5% Ngoài hệ số trên, ngời ta sử dụng thêm hệ số khác Hệ số MS MS = C3 S + C S C4 AF + C3 A Khi MS tăng độ bền xi măng moi trờng ăn mòn tăng lên cờng độ tăng lên Hệ số đóng rắn ME ME = C3 S C2 S Khi ME lớn cờng độ ban đầu xi măng cao, nhiệt Hydrat lớn nhng độ bền môi trờng xâm thực thấp Hệ số nhiệt MK MK = C3 S + C3 A C S + C AF Khi MK lớn xi măng toả nhiệt lớn, M K thờng nằm khoảng giới hạn 0,3 ữ 1,8 Hệ số nhiệt MK C3 S + C3 A C S + lớn C AFthì MK = Khi MK xi măng toả nhiệt lớn, M K thờng nằm khoảng giới hạn 0,3 ữ 1,8 e.) Các tính chất xi măng pooclăng Khối lợng riêng khối lợng thể tích: - a khối lợng riêng tỷ số khói lợng xi măng với thể tích xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinke xi măng phụ gia cho cao - Khối lợng đổ đống xi măng ( Y ) tỷ số khối lợng xi măng với thể tích đổ đống xi măng Khối lợng thể tích đống phụ thuộc vào khối lợng riêng khả nèn chặt xi măng Lợng nớc yêu cầu độ dẻo tiêu chuẩn hồ xi măng: - Lợng nớc yêu cầu ( lợng nớc tiêu chuẩn ) lợng nớc cần thiết để hydrat hoá khoáng clinke xi măng bảo đảm cho hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn - Lợng nớc yêu cầu cầu xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinke, độ mịn xi măng loại phụ gia cho nghiền clinke xi măng Thời gian ninh kết xi măng pooclăng: thời gian từ trộn xi măng với nớc cho hỗn hợp tơng đối linh động đến xi măng nớc đặc lại có cờng độ ban đầu gọi thời gian ninh kết xi măng pooclăng Thời gian ninh kết xi măng pooclăng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinke, độ nghiền mịn xi măng loại, lợng phụ gia xi măng, điều kiện môi trờng đóng rắn tỷ lệ nớc Cờng độ xi măng: tính chất quan trọng xi măng khả rắn tác dụng với nớc chuyển hỗn hợp dẻo thành dạng tạo cho sản phẩm có cờng độ cao Cờng độ xi măng đánh giá phơng pháp khác nh cờng độ chịu uốn, cuờng độ chịu nén, cờng độ chịu kéo Cờng độ xi măng Pooclăng phụ thuộc vào thành phần khoáng xi măng, cấu trúc clike xi măng Pooclăng, độ nghiền mịn thành phần hạt, thời gian bảo quản xi măng, điều kiện môi trờng bảo quản xi măng, loại lợng phụ gia xi măng Tính ổn định xi măng Pooclăng: chất kết dính nói chung xi măng nói riêng đóng rắn cần phải ổn định thể tích Xi măng thay đổi thể tích không đồng thời đẫn đến làm giảm cờng độ bê tông đóng rắn, có dẫn đến phá hỏng sản phẩm Nguyên nhân xi măng có CaO, MgO tự lớn lên nên xi măng đong rắn CaO, MgO tự với nớc làm tăng thể tích sản phẩm xi măng hàm lợng CaO tự 1,5%, hàm lợng MgO 5% II.) Nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất clike xi măng Pooclăng Nguyên liệu sản xuất xi măng Pooclăng Các nguyên liệu để sản xuất xi măng Pooclăng đá vôi, đất sét, sử dụng nguyên liệu điiêù chỉnh xỉ pyrit, quặng sắt, boxit Quy phạm quy định chất lợng nguyên liệu dùng để sản xuất clike xi măng Pooclăng: ( trang bên ) Nguyên liệu Đá vôi Đất sét Xỉ pyrit Các tiêu hàm lợng Cao; %; hàm lợng MgO; %; max hàm lợng SiO2; %; max hàm lợng đất lẫn; %; max hàm lợng SiO2; % hàm lợng Al2O3; % hàm lợng Fe2O3; %; hàm lợng MKN; %; max hàm lợng Fe2O3; hàm lợng CaO; %; hàm lợng SiO2; %; hàm lợng Al2O3; %; hàm lợng MgO; %; max Giá trị 50 3,5 60 ữ 68 12 ữ 22 63 0,5 0,9 0,5 a.) Đá vôi: Đá vôi sản xuất clike xi măng chủ yếu để cung cấp oxit CaO, đá vôi hàm lợng cấu tử cacbonat đạt từ 76% ữ 80% tính chất hoá học hoá lý đá vôi ảnh hởng đến việc *lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng Trong đá vôi có chứa hỗn hợp chất nh sắt, đất sét b.) Đất sét 10 Vậy tổng khối lợng đa vào băng tải cao su là: Q1T = 79960,02 + 2798,6 + 3998 = 86756,62 (T/n) Khối lợng hỗn hợp sau băng tải ( hao hụt k2 = 0,05% ) : Q2 = Q1T 100 100 = 86756,62 = 86713,26(T / n) 100 + k1 100 + 0,05 Nh ta biết máy nghiền bi nghiền đợc 80% theo tiêu chuẩn , 20% đợc máy phân ly loại cho quay ngợc trở lại máy nghiền Vậy khối lợng hỗn hợp đa vào máy nghiền là: Q2T = Q2 ( + 20%) = 86713,26.( 1+ 0,2 ) = 104055,92 ( T/n) Khối lợng xi măng đa vào máy phân ly ( hao hụt máy nghiền bi + gầu nâng k3 = 0,35% ) : Q3 = Q2T 100 100 = 104055,92 = 103693(T / n) 100 + k 100 + 0,35 Khối lợng xi măng trớc vít tải mịn ( hao hụt máy phân ly k4 = 0,3% ) : Q4 = 0,8.Q3 100 100 = 0,8.103693 = 82706,28(T / n) 100 + k 100 + 0,3 Do 20% xi măng có độ mịn không đủ đợc đa quay lại máy nghiền bi Khối lợng xi măng xylô xi măng ( hao hụt vít tải + gầu nâng k5 = 0,08% ) : Q5 = Q4 100 100 = 82706,28 = 82640,16(T / n) 100 + k 100 + 0,08 Khối lợng xi măng trớc vít tải (2) ( hao hụt cấp liệu k = 0,05%) : Q6 = Q5 100 100 = 82640,16 = 82598,87(T / n) 100 + k 100 + 0,05 Khối lợng xi măng trờng gầu nâng (2) ( hao hụt vít tải (2) k = 0,05% ) : Q7 = Q6 100 100 = 82598,87 = 82557,59(T / n) 100 + k 100 + 0,05 8.Khối lợng xi măng trớc máy sàng quay ( hao hụt gầu nâng (2) k8 = 0,05% ) : Q8 = Q7 100 100 = 82557,59 = 82516,33(T / n) 100 + k8 100 + 0,05 34 Khối lợng xi măng trớc máy đóng bao ( hao hụt sàng quay k9 = 0,1% ) : Q9 = Q8 100 100 = 82516,33 = 82433,9(T / n) 100 + k 100 + 0,1 Sau đóng bao coi hao hụt a.) Cân vật chất cho thạnh cao: Khối lợng thạch cao sau định lợng thạch cao QTC = 2798,6 (T/n) Khối lợng thạch cao bunke ( hao hụt định lợng k1 = 0,05% ) : Q1 = QTC 100 100 = 2798,6 = 2800(T / n) 100 k1 100 0,05 Khối lợng thạch cao sau đập hàm ( hao hụt đập hàm k = 0,05% ) : Q2 = Q1 100 100 = 2800 = 2801,4(T / n) 100 k 100 0,05 3.Khối lợng thạch cao trớc máy đập hàm ( hao hụt máy đập hàm k3 = 0,3% ) : Q3 = Q2 100 100 = 2800 = 2809,83(T / n) 100 k 100 0,3 Đây lợng thạch cao kho thạch cao b.) Cân vật chất cho tuyến xỷ lò cao: Khối lợng xỷ lò cao bunke xỷ lò cao ( hao hụt định lợng xỷ k1 = 0,05% ) : Q1 = Q x 100 100 = 3998 = 4000(T / n) 100 k1 100 0,05 Khối lợng xỷ lò cao trớc gầu tải ( hao hụt gầu tải k2 = 0,05% ) : Q2 = Q1 100 100 = 4000 = 4002(T / n) 100 k 100 0,05 Đây lợng xỷ kho III Chọn giải pháp đồng phối liệu: a.) Mục đích , ý nghĩa việc làm đồng phối liệu: - Nh ta biết phối liệu để sản xuất ximăng bao gồm có nguyên liệu : đất sét + đá vôi + xỷ pirit , để nung luyện Clinke 35 nhiên liệu than đợc nghiền với nguyên liệu máy nghiền bi Thành phần cấu tử chèn đợc tính toán với tỷ lệ hợp lýđể nung luyện Clinke, thu đợc khoáng chất C3S, C2S, C3A, C4AF theo yêu cầu chất lợng ximắng sau Nếu nh cấu tử không đợc trộn đồng đều, nung luyện Clinke phản ứng pha rắn xảy không hoàn toàn Nguyên nhân phối hợp liệu không nên phối liệu có chỗ nhiều cấu tử mà cấu tử khác dẫn đến hỗn hợp phối liệu có thành phần hoá mà ta tính toán không cho ta đợc thành phần khoáng với hàm lợng ta mong muốn - Mặt khác than đợc nghiền phối liệu , nên phối liệu không dẫn đến hàm lợng than phối liệu không không đều, nguyên nhân quan trọng làm cho mức nhiệt lò nung không , chỗ chín, chỗ không đủ nhiệt làm cho Clinke không chín đều, trở thành phế phẩm sau - Tóm lại : Hỗn hợp đợc làm đồng trình nung luyện Clinke đợc tiến hành thuận lợi phẩm chất Clinke tốt lợng phế phẩm giảm rõ rệt b) Chọn giải pháp làm đồng phối liệu - Hiện công nghệ sản xuấtXylô ximăng, ngời ta đãXylô áp dụng Xylô Xylô nhiều biệnphối pháp khác nhauphối để làm đồng phốiphối liệu Tuỳ thuộc phối vào liệu tế quy mô liệu điều kiện kinh sản xuất mà ta liệu sử dụng phơng phápliệu cho đồng hợp lý Nhìn chung phơng pháp dùng học hay vật lý để đảo lộn bột phối liệu Trong đề tài phơng pháp sản xuất ximăng lò đứng, quy mô sản xuất nhỏ , điều kiện trang bị hạn chế trình đảo lộn phối liệu đợc thực máy nghiền bi nghiền phối liệu Ngoài bột phối liệu đợc đảo, chộn, vận chuyển qua lại nhiều lần qua hệ thống vít tải dới xilô, giúp cho phối vào xì lộ phối liệu đồng 36 Chơng IV Tính toán lựa chọn thiết bị cho phân xởng lò nung I Chọn hệ thống xylô Xylô khâu trung gian cáckhâu, có tác dụng nh kho dự trữ để đảm bảo cho trình sản xuất đợc liên tục, có tác dụng bảo quản nguyên vật liệu cho vật liệu phát triển đợc tính chất Trong dây chuyền ta thiết kế xylô bê tông cốt thép, thân hình trụ, đáy hình côn 1.) Tính, chọn xylô bột liệu đồng nhất: 2 a h2 a a a1 a Xylô V xl = bột liệu h1 + khâu ( + trung + gian ) phân xởng chuẩ bị 4 4 phân xởng nung 2luyện Ngoài2 xylô bột liệu kho dự trữ bột liệu 3,14.6 h1 3.3,14 0,3 6.0,3 + phối ( liệu + + ) = 29,7 + 28,3h1 để kiểmV xltra= thành phần 4 4 Ta chọn số xylô phối liệu nh có thông số là: a1 = 6m, a2 = 0,3m, h2 = 3m Vậy thể tích xylô là: Vậy thể tích xylô là: V = 3.Vxl = 3.(29,7+28,3h1) = 89,1 + 84,6h1 37 Chọn xylô phối liệu đồng cho ca sản xuất tơng đơng với a12 theo h2 bảng a12câna 22bằng a avật chất suất toàn nhà máy cảu ngàyVlàm việc = h + ( + + 2) xl 4 xylô 242,044 T/ca Khối lợng bột phối liệu = 1,4 T/m3 Vậy suất xylô bột phối liệu là: 242,04/1,4 = 172,9 m3/ca Vậy thể tích phối liệu ca sản xuất là: VPl = 6.172,90 = 1037,40 ( m3 ) Thể tích phối liệu xylô là: VPl = V.k Trong đó: k: hệ số chứa xylô, k = 0,9 VPl = ( 89,1 + 84,6.h1 ).0,9 = 80,19 + 76,14.h1 Vậy chiều cao thân xylô là: h1 = V Pl 80,19 1037,40 80,19 = = 12,58(m) 76,14 76,14 Chọn chiều cao thân xylô phối liệu đồng h1 = 13m Vậy thể tích xylô V = 397,60 ( m ) xylô bột phối liệu VPl = 3.V = 1192,80 ( m3 ) 2.) Chọn xylô chứa clinke Xylô clinke khâu trung gian phân xởng nung luyện phân xởng Clinke, xylô có tác dụng để ủ clinke sau lò dự trữ clinke phân xởng nghiền xi măng đảm bảo cho máy nghiền sàng làm việc liên tục xylô, clinke có thời gian để ổn định thành phần khoáng Chọn xylô nh hình vẽ: a1 = 6m a2 = 0,3m h2 = 3m h1 h1 = ? h2 a2 a1 Thể tích xylô là: 38 Do yêu cầu cần phải ủ cảu clinke từ ữ 10 ngày, nên ta chọn 3,14.6 2trong h1 3.xylô 3,14 0,3 6.0,3 clinkeVủxl 7= ngày + ( + + ) = 29,7 + 28,3h1 4 4 Ta chọn xylô giống để ủ clinke thay tháo clike đem nghiền xi măng Vậy thể tích xylô là: V = 3.Vxl = 3.(29,7+28,3h1) = 89,1 + 84,6h1 Theo bảng cân vật chất suất toàn nhà máy, suất nạp vào xylô clinke 258,06 (T/ngày) khối lợng thể tích clinke = 1,8 T/m3 suất quy thể tích là: Thể tích clinke chứa xylô ngày là: VC = 7.Q = 1003,59 ( m3 ) Thể tích mà xylô chứa đợc là: ,06 VQC==258 V.k = 143,37(m / ) Trong đó: k:1,hệ số chứa đồng xylô, k = 0,9 VC = 0,9.(89,1 + 84,6.h1) = 80,19 + 76,14.h1 Vậy chiều cao thân xylô là: Chọn chiều cao thân xylô clinke h1 = 13m Vậy thể tích xylô chứa clinke là: 397,60 (m3) Thể tích xylô là: V = 397,6.3 = 1192,8 (m3) Nh vợt so với yêu cầu 15% h1 = VC 80,19 1037,59 80,19 = = 12,13(m) 76,14 76,14 II Tính chọn thiết bị cho gầu nâng, gầu tải, băng tải xích băng tải vận chuyển 1.) Tính chọn gầu nâng phối liệu đồng lên bunke: Do chọn máy cho phân xởng nung luyện, nên ta chọn gầu nâng có suất bé 20,15 (T/h) a.) Ta chọn gầu nâng nh sau: - Kích thớc bên gầu nh hình vẽ 39 D = 4000 H = 150 Q= 3600.0,00408.1,25.1,1.0,8.0,85 = 30,51(T / n) 0,45 - Công suất động cơ: 7,5 kW - Năng suất gầu: 20 T/h - Vận tốc nâng gầu: 1,1 m/s - Bớc gầu: t = 0,45m - Bớc gầu: t = 0,45m b.) Kiểm tra suất gầu: Năng suất gầu xác định theo công thức: Trong đó: - v: vận tốc nâng gầu v = 1,1 m/s - KX: hệ số đầy gầu KX = 0,85 - : dung trọng phối liệu gầu, lấy = 1,25 T/m3 - t: bớc gầu - V: thể tích gầu - b: bề rộng gầu b = 0,4m - F: diện tích tiết diện thùng gầu, F = 0,0102m2 Vậy suất gầu là: Q= 3600.V v.K X K H (T / h) t 2.) Tính chọn băng tải vận chuyển: Để thuận lợi mua sắm lắp ráp trang thiết bị ta chọn băng tải chung cho dây chuyền, băng tải cao su phải đảm bảo đợc suất nhỏ suất lớn yêu cầu nhà máy Nhng yêu cầu đồ án chọnh thiết bị cho phân xởng nung luyện nên ta cần 40 chọn băng tải có Q = 22,51 (T/h), ta chọn băng tải cao su có mặt cắt ngang dạng hình tam giác có thông số kỹ thuật sau: - Chiều rộng băng tải: B2 = 1/2.B B = 600 mm - Vận tốc chuyển động băng v = m/s - Năng suất 65 T/h - Công suất động 7,5 Kw Kiểm tra lại suất băng tảI cao su theo công thức: Q = v..KH Trong đó: - KH: hệ số hữu ích băng tảI KH = 0,5 - : khối lợng thể tích phối liệu = 1,4 T/m3 - V: thể tích khối lợng vật liệu băng tải vận chuyển đợc V = 72 m3/h - v: vận tốc băng tải v = m/s Vậy suất thực băng tải là: Q = 72.1,4.0,5 = 50,4 T/h Với suất lớn băng tải hoạt động toàn dây chuyền nhà máy phân xởng Để giảm suất tính toán suất yêu cầu cho công đoạn ta lấy diện tích mặt cắt ngang vật liệu băng tải giảm đi, cách tiếp liệu cho băng tải nhỏ 3.) Tính chọn vít tải vận chuyển: Theo bảng cân vật chất ta thấy suất yêu cầu vít tải phối liệu đồng có suất Q = 20,16 (T/h) Ta chọn vít tảI nhập từ Trung Quốc với thông số kỹ thuật nh sau: - Đờng kính cách vít D = 0,3m - Bớc vít t = 0,3m - Đờng kính trục d = 0,1m - Hệ số làm đầy = 0,5 - Năng suất Q = 25 T/h - Công suất động 25 Kw Kiểm tra lại suất thực vít tải theo công thức 41 Trong đó: - n: số vòng quay trục vít n = 0,5 (v/s) - t: bớc vít t = 0,3 - D: đờng kính cánh vít D = 0,3m - d: đờng kính trục vít d = 0,3m - : hệ số đổ đầy = 0,55 - 0: khối lợng thể tích phối liệu vít tải, = 1,5 ( T/m3 ) Vậy: 4.) Chọn băng tải vận chuyển clinke vào xilô clinke: Do ta phải sử dụng nhiều xilô clinke để ủ clinke sau lò nên (D2 d ) xylô Việc Q =này 3600đặt n.t.gần (T / hvận ) chuyển clinke từ gầu nâng vào xylô thờng dùng băng gạt ( băng tải cào ) Ta chọn băng gạt có thông số kỹ thuật sau: - Bớc gạt t = 0,35m - Chiều rộng gạt b = 0,3m - Chiều cao gạt h = 0,1m - Vận tốc băng gạt v = 0,5 m/s - Công suất động cơ: 7,5 Kw Tính suất gạt, đợc xác định theo công thức: Q = V..K Do băng gạt hoạt động lực ma sát lực quán tính hạt (0,3 0,1 ) clinke Qdồn phía = 3600 0,5.0,3tấm 3,14.gạt, chúng 0tạo ,55.với 1,5 =tấm 27,97gạt (T / h) góc Ta lấy = 30 Trong đó: - : khối lợng thể tích clinke = 1,8 (T/h) 2 42 - K: hệ số tính đến khả làm đầy lu lại vật liệu trình vận chuyển K = 0,7 - V: thể tích clinke bị gạt đợc Vậy suất băng tải cào là: Q = 13,37.1,8.0,7 = 6,84 (T/h) 5.) Chọn băng tải xích vận chuyển clinke: Do băng tải xích đợc dùng phân xởng chuẩn bị phổi liệu để vận chuyển đá vôi với công suất Q = 20,25 (T/h), phân xởng nung luyện băng tải xích dùng để vận chuyển clinke sau nung vào máy đập hàm ( máy kẹp hàm ) có công suất 10,8 ( T/h) Ta chọn băng tải nhập từ Trung Quốc dùng chung cho nhà máy , với thông số kỹ thuật sau: - Chiều rộng bản: 0,5m - Vận tốc dài: 0,5 (m/s) - Năng suất: 80 (T/h) - Công suất động cơ: 7,5 Kw - Chiều cao vật liệu băng tải lấy trung bình: 0,2m Kiểm tra lại suất cảu băng tải xích theo công thức: Q = 3600.B.h.v.Kd.Kh..K (T/h) Trong đó: v h h 0,5.0,12.0,3 - B: rộng V chiều = 3600 băng b =tải, 1800B = 0,5m = 13,37(m / h) t tg 0,35.tg 30 - h: chiều cao thành chắn, h = 0,2m - v: vận tốc chuyển động băng, v = 0,5 (m/s) - Kd: hệ số chứa đầy vật liệu, Kd = 0,65 - : khối lợng thể tích clinke, = 1,6 (T/m3) - Kh: hệ số sử dụng thời gian, Kh = 0,6 - K : hệ số sử dụng chiều rộng, K = 0,6 Vậy suất băng là: Q = 3600.0,5.0,2.0,5.0,65.0,6.1,6.0,6 = 67,40 (T/h) 43 Năng suất băng tải xích hơI lớn ta phải diều chỉnh tốc độ nạp liệu vào băng tải để hệ số chứa đầy gầu cho phù hợp với suất yêu cầu III Tính toán lựa chọn thiết bị lò nung 1.) Chọn lò nung Clinke: Theo yêu cầu thiết kế nhà máy xi măng, với suất clinke 80000 (T/năm), suất lò nung 10,80 (T/h) Với nhiên liệu sử dụng để nung clinke than cám số 4; nhiệt độ vật liệu không khí cấp vào lò sấy t0 = 250C , clinke lò có nhiệt độ t = 800C Theo toán phối liệu chi phí nhiên liệu 0,2096 (kg than/kg clinke) Ta chọn lò nung Trung Quốc có thông số kỹ thuật sau: - Chiều cao hiệu dụng: H2 = 10m - Đờng kính dol sấy: DS = 3m - Đờng kính dol nung: DN = 2,8m - Đờng kính dol làm nguội: DNG = 2,8m - Năng suất: 11 (T/h) 2.) Chọn kết cấu vỏ lò: Trong vùng lò cấu tạo lớp bản: - Lớp chịu lửa - Lớp cách nhiệt - Lớp bao che Trong lớp bao che thờng làm kim loại có hệ số chuyền nhiệt lớn nên thờng tác dụng cách nhiệt dùng để bao che vùng khác lò có chế độ nhiệt khác nên phải có kết cấu khác a.) Vùng sấy đốt nóng: vùng nhiệt độ lớn vật liệu cuối dol sấy 800 C = tmax Vậy định mức dòng nhiệt mát là: q dm = 50 + t mtrong = 50 + 800 = 450( Kcal / m ch) 44 t mng = t mt q dm = 535,5 450 0,05 + 30.10 t mt t mng 0,05 + 30.10 t mng 535,5 gạch samốt nặng dầy = 320 dol50này chọn lớp chịu lửa gồm ,075 =ta535 ,5 450 = 0,1096(m) , 05 + 30 10 50 , 075 535 , mm ( dol sấy nhiệt độ không cao ) hệ số dẫn nhiệt gạch samốt nặng = 0,7 + 0,64.10-3 t Sau lớp gạch samốt ta có lớp gạch đỏ chịu lửa dầy 220 mm có hệ số dẫn nhiệt = 0,44 + 44.10-3t Lớp cách nhiệt ta dùng amiăng, hệ số dẫn nhiệt là: =0,05 + 30.10 t dầy mm Lớp bao che tôn dầy 10 mm, với hệ số dẫn nhiệt 60 Với kết cấu nhiệt độ mặt lớp gạch samốt là: -5 tng = 6760Ct ng = t mt q dm 0,32 0,7 + 0,64.10 800.t ng = 800 450 0,32 0,7 + 0,64.10 800.t ng Do ti nhiệt độ trung bình lớp thứ i: Trong đó: - tmt i : nhiệt độ mặt lớp i - tmng i : nhiệt độ mặt lớp i t i = t mti t nngi lớp gạch đỏ chịu lửa là: Nhiệt độ mặt tmt : nhiệt độ mặt lớp gạch đỏ chịu lửa = nhiệt độ mặt lớp gạch samốt, tmt = 6760C t mng = t mt q dm 0,22 0,44 + 44.10 t mt t mng t mng = 676 450 0,22 0,44 + 44.10 676.t mng t mng = 535,5 C Nhiệt độ mặt lớp amiăng tmng Nhiệt độ mặt lớp tôn tmng chịn 500C Đây nhiệt độ mặt lớp amiăng, thay vào ta có: 0,01 t mng = 50 = t mt 450 60 t mt = 50,075 C = 107 mm Vậy chiều dầy dol sấy là: = SM + GD + AM + AM 45 = 0,32 + 0,22 + 0,107 + 0,01 = 0,657 (M) b.) Vùng nung Nhiệt độ lớn vùng là: tmax = 14500C Định mức dòng nhiệt mát là: Chọn lớp chịu lửa gồm Cromanheri dầy 230 (mm), hệ số dẫn nhiệt = 1,72 + 30.10-5t Sau lớp ta dùng gạch samốt nặng dầy 230 (mm) có hệ số dẫn nhiệt = 0,7 + 0,64.10-3t Sau lớp samốt nặng ta dùng lớp gạch trepen dầy 115 (mm) có hệ số dẫn nhiệt = 0,1 + 21.10-5t Lớp cách nhiệt 1450 dùng= amiăng dầy , hệ số dẫn nhiệt q = 50 + 775( Kcal / m ch) dm = 0,05 + 230.10-5t Lớp bao che dùng tôn dầy 10 mm, có hệ số dẫn nhiệt = 60 Nhiệt độ mặt lớp Cromanheri là: tmng = 13660C Nhiệt độ mặt lớp samốt nặng là: Do tmt : nhiệt độ mặt Cromanheri 0,23 t ng = t mt q dm = nhiệt độ mặt lớp 1,72 + 30.10 t mt t mng t ng = 1450 775 0,23 1,72 + 30.10 t mt t mng tmng = 12490C Nhiệt độ mặt lớp trepen là: 0,115 t ng = 1249 775 0,1 + 21.10 5. 1249.t mng t ng = t mt q dm 0,7 + 0,64.10 t mt t mng 46 tmng = 9810C Nhiệt độ mặt lớp lớp amiăng dầy (m) t ng = t mt q dm 0,05 + 30.10 t mt t mng Nhiệt độ mặt lớp tôn vùng nung lấy 600C tmt = 60,1290C Đây nhiệt độ mặt ngoàI lớp amiăng, thay vào ta có: = 0,146 m chiều dầy lớp amiăng Vậy chiều dài thành lò dol nung là: = C + SM + TR + AM + T = 0,23 + 0,23 + 0,115 + 0,146 + 0,01 = 0,731 (m) 775.0,01 t mng kết = 60cấu C =thành t mt lò cho vùng làm nguội: c.) Chọn 60 Vùng làm nguội clinke có nhiệt độ biến đổi từ 1450 0C đến nhiệt độ lò 800C Dựa vào đờng cong nhiệt chia làm phần Phần đầu có nhiệt độ giảm từ 14500C 8000C chọn kết cấu nh dol nung Phần nhiệt độ giảm 60,129 = 981 775 từ 800 C 80 C chọn kết cấu nh dol sấy 0 0,05 + 30.10 60,129.981 IV Chọn thiết bị cho phân xởng nung 1.) Chọn máy vê viên: Theo bảng cân vật chất ta phải chọn máy có suất tối thiểu Q = 517,38 (T/ngày) Chọn máy trộn có thông số sau đây: t ng = t mt q dm 0,23 0,1 + 21.10 t mt t mng t ng = 1366 775 0,23 0,7 + 0,64.10 1366.t mng 47 - Đờng kính đĩa: D = 3,8m - Chiều cao thành đĩa: h = 0,7m - Vận tốc quay đĩa: v = ữ (vòng/phút) - Năng suất: Q = 600 (T/ngày) - Công suất yêu cầu: 28 Kw - Khối lợng máy: 7,6 T - Nớc sản xuất: Liên xô 2.) Chọn máy kẹp hàm: Theo bảng cân vật chất ta phải chọn máy có suất tối thiểu Q = 10,8 (T/h) = 6,75 (m 3h) Chọn máy trộn có thông số sau đây: - Tên máy: CEM 741 - Nớc sản xuất: Liên xô - Kích thớc cửa nạp: 400mm x 600mm - Kích thớc vật liệu lớn nhất: 350mm - Khe hở tháo liệu: 40mm ữ 100mm - Năng suất: Q = 10 ữ 26 (m3/h) - Công suất động cơ: 28 Kw - Khối lợng máy không kể động cơ: 4,9T - Máy chuyển động phức tạp, sử dụng má nghiền 48