Thiết kế nhà máy ximăng PCB 40 với năng suất 2,3 triệu tấnnăm (Thuyết minh)

PHẦN I:VAI TRÒ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA XI MĂNG PHẦN II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XI MĂNG I. Giới thiệu xi măng Pooclăng và phân loại II.Thành phần khoáng hóa của clinker xi măng pooclăng III.Nguyên nhiên liệu sản xuất xi măng pooclăng IV . Các phương pháp sản xuất xi măng pooclăng V. Quá trình hóa lý khi nung VI. Quá trình gia công và bảo quản Clinker xi măng pooclăng VII. Quá trình đóng rắn và hyđrat hóa xi măng VIII. Các tính chất của xi măng PHẦN III:TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU PHẦN IV:TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT TOÀN NHÀ MÁY PHẦN V :TÍNH TOÁN LÒ NUNG KẾT LUẬN

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU………4

PHẦN I:VAI TRÒ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA XI MĂNG…………6

I Vai trò của xi măng đối với sự phát trriển của đất nước……… 6

II Sự phát triển của xi măng trên thế giới ………7

III Sự phát triển của xi măng Việt Nam………8

PHẦN II:CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XI MĂNG………11

I Giới thiệu xi măng Pooclăng và phân loại……… …… 11

1 Ximăng Pooclăng(XMP)……….11

2 Ximăng Pooclăng hỗn hợp(XMPCB)……… 11

3 Clinke XMP……… 11

4 Phụ gia của xi măng……….11

II.Thành phần khoáng hóa của clinker xi măng pooclăng…….…11

1.Thành phần hoá………11

2.Thành phần khoáng……… 11

3 Hệ số đặc trưng cho thành phần clinke……… 12

III.Nguyên nhiên liệu sản xuất xi măng pooclăng………13

1.Nguyên liệu……… 13

2 Nhiên liệu………13

IV Các phương pháp sản xuất xi măng pooclăng……… 13

1.Theo chuẩn bị phối liệu……… 13

2.Theo hệ thống lò……… 13

V Quá trình hóa lý khi nung……… ………13

1.Nung nóng và sấy khô phối liệu………13

2.Phân huỷ các cấu tử nguyên liệu khi nung nóng……… 13

3.Các phản ứng pha rắn………14

4.Quá trình kết khối khi có mặt pha lỏng tạo C3S………14

5 Quá trình làm lạnh clinke……….14

VI Quá trình gia công và bảo quản Clinker xi măng pooclăng….14 1. Gia công clinker ximăng pooclăng……….14

2. Bản quản clinker ximăng pooclăng………15

VII Quá trình đóng rắn và hyđrat hóa xi măng………15

VIII Các tính chất của xi măng………15

PHẦN III:TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU……… 17

I Nguyên liệu , nhiên liệu……… ………17

1 Nguyên liệu chính……… 17

2 Cấu tử điều chỉnh………18

3 Nhiên liệu……….……… 18

II Thành phần phối liệu………19

1.Xác định lượng tro than lẫn trong CL……….19

2 Quy đổi nguyên liệu về 100%………20

3 Quy về nguyên liệu khô đã nung 100% và tính lượng tro trong clinke………20

4.Tính C i , S i, A i ………22

5 Tính kiểm tra……… 26

6 Tính chuyển về bài phối liệu chưa nung……….29

III Tính cường độ clinker ……….32

PHẦN IV:TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT TOÀN NHÀ MÁY… 33

I Các kí hiệu,đơn vị tính và số liệu ban đầu……….33

II.Tính toán……….33

1. Tiêu hao các cấu tử nguyên liệu theo lý thuyết……… 34

a.Nguyên liệu khô……….34

b.Nguyên liệu ẩm ……… 34

c Lượng CL thu được khi nung 1kg phối liệu khô ……….35

2.Tiêu hao các cấu tử nguyên liệu theo thực tế ……… 35

a.Nguyên liệu khô……… 36

b.Nguyên liệu ẩm ……….…….37

c Lượng CL thu được khi nung 1kg phối liệu khô thực tế…… 36

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu nguyên liệu cho 1kg CL……… 36

3.Tiêu tốn nhiên liệu cho nhà máy……… ….36

4.Tiêu tốn phụ gia cho 1 Kg CL……… ….36

Bảng Cân Bằng Vật Chất Toàn Nhà Máy………37

PHẦN V :TÍNH TOÁN LÒ NUNG……… 38

I Xác định năng suất phân xưởng lò nung……… 38

II Tính toán kích thước hệ thống lò nung……….39

III.Tính toán quá trình cháy nhiên liệu……… 40

1 Quy ước……… ……… 40

2.Bảng thành phần làm việc của than ở độ ẩm W=1% 40

3 Bảng quá trình cháy của than……… 40

Bảng quá trình cháy với các hệ số không khí dư khác nhau……42

IV Các số liệu kỹ thuật khác………43

1 Tính lượng than tiêu tốn……… 43

2 Lượng phối liệu khô tuyệt đối……… …… 43

3 Lượng CO2 từ phối liệu ……… 43

4 Lượng nước hoá học……… ……… 43

5 Lượng CaCO3 trong phối liệu ……… 43

6 Lượng MgCO3 trong phối liệu ………43

V Thiết lập cân băng vật chất lò nung………44

A Vật chất vào ………44

1 Lượng nhiên liệu đốt vào lò và calciner……… ………44

2 Lượng phối liệu vào lò ………44

3 Không khí vào lò……… ………44

4 Tổng vật chất vào hệ thống lò……… 45

B Vật chất ra khỏi hệ thống lò……… 45

1 Lượng Clinke ra lò………45

2 Khí thải từ máy làm lạnh……… 45

3 Khí thải từ xyclon V……….45

1) Sản phẩm cháy của nhiên liệu ……… 45

2) Khí do phối liệu sinh ra……….46

4 Lượng bụi của phối liệu bay ra ………47

5 Tổng lượng vật chất ra khỏi hệ thống là……… 47

Bảng tổng kết cân bằng vật chất lò nung……….47

VI Nhiệt lý thuyết tạo clinker……… 48

1 Lượng nhiệt liệu tiêu tốn cho 1kg CL ……… 48

2 Lượng nguyên liệu khô lý thuyết vào lò ……… 48

3 Nhiệt cần để nung nóng phối 0  4500C ……… 48

4 Nhiệt cần để phân huỷ caonilit ở 4500C……… ……48

5 Nhiệt cần để nung nóng phối liệu đã mất nước hyđrat ở 450  9000C ……… 48

6 Nhiệt phân huỷ cacbonat CaCO3 và MgCO3 của phối liệu ở 9000C ……… ……… 48

7 Nhiệt nung nóng đỏ phối liệu từ 900  14000C ……… 49

8 Nhiệt tiêu hao để tạo pha lỏng ở 14000C ……….49

Tính tổng lượng nhiệt vào khi nung CL……… …49

1. Nhiệt sinh ra do hiệu ứng toả nhiệt khi tạo khoáng CL ở 100014000C………49

2 Nhiệt sinh ra do hiệu ứng tạo mêtacaonilit AS2 ở 9500C………49

3 Nhiệt thu hồi khi làm lạnh CL ở 14000C  00C……… 49

4 Nhiệt sinh ra do kết quả làm lạnh của COC 2 của phối liệu…… 49

5 Nhiệt thu hồi do làm lạnh hơi nước từ 450  00C và do ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước thoát ra……….50

VII Cân bằng nhiệt lò nung………… ……… ………51

A Tính toán và giả thiết ban đầu……… 51

1 Nhiệt độ của phối liệu vào ống nối từ xyclon tầng IV tới Cyclon tầng V2 Nhiệt độ Clinke ra khỏi máy làm lạnh…… ….51

3 Nhiệt độ của khí thải làm lạnh……… 51

4 Nhiệt độ của than cấp vào hệ thống lò……… 51

5 Nhiệt độ của khí thải khỏi xyclon tầng V……… 51

6 Tỉ nhiệt của than ………51

7 Tỉ nhiệt của phối liệu……….51

8 Tỉ nhiệt của clinke……… 51

9 Tỉ nhiệt của hơi nước……… … 51

10 Hàm ẩm của không khí ở điều kiện thường …… ………… 51

B Cân bằng nhiệt lò nung……….51

B.1 Nhiệt vào………51

1 Nhiệt từ phối liệu……… 51

2 Nhiệt lý học của than ẩm 1% 51

3 Nhiệt do than cháy sinh ra ……… ……52

4 Nhiệt của KK ẩm mang vào hệ lò ……… 52

5.Tổng nhiệt lượng mang vào hệ lò ………52

B.2 Nhiệt tiêu tốn ……….52

1 Nhiệt lý thuyết tạo CL……… 52

2 Nhiệt tiêu tốn để bốt hơi ẩm phối liệu……… 52

3.Nhiệt tổn thất theo khí thải đem ra ngoài ở tkt =295 CO……….53

4 Nhiệt tiêu tốn do khí thải của máy làm lạnh CL ở 2500C…… 53

5 Nhiệt tiêu tốn do bụi CL theo khí ở 2650C………54

6 Nhiệt tổn thất do Clinke mang ra khỏi máy làm lạnh ở 80oC 54

7 Nhiệt do bụi thải mang ra ở 2950C………54

8 Nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh ……… ….54

9 Tổng nhiệt ra……… 54

B.3 Cân bằng nhiệt ……… ….54

B.4 Tổng kết cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt lò nung….55 1.Cân bằng vật chất……… ……… 55

2 Cân bằng nhiệt lò nung……… ….56

3 Xác định hiệu suất nhiệt, hệ số tác dụng kỹ thuật có ích của lò 57

KẾT LUẬN……… ….58

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… ….59

MỞ ĐẦU

Xi măng là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng

Xi măng đã có mặt trong đời sống của con người hàng nghìn năm qua và chođến nay con người vẫn sử dụng nó trong hầu hết các công trình xây dựng.Theo những dự đoán thì xi măng vẫn là chất kết dính chủ lực trong thế kỷ tới.Đất nước ta trải qua 2 cuộc chiến tranh tàn phá cơ sở hạ tầng còn thấtkén Do vậy nhu cầu sử dụng xi măng ngày càng tăng khi nước ta bước vàothời kỳ đổi mới tiến tới công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước Hàng loạt cáccông trình xây dựng: thuỷ điện, cầu cống, đường xá, các công trình thuỷ lợi,nhà ở ., sẽ tiêu thụ một lượng xi măng rất lớn Mặc dù, sản lượng xi măngsản xuất trong nước ngày càng tăng nhanh nhưng vẫn không đủ nhu cầu sửdụng trong nước Vì vậy, việc tăng sản lượng xi măng nhằm cân đối giữacung - cầu trong nước, một phần tham gia xuất khẩu đang là mục tiêu củangành công nghiệp xi măng Việt Nam Để góp phần thúc đẩy sự tăng trưởngkinh tế của đất nước đồng thời thực hiện được mục tiêu trên thì việc xây dựngcác nhà máy xi măng là rất cần thiết

Qua sự phân tích và đánh giá tình hình nhu cầu tiêu thụ xi măng trongnước, trong đồ án thiết kế này dự định sẽ xây dựng một nhà máy ximăng PCB

40 với năng suất 2,3 triệu tấn/năm Nhà máy sẽ được áp dụng công nghệ tiêntiến và hiện đại, trình đọ tự động hoá ở mức cao nhằm tiếp kiệm nhiên liệu,điện năng và các vật tư sản xuất, đảm bảo chất lượng clinke ra lò, giản bớtngười lao động trực tiếp trong nhà máy Sản phẩm của nhà máy sản xuất đạtchất lượng mác XM Poóclăng hỗn hợp 40 (XMPCB 40) Ngoài ra, vấn đềbảo đảm vệ sinh công nghiệp theo đúng tiêu chuẩn Việt Nam và Quốc tế

Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong bộ môn.Đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Đăng Hùng đã tận tình chỉ bảo cho emhoàn thành đồ án tốt nghiệp này

Do thời gian có hạn nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em mong muốn nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và các bạn

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà nội ngày 15 tháng 5 năm 2003 Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quốc Tuấn

PHẦN I:VAI TRÒ VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA XI

MĂNG

I VAI TRÒ CỦA XI MĂNG ĐỐI VỚI SỰ PHÁT TRIỂN

CỦA ĐẤT NƯỚC:

Xi măng là một loại vật liệu xây dựng quan trọng, không thể thiếu được

trong các công trình xây dựng cơ bản ở mọi lĩnh vực của nền kinh tế quốcdân.Ngành xi măng phát triển sẽ thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế của đấtnước

Nước ta đang trong thời kỳ đổi mới, tiến tới công nghiệp hoá, hiện đạihoá đất nước, do vậy nhu cầu về sử dụng xi măng trong công tác xây dựng cơbản ngày một tăng Mặc dù sản lượng xi măng sản xuất trong nước ngày mộttăng nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu trong nước và xuất khẩu

Là một thành phần kinh tế đóng góp 10 - 12% GDP của tổng các ngànhcông nghiệp, ngành xi măng Việt Nam đã chiếm một vai trò quan trọng ở mộtđất nước đang trong giai đoạn chuyển đổi:

+Tạo ra sản phẩm xi măng phục vụ cho công cuộc xây dựng đất nướcvàtham ra xuất khẩu

+ Góp phần tăng trưởng GDP quốc gia

+ Tạo việc làm và thu nhập cho một lực lượng lao động khá lớn của xãhội

+ Ngành công ngiệp xi măng phát triển đã kéo theo nhiều ngành nghềkhác phát triển như: Giao thông vận tải, năng lượng, cơ khí chế tạo cũng nhưcác ngành dịch vụ khác như: xây lắp, sản xuất thiết bị phụ tùng, vật liệu chịulửa, sản xuất bê tông, bao bì

+ Ngành công nghiệp xi măng tạo ra bộ mặt mới cho ngành công nghiệpViệt Nam; Công nghệ sản xuất xi măng khá hiện đại và là tổng hợp thành qủaphát triển của nhiều ngành công nghiệp khác như cơ khí, điện, điện tử

+Làm thay đổi bộ mặt xã hội ở những vùng đặt nhà máy, rút ngắnkhoảng cách phát triển giữa các vùng, giữa nông thôn và thành thị, góp phầnvào công cuộc đô thị hóa đất nước

+ Như vậy ta thấy ngành công nghiệp xi măng có một vai trò và vị trí rấtquan trọng trong nền kinh tế quốc dân Để góp phần xây dựng và phát triểnhơn nữa thì việc xây dựng các nhà máy xi măng là rất cần thiết

II SỰ PHÁT TRIỂN CỦA XIMĂNG THẾ GIỚI:

Từ xa xưa loài người đã biết dùng các loại nguyên liệu thiên nhiên có tínhkết dính để xây dựng các công trình, nhưng nói chung các chất kết dính này

có cường độ thấp không đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng cao củacon người Đến năm 1825 XMP mới được phát hiện, XMP đã được phát triểnqua gần hai thế kỷ nên công nghệ sản xuất ngày càng cao Trước đây xi măngđược sản xuất chủ yếu theo phương pháp ướt lòquay, phương pháp khô chỉ làthứ yếu, sản lượng xi măng sản xuất theo phương pháp ướt chiếm 70 - 80%sản lượng xi măng sản xuất ra Ngày nay để tiết kiệm nhiên liệu, nhiệt lượng,cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì công nghệ sản xuất ximăng theo phương pháp khô chiếm vị trí chủ đạo Hiện nay công nghệ sảnxuất xi măng trên thế giới đạt đến trình độ cao, sản lượng tăng, chất lượngtốt, phong phú về chủng loại Đứng đầu là các nước có nền công nghiệp tiêntiến như Nhật, Đức và các nước Tây âu

*Sản lượng XM của một số nước Đông Nam Á trong những năm đầu và

cuối thập kỷ 90 như sau (triệu tấn XM):

S n l ản lượng XM của một số nước Đông Nam Á ượng XM của một số nước Đông Nam Á ng XM c a m t s n ủa một số nước Đông Nam Á ột số nước Đông Nam Á ố nước Đông Nam Á ước Đông Nam Á Đông Nam Á c ông Nam Á

Nhận xét: Sản lượng XM tăng nhanh, sau 10 năm sản lượng tăng gần gấp

3 như Indônêxia, Malaixia, Philipin Riêng Thái Lan do chịu khủng hoảng tàichính những năm cuối của thập kỷ nên sản lượng tăng chậm hơn so với bìnhquân các nước khác

Sản lượng XM trên một đầu người ở nước ta và một số nước trong khu

Nhận xét: Bình quân XM trên đầu người nước ta còn rất thấp so với các

nước trong khu vực điều đó chứng tỏ cùng với sự phát triển của xã hội thìnhu cầu XM của nước ta còn rất lớn thì mới đáp ứng được cơ sở hạ tầng, giaothông mà nước ta đã đề ra vào những năm tới

III SỰ PHÁT TRIỂN CỦA XIMĂNG VIỆT NAM:

Cuối thế kỷ XIX thực dân Pháp đã xây dựng nhà máy xi măng Hải phòngvào năm 1899 để phục vụ xây dựng cầu cống, công trình quân sự và các công

sở để phục vụ cho chương trình khai phá và bóc lột thuộc địa, nên nhà máy

có công xuất nhỏ chỉ đáp ứng cho nhu cầu xây dựng của tầng lớp xã hộithượng lưu

Năm 1899 đến 1922 xây dựng 5 hệ thống lò đứng có năng suất 12 vạn tấn,năm 1928  1939 xây 5 lò quay có năng suất 30 vạn tấn

Sau hoà bình lập lại ở miền bắc 1954 các nước xã hội chủ nghĩa giúp takhôi phục và cải tạo nhà máy xi măng Hải phòng đưa tổng công suất lên 70vạn tấn Từ năm 1960  1970 xây dựng thêm hàng chục nhà máy xi măng lòđứng ở miền nam vào năm 1963 xây dựng nhà máy XM Hà tiên I (theo ph-ương pháp ướt) nhằn phục vụ nhu cầu Xi măng tại chỗ Từ năm 1976  1982xây dựng nhà máy xi măng Bỉm Sơn theo phương pháp ướt có năng suất 1, 2triệu tấn và nhà máy xi măng Hoàng Thạch với năng suất 1, 1 triêu tấn theophương pháp khô Từ năm 1991  1992 xây dựng nhà máy Hà Tiên II theophương pháp khô với năng suất 1, 1  1, 2 triệu tấn Năm 1993  1996 xâydựng hơn 40 dây truyền xi măng lò đứng với công nghệ, và thiết bị của Trungquốc Năm 1994 sản lượng Xi măng sản xuất theo phương pháp ướt đạt 914nghìn tấn, năm1995 đạt 1200000 tấn, năm 1995 đạt 2, 384 triệu tấn Năm

1998 xây song Hoàng Thạch II với năng suất 1, 2 triệu tấn, năm 1999 xâyxong Bút Sơn với năng suất 1, 4 triệu tấn Ngoài ra còn xây dựng thêm 3 cơ

sở liên doanh: Chinh Poong năng suất 1, 5 triệu tấn, Sao Mai 1, 7 triệu tấn,Nghi Sơn 2, 3 triệu tấn Năm 2001 xây dựng xong nhà máy Xi măng HoàngMai với công suất 1, 4 triệu tấn, vào nhưng năm cuối của thế kỷ 20 các trạmnghiền Xi măng tại các địa phương ở phía nam được đầu tư xây dựng

Tình hình s n xu t v tiêu th xim ng c a Vi t Nam t tr ản xuất và tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ất và tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: à tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ăng của Việt Nam từ trước đến nay: ủa Việt Nam từ trước đến nay: ệt Nam từ trước đến nay: ừ trước đến nay: ước đến nay: đến nay: c n nay:

13 -

21,1 131,1

24,1 114,2

25,2 104,6

27,5 109,1

32 116,4

Nhu c u tiêu th xi m ng n ầu tiêu thụ xi măng nước ta, sản lượng dự kiến đến năm 2020 ụ xi măng nước ta, sản lượng dự kiến đến năm 2020 ăng nước ta, sản lượng dự kiến đến năm 2020 ước Đông Nam Á c ta, s n l ản lượng XM của một số nước Đông Nam Á ượng XM của một số nước Đông Nam Á ng d ki n ự kiến đến năm 2020 ến đến năm 2020 đến đến năm 2020 n n m 2020 ăng nước ta, sản lượng dự kiến đến năm 2020.

Năm 2007 2008 2009 2010 2015 2020 Tốc độ tăng tiêu thụ (%) 12 10 10 10 5– 8 2,5- 3

Nhu cầu xi măng

(triệu tấn) 36,50 40,10 44,20 48,60 63–65 68- 70

Dự kiến sản lượng

(triệu tấn) 35,30 42,05 47,60 49,80 62,80

-Để đáp ứng nhu cầu Xi măng trên thị trường trong nước từ năm 2005 

2020 đáp ứng đủ lượng xi măng cho xã hội thì đòi hỏi phải xây dựng một loạtcác nhà máy xi măng ưu tiên xây dựng các nhà máy xi măng có công suất lớn,

có công nghệ hiện đại, và tập trung ở những vùng có nguồn nguyên liệu tốt,

và thuận tiện trong việc tiêu thụ, tập trung xây dựng các nhà máy mà thuậntiện trong giao thông vận tải, có sẵn cơ cở vật chất giản giá thành xây dựng cơbản Xây dựng các nhà máy có cảng nước sâu thuận tiện cho quá trình suấtkhẩu, cũng như suất Clinke vào thị trường phía nam nơi sẽ đặt các trạn nghiềnClinke, tập trung xây dựng các nhà máy tại Quảng Ninh, và phía nam tỉnhThanh Hoá nơi có nguồn nguyên liệu và có cảng nước sâu Sau đây là bảng sốliệu các dự án xi măng sẽ được xây dựng trong thời gian tới

Các nh máy xi m ng ang xây d ng v s à tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ăng của Việt Nam từ trước đến nay: đ ựng và sẽ đầu tư xây dựng à tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ẽ đầu tư xây dựng đầu tư xây dựng ư u t xây d ng ựng và sẽ đầu tư xây dựng

TT Tên nhà máy Công suất thiết kế

(tr tấn) Thời gian xây dựng

1 Xi măng Thái Nguyên 1, 5 2002  2006

PHẦN II: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG

NHÀ MÁY VÀ DÂY CHUYỀN

I CƠ SỞ LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY.

Để lựa chọn được địa điểm xây dựng nhà máy một cách hợp lý thì địa điểm được chọn phải thỏa mãn các yêu cầu sau:

1 Yêu cầu về tổ chức sản xuất:

Trước hết địa địa điểm xây nhà máy phải được chọn trên cơ sở nguyên liệutại Cung cấp đủ lượng đá vôi, đất sét đảm bảo việc cung cấp nhiên liệu, điện, nước và gần nơi tiêu thụ sản phẩm hoặc thuận tiện cho việc di chuyển sản phẩm đi nơi khác tiêu thụ

2 Yêu cầu hạ tầng kỹ thuật:

Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm đường

bộ, đường thuỷ, đường sắt

Phù hợp với phân vùng kinh tế, mạng lưới phát triển công nghiệp trung ương và địa phương, nhằm tạo điều kiện phát huy tối đa công suất nhà máy

và khả hợp tác với các nhà máy lân cận

3 Yêu cầu về xây dựng, vận hành nhà máy:

Thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu, vật tư, xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển

Địa điểm xây dựng còn chú ý đén nguồn cung cấp nhân lực tại chỗ, cung cấp lương thực, thưc phẩm cho đời của công nhân nhà máy

4 Yêu cầu về điều kiện địa chất, thủy văn:

Địa hình xây dựng nhà máy phải có kích thước hình dạng thuận lợi trongviệc xây dựng trước mắt cũng như mở rộng diện tích sau này

Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa mưa lũ, có mực nước ngầmthấp tạo điều kiện cho việc thoát nước

Địa điểm phải không nằm trên vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không

ổn định

Về khí hậu phải thoã mãn yêu cầu không phải vùng gió quặt luôn sinh ralốc xoáy Không ngập lụt hàng năm, mùa gió ổn định để dễ cho việc bố trímặt bằng bảo đảm an toàn vệ sinh công nghiệp

5 Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng:

Về địa hình khu đất có kích thước hình dạng thuận lợi trong việc xây dựng trước mắt cũng như mở rộng diện tích nhà máy sau này và thuận lợi cho việc thiết kế bố trí dây truyền công nghệ sản xuất Khu đất phải cao ráo, tránh ngậplụt về mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước

Độ dốc tự nhiên thấp hạn chế việc san lấp mặt bằng Về địa chất, địa điểm phải không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổnđịnh Cường độ khu đất xây dựng từ 1,5  2kg/cm2

Nhận xét: Để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải căn cứ vào

các yêu cầu trên Nhưng trong thực tế rất khó khăn cho việc lựa chọn địa điểm

mà nó thoả mãn đủ các yêu cầu đó Sau khi xem xét những thuận lợi và khó

khăn từng mặt trong đồ án này nhà máy xi măng em dự định xây dựng tại xãQuỳnh Vinh-Huyện Quỳnh Lưu-Tỉnh Nghệ An Địa điểm này thoả mãn đượccác điều kiện xây dựng một nhà máy sản xuất xi măng Pooclăng hỗn hợpPCB 40 với năng suất 2,3 triệu tấn /năm.

II GIỚI THIỆU VỂ ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI

MĂNG :

1 Nguồn nguyên liệu- nhiên liêu cho nhà máy:

1.1 Đá vôi:

+ Mỏ đá vôi Hoàng Mai A (Nghệ An) có trữ lượng :205,446 triệu tấn

+ Mỏ đá vôi Hoàng Mai B (Nghệ An) có trữ lượng :132,646 triệu tấn

Đá vôi được khai thác và vạn chuyển về nhà máy bằng hệ thống băng tải Tất

cả đều do các công ty khai thác đảm bảo cho nhà máy về cả trữ lượng và chất lượng

- Quặng sắt thứ sinh Tuyên Quang-Thạch Thành, Thanh Hoá: Là loại mỏ

có chất lượng trung bình.Trữ lượng của mỏ trên 1 triệu tấn

- Quặng sắt từ mỏ Thanh Kỳ, Như Xuân, Thanh Hoá: Có chất lượng tốt hơn quặng sắt Thạch Thành, hàm lượng Fe2O3 tới 70%.Trữ lượng mỏ quặng sắt Thanh Kỳ khoảng 3-4 triệu tấn

- Với tổng trữ lượng của các mỏ quặng sắt trên khoảng 89 triệu tấn: đủ đáp ứng sản xuất xi măng lâu dài của nhà máy

Nhiên liệu để sản xuất Clinker là than Hòn Gai - Cẩm Phả loại cám 3

Chất lượng than cám 3 theo TCVN 1790 – 1999 như sau:

- Nhiệt trị toàn phần : > 6850 Kcal/Kg

- Tro trung bình : 16,5 (giới hạn 15  18%)

b Phụ gia lười:

Phụ gia lười chủ yếu là đá bazan được lấy từ các nguồn sau:

+ Đá bazan Nông Cống- Thanh Hóa: Trữ lượng khai thác 2,55 triệu tấn + Đá bazan Phủ Qùy-Nghệ An: Trữ lượng mỏ là 67 triệu tấn

2 Vị trí địa lý, khí hậu và địa chất công trình thuỷ văn:

2.1.Vị trí địa lý:

Nằm trên khu ruộng của HTX Vinh Hoa xã Quỳnh Vinh huyện Quỳnh LưuNghệ An Phía đông cách quốc lộ 1A 1,2 km Phía Bắc là xóm Đồng Thạchgiáp mỏ đá sét Quỳnh Vinh Phía tây là cánh đồng của hợp tác xã VinhHoa.Phía Nam giáp tuyến đường sắt thống nhất

2.2 Đặc điểm khí hậu:

 Nhà máy xi măng nằm trong vùng có đặc điểm khí hậu nhiệt đới giómùa và được phân thành hai mùa rõ rệt:

- Mùa nóng kéo dài từ tháng 4 đến giữa tháng 11 gồm 2 thời kì :

Thời kì nóng khô có gió lào từ tháng 4 đến cuối tháng 7

Thời kì nóng , ẩm có bão từ tháng 8 đến tháng 10

- Mùa lạnh từ cuối tháng 11 đến cuối tháng 3 gồm 2 thời kì :

Thời kì lạnh khô thừ cuối tháng 11 đến cuối tháng 1với gió mùa đôngbắc

Thời kì lạnh khô có mưa phùn vào tháng 2 và 3

 Các yếu tố khí hậu đặc trưng :

- Lượng mưa trung bình hàng năm là 1543 mm

Số ngày mưa phùn trung bình năm 28,1 ngày

- Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 23,6oC

Nhiệt độ tối cao trung bình hàng năm khoảng 27,3 oC

- Số ngày quá nóng (> 30oC) trong năm 22,3 ngày

Số ngày quá lạnh (< 15oC) trong năm 43,1 ngày

- Độ ẩm trung bình 84,8%.Độ ẩm trung bình thấp nhất vào tháng 7 (78%)

và tăng đến tháng 3 , 4 năm sau (89%) ứng thời kì có mưa

- Khu vực có 2 hướng gió chính là

Gió mùa đông bắc : tháng 11 đến tháng 3 năm sau Gió mùa đông bắcthướng có tần suất theo tháng từ 21-35% với tốc độ gió trung bình 2,8-3,6m/s

Gió mùa tây nam : tháng 5 đến cuối tháng 7.Gió mùa tây nam thấp biếntính gọi là gió lào rất nóng và khô là gió mạnh nên làm cho cường độ bốcthoát hơi rất lớn.Số ngày gió lào trung bình trong năm 25,4 ngày và thườngcao nhất vào tháng 7 là 9,3ngày và có nhiệt độ cao nhất có thể trên 35 0C

- Bão :hằng năm ở Quỳnh Lưu chịu ảnh hưởng của 1-2 cơn bão vào tháng8-10.Sức gió ở đồng bằng mạnh ,những cơn gió giật có thể đến 40-50 m/snhưng suy yếu nhanh chóng ở vùng đồi núi

2.3 Địa chất công trình:

Địa hình xây dựng nhà máy tương đối bằng phẳng là cánh đồng rộng hằngtrăm ha Phía bắc của địa điểm dự kiến khu ruộng có cao độ 9-11m và thấpdần về phía nam có cao độ 2,1-3,2m.Đường sắt thống nhất có cao độ 3,8-3,9m

Diện tích mặt bằng nằm trên nền đất đá thuộc hệ tầng đồng Trầu Trongphạm vi chiều sâu khảo sát đến độ sâu 27 m gồm các lớp đất đá từ trên xuốngdưới như sau :

+ Lớp đất trồng trọt :dày 0,3-0,5 m

+ Lớp sét dẻo ít cát :dày trung bình 10m.Cường độp kháng nén trung bình

là 3,54 kg/cm2

+ Lớp sạn sỏi pha sét có lẫn cát : dày 7m

+ Lớp sét bột kết xe cát kết: dày trung bình >7 m.Cường độp kháng néntrung bình là 139 kg/cm2

Ta thấy địa điểm xây dựng nhà máy không có lớp đất yếu , các lớp đất đáphân bố tương đối đều về diện cũng như chiều sâu Cho phép ta có thể xâydựng các công trình có tải trọng trung bình đến lớn.

3 Giao thông vận tải.

Nhà máy ximăng dự kiến xây dựng ở một vị trí khá thuận lợi về vận tải vìnằm gần các trục giao thông chính quốc lộ 1A và đường sắt thống nhất Bắcnam, cách không xa cảng Cửa Lò và Cảng Nghi Sơn

3.1 Đường sắt:

Bao gồm các tuyến đường sau :

 Đường sắt Hà Nội- Thành Phố Hồ CHÍ Minh:nhu cầu vận tải của nhamáy chủ yếu lien quan đến đoạn Hà Nội –Vinh; Vinh-Đà Nẵng

 Đường sắt Hà Nội –Lào Cai dài 297 km dùng để đưa quặng sắt về nhàmáy

 Đường sắt Cầu Giát –Nghĩa Đàn :dài 31 km dùng để vận chuyểnBazan về nhà máy

 Đường sắt Quán Hành –Cửa Lò

4 Cung cấp điện nước :

Cách hàng rào nhà máy về phía đông 100 m có tuyến điện quốc gia 220 KV

và tuyến kép 110 KV chạy theo hướng Đông Bắc-Tây Nam song song vớichiều dài nhà máy

Nhà máy sử dụng nguồn nước ngầm khu vực Hoàng Mai trong phạm vicách nhà máy 4 km

II-THUYẾT MINH SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ:

1 Bản vẽ sơ đồ dây chuyền công nghệ nhà máy :

2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ nhà máy:

2.1 Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu :

- Đá vôi nhận từ công ty khai thác đạt yêu cầu chất lượng được đưa vàokho chứa đồng nhất sơ bộ bằng hệ thống băng tải, và được rải thành các đốngdọc kho (dải theo phương pháp CHEVRON) có hiệu suất đồng nhất cao 10:1

- Đất sét nhận từ công ty khai thác đạt yêu cầu chất lượng được chuyển vềkho đồng nhất sơ bộ cũng bằng hệ thống băng tải (rải theo phương phápWINDROW) Hiệu suất đồng nhất 10:1

- Tiếp nhận than, phụ gia, nguyên liệu điều chỉnh, thạch cao, vào kho tổnghợp

- Các loại nguyên, nhiên liệu trên được vận chuyển về công ty bằng ô tôhoặc tàu hoả Sau đó được đưa vào kho bằng hệ thống băng tải và rải thànhnhững đống riêng biệt nhờ Stacker chạy dọc kho Riêng thạch cao và phụ giadạng cục có thể được chứa tại bãi ngoài trời gần với kho chứa tổng hợp.Trước khi đưa vào kho chứa đồng nhất sơ bộ, thạch cao và phụ gia cục đượcđập qua máy đập búa

2.2 Nghiền nguyên liệu và đồng nhất:

- Các cầu xúc đá vôi, quăczít và quặng sắt được cấp vào các két chứa củamáy nghiền Từ đó qua hệ thống cân định lượng cấp vào băng tải chung đổvào máy nghiền Riêng đất sét được xúc và vận chuyển thẳng đến băng tảichung cấp liệu vào máy nghiền Bột liệu sau khi ra khỏi máy nghiền có độ sótsàng trên sàng R008 là 10% và có độ ẩm W1% Bột liệu đạt yêu cầu đượcchuyển đến Silô đồng nhất bột liệu bằng hệ thống máng khí động và gầunâng Silô đồng nhất làm việc theo nguyên tắc đồng nhất và tháo liệu liên tục.Việc đồng nhất bột liệu được thực hiện trong quá trình tháo liệu ra khỏi Silô.Mức độ đồng nhất của Silô là 10:1

2.3 Hệ thống lò nung và thiết bị làm lạnh:

- Bột liệu từ Silô được qua két cân định lượng rồi được vân chuyển về hệthống cyclôn trao đổi nhiệt bằng hệ thống gầu nâng và máng khí động, sau khiqua calciner, lò quay, máy làm lạnh tạo thành Clinker Clinker sau khi làmnguội được vận chuyển về Silô ủ chứa Clinker, có hai loại silô chứa Clinkermột loại Clinker thành phẩm và một loại Clinker phế phẩm

2.4 Nhiên liệu:

- Lò được thiết kế chạy 100% than Antraxít, dầu FO chỉ sử dụng trong quátrình sấy lò và chạy ban đầu Than được sử dụng là loại tham cám 3 Thanđược nghiền mịn với độ sót sàng là 5% trên sàng R009 và có độ ẩm ra là W

0,5% Bột than mịn được chứa trong hai két chứa than, một két dùng cho lòchiếm 40% và một két dùng cho Calciner chiếm 60% Than mịn được cấp vào

lò và Calciner qua hệ thống thùng cân định lượng và bơm khí nén

2.5 Nghiền xi măng:

Clinker, thạch cao và phụ gia được vận chuyển lên các két chứa máynghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng, từ các két chứa này Clinker ,thạch cao và phụ gia điều chỉnh sẽ được đưa vào máy nghiền để nghiền mịn.

Xi măng bột liệu được vận chuyển tới các silô chứa xi măng bột bằng hệthống máng khí động và gầu nâng

2.6 Đóng bao xi măng:

Từ đáy silô chứa, qua hệ thống cửa tháo, xi măng sẽ được vận chuyển tớicác két chứa của các máy đóng bao với hệ thống cân điện tử Sau đó xi măngbao sẽ được chuyển tới các máng xuất xi măng bao xuống tàu hoả hoặc ô tô.Ngoài ra từ các silô chứa xi măng rời từ đây có thể xuất theo xi măng rời theođơn đặt hàng

PHẦN III:CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA XI MĂNG

I GIỚI THIỆU XIMĂNG POÓCLĂNG VÀ PHÂN LOẠI.

3 Clinke XMP:

Là sản phẩm thu được sau khi nung hỗn hợp nghiền mịn từ nguyên liệu chủyếu là đá vôi và khoáng sét đến kết khối để tạo thành các khoáng chính chủyếu là silicát canxi có độ bazơ cao (C2S,C3S…)

4 Phụ gia của xi măng:

 Phụ gia đầy(lười)  20%, cho vào trong xi măng để tăng sản lượngcủa ximăng, không ảnh hưởng xấu đến chất lượng xi măng, nó không thamgia phản ứng tạo sản phẩm mới với xi măng

 Phụ gia khoáng hoạt tính:

Cho vào trong xi măng để cải thiện cải tạo một số tính chất của xi măngtrong quá trình hyđrát hoá và đóng rắn của xi măng Nó có tác dụng với sảnphẩm của xi măng

 Phụ gia công nghệ:

Phụ gia công có tác dụng cải thiện tính chất của xi măng nhằm đáp ứngcác yêu cầu sử dụng hoặc có phụ gia tăng cường quá trình nghiền, vậnchuyển, đóng bao và bảo quản (hàm lượng 1%)

II.THÀNH PHẦN KHOÁNG HOÁ CỦA CLINKE XMP:

+Nhóm còn lại: R2O, MgO, Cr2O3, TiO2, P2O5 ,Mn2O3, SO3…

 CaO:Chiếm(6269)% khối lượng,tạo ra 4 khoáng chính: C3S, C2S, C3A,

C4AF

 SiO 2 :Chiếm 1726% ,tạo khoáng Silicát: C3S, C2S

 Al 2 O 3: Hàm lượng 410%,tạo khoáng nóng chảy: C3A, C4AF

 Fe 2 O 3 :Hàm lượng 0,15%, tạo khoáng :C4AF

 MgO: Hàm lượng 05%,

 R 2 O:Hàm lượng: <1%,Ximăng ít kiềm qui định <0,6%

 SO 3:Hàm lượng ≤1%.

2 Thành phần khoáng:

Các khoáng chính:C3S,C2S,C3A,C4AF chiếm 9597%,trong đó

khoáng silicat chiếm 75-82 %.Ngoài ra có 3-5 % các khoáng khác và

các oxit tự do,pha thủy tinh trong clinke 7-15%

 Khoáng C 3 S: Hàm lượng:4070% khối lượng.

- Khối lượng riêng =3,28g/cm3

- C3S tồn tại ở dạng dung dịch rắn pha nền C3S nên gọi là Alít Công thứcđơn giản:dung dịch rắn Alít C54S16AM

- C3S tạo cho XMP có cường độ cao, đóng rắn nhanh toả nhiều nhiệt khihyđrat hoá,không bền trong môi trường xâm thực

 Khoáng C 2 S: Hàm lượng:1535%.

- C2S có dạng thù hình: ,’,, với khối lượng riêng lần lượt là: 3,04; 3,40;3,27; 2,97 g/cm3.Trong đó dạng  là quan trọng nhất và cần thiết nhất đối vớiclinke XMP Thực tế C2S tồn tại ở dạng dung dịch rắn bền gọi là bêlít

- Bêlít hoặc C2S đóng rắn chậm, ít toả nhiệt khi đóng rắn,cho cường độ lâudài cao và bền trong môi trường xâm thực

 Khoáng calci aluminat(C 3 A):

- Hàm lượng: 5 15% , khối lượng riêng:  =3.04 g/cm3

- C3A có cấu trúc xốp phản ứng rất nhanh với nước và toả nhiều nhiệt nhấtkhi hydrat hoá và không bền trong môi trường xâm thực

 Khoáng alumoferit calci (C 4 AF)

- Hàm lượng:1018%,khối lượng riêng:  =3,77g/cm3

- C4AF đóng rắn chậm, cường độ không cao nhưng bền trong môi trườngxâm thực và môi trường băng giá

 Khoáng khác:

- Chủ yếu là 2 khoáng chứa kiềm là: KC23S12 (gốc C2S) và NC8A3 (gốc C3A)

- Sự hình thành các khoáng chứa kiềm sẽ làm giảm lượng các khoáng

Silicát,làm xi măng đóng rắn không ổn định thể tích

- Các khoáng chứa kiềm sẽ bị phân huỷ khi có mặt CaSO4 trong hệ nung:

Na 2 O.8CaO.Al 2 O 3 + CaSO 4  Na 2 SO 4 + 9 C 3 A

K 2 O.23CaO.12SiO 2 + CaSO 4  K 2 SO 4 + 12 C 2 S

 Các oxit tự do:thườngCaO, MgO có thể không nằm trong các

khoáng mà nằm ở dạng tự do

 Pha thuỷ tinh: Hàm lượng:510%.

-Tồn tại chủ yếu là SiO2 chiếm 7% ,còn lại là oxits khác như Al2O3.lượngpha thủy tinh càng lớn thì hoạt tính xi măng càng lớn

3 Hệ số đặc trưng cho thành phần clinke:

 Hệ số bão hòa vôi LSF:thường nằm trong khoảng 95-100

LSF=

F

*65,0A

*18,1S

*8,2

)S

*7,0CC(

 Mô đun silic n(MS): n=

FA

Ý nghĩa: Là tỷ số giữa hàm lượng Al2O3 trên F2O3

III-NGUYÊN NHIÊN LIỆU SẢN XUẤT XIMĂNG

POOCLĂNG

1.Nguyên liệu:

 Nhóm nguyên liệu chứa CaO : chủ yếu là đá vôi

 Nhóm nguyên liệu chứa SiO2,Al2O3,Fe2O3;đất sét

 Nhóm nguyên liệu điều chỉnh :dung nguyên liệu giầu SiO2

Al2O3,Fe2O3:quặng sắt bôxits,quartzit,…

2 Nhiên liệu:dùng 3 loại nhiên liệu :rắn(than),lỏng(dầu),khí(khíthiên nhiên)

IV-CÁC PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT XIMĂNG

POOCLĂNG:

1 Theo chuẩn bị phối liệu:

 Phưong pháp ướt:phối liệu vò lò dạng bùn có độ ẩm 36-42%

 Phương pháp khô:phối liệu vào lò dạng bột độ ẩm 1-2%

 Phương pháp bán khô:phối liệu vào lò dạng viên độ ẩm 12-14%

2 Theo hệ thống lò :

 Hệ thống lò đứng

 Hệ thống lò quay :lò quay phương pháp ướt và lò quay phươngpháp khô

V-QUÁ TRÌNH HOÁ LÝ KHI NUNG:

Dưới đây là sơ đồ biểu diễn sự hình thành các pha trong quá trình tạo Clinker:

1.Giai đoạn sấy và phân hủy nguyên liệu :

 Giai đoạn này diễn ra quá trình khử nước tự do trong phối liệu xảy

ra ở nhiệt độ 25 - 250 0C ,đây là quá trình thu nhiệt

Giai đoạn này xảy ra rất nhanh với phương pháp khô và rất dài đối vớiphương pháp ướt vì ở phương pháp khô thì bột liệu vào lò có độ ẩm nhỏ hơn1% còn phương pháp ướt thì liệu vào lò dạng bùn pát có độ ẩm lớn 36- 42%

 Phân huỷ các cấu tử nguyên:

+ Khoáng sét bị phân hủy khi nung nóng:khoảng 7000C

Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 OAl 2 O 3td +2.SiO td +2H 2 O

Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 OAl 2 O 3 2SiO+2H 2 O

+ Khoáng cácbônát bị phân huỷ khi nung nóng

b Tạo khoáng C2F ( 2 CaO, Fe2O3)

c Tạo khoáng C12A7 (12CaO, 7Al2O3) Sau đó C12A7 tương

tác với CaO tạo ra C3A

d Tạo khoáng “C2(A,F)” để thành C4AF

3.Giai đoạn kết khối khi có mặt pha lỏng tạo C3S

(1300-1450-1300 0C):

 Từ 1300°C, khoáng C3A và C4AF nóng chảy, lượng pha lỏng tăng theonhiệt độ và thành phần phức tạp.

 Pha lỏng có tác dụng:

+ Kéo các hạt liệu gần lại nhau -> co mạnh

+ Hoà tan CaO và C2S để kết tinh C3S Đây là khoáng chính trongclinke

+ C3S lẫn tạp chất nên gọi là Alit

 Tạo khoáng Alit phải có thời gian và phụ thuộc: Nhiệt độ ; Lượng phalỏng (20%-30%) ; Độ nhớt(nhiều Fe hay nhiều Al2O3) ; Độ mịn ; Hoạt tínhcủa CaO và C2S

 Kết thúc ở 1450°C, sau đó làm nguội đến 1300°C-1200°C trước khivào máy làm nguội

4 Quá trình làm lạnh clinke:

 Làm lạnh nhanh clinke từ 13000C đến 11000C:hình thành pha thủytinh ,kết tinh và phát triển C3S,tái kết tinh C2S,C4AF

 Làm lạnh chậm từ 11000C xuống 800C:kết tinh C3S,tái kết tinh C2S

VI QUÁ TRÌNH GIA CÔNG VÀ BẢO QUẢN CLINKER

XIMĂNG:

1 Gia công clinker ximăng pooclăng:

 Ủ clinker ximăng:nhằm mục đích :giảm nhiệt độ,giảm CaOtd,hạn chếhiện tượng đông kết giả,dễ nghiền ,tăng tuổi thọ máy nghiền

 Nghiền clinker ximăng pooclăng:người ta thường dùng máy nghiền

bi nhiều ngăn hoặc máy nghiền đứng chu trình kín có hệ thống phân ly thuyhồi sản phẩm mịn.Khống chế nhiệt độ nghiền 110-1250C đảm bảo không mấttác dụng của thach cao ,có thể bơm nước để diều chỉnh nhiệt độ máy nghiền

2 Bản quản clinker ximăng pooclăng:clinker ra lò phải được đưavào silô chứa để bảo quản và ủ, công đoạn này ảnh hưởng đến chất lượngximăng và năng suất máy nghiền

VII.QUÁ TRÌNH ĐÓNG RẮN VÀ HYĐRAT HÓA

XIMĂNG

Bao gồm 2 giai đoạn :

 Ximăng tác dụng với nước cho ccs sản phẩm của phản ứng thủy phânhoặc hydrrat hóa

 Gồm các phản ứng thứ cấp ,các sản phẩm của phản ứng sơ cấp tác dụngvới tương hỗ với nhau hoặc tác dụng với các thành phần hoạt tính của phụ giatạo khoáng mới ,làm tăng cường độ ximăng

VIII-CÁC TÍNH CHẤT CỦA XI MĂNG:

1.Khối lượng riêng(tỉ trọng) [Kg/cm3; g/cm3]

2.Khối lượng thể tích(dung trọng) [Kg/l].

Người ta chia ra 2 loại: Khối lượng thể tích dạng tơi và dạng chặt Khốilượng thể tích phụ thuộc thành phần khoáng và độ mịn của xi măng

3.Nước tiêu chuẩn (độ dẻo chuẩn).

Là lượng nước đưa vào trộn với xi măng tạo ra hồ tiêu chuẩn, được xácđịnh bằng dụng cụ ‘vica’, (thường 2426%).

4.Thời gian đông kết.

Theo TCVN thì: Thời gian bắt đầu đông kết  45 phút; thời gian kết thúcđông kết 10h Lượng nước tiêu chuẩn phụ thuộc vào các khoáng, độ mịn,nhiệt độ, độ ẩm, người làm thí nghiệm

5.Độ ổn định thể tích: Xác định bằng dụng cụ Lechartelier với

V10mm

6.Độ mịn: XMP 15% trên sàng N008 tức là khoảngS=28003200cm2/g

7.Sự giảm cường độ khi bảo quản.

Nếu bảo quản lâu dẫn đến hút ẩm làm giảm lượng khoáng Trung bình độgiảm mác như sau:

+sau 3 tháng lưu kho cường độ giảm 1025%

PHẦN IV:TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU

I NGUYÊN LIỆU,NHIÊN LIỆU

1.Nguyên liệu chính

*Nguyên liệu chính để sản xuất Clinke XMP đó là: Đá vôi, đất sét

Đá vôi,đất sét là nguồn nguyên liệu lấy từ dãy núi đá vôi của Hoàng Maihuyện Quỳnh Lưu-Tỉnh Nghệ An

Dưới đây là bảng thành phần hoá học của đá vôi và đất sét mà ta chọn:

Th nh ph n hoá c a á vôi, à tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ầu tư xây dựng ủa Việt Nam từ trước đến nay: đ đất và tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: t sét.

A

=126,,6184 =1,9425>> 1,50

+ n=

ds ds

ds

F A

S

 =12,8473,606,61=3,7841 >> 2,45 Cần bổ sung Fe2 O3 để giảm p, nhưng nếu chỉ thêm Fe2 O3 thì n giảmrất ít ,không thể từ 3,7841xuống 2,45 được Do vậy ta phải bổ sung thêm cả

Al2O3

Ta bổ sung thêm nguyên liệu điều chỉnh là quặng sắt và quặng bô xít

Nhận xét : Việc lựa chọn các mô đun trên là phù hợp trong khoảng cho

phép.Trong thực tế qua việc tìm hiểu các nhà máy chạy với hệ số trên ra chấtlượng CL rất tốt,đảm bảo clinke có cường độ cao do C3S thu được lớn.Do đó

có thể tăng sản lượng ximăng của nhà máy mà không ảnh hưởng đến mácximăng Tuy nhiên nó cũng đồng nghia với việc khó nung ,nhiệt độ nungcao,thời gian lưu lâu hơn

2 Cấu tử điều chỉnh:

Ta sử dụng than cám 3.Thành phần hoá học của than cám 3 nh sau: ư

Loại than Thành phần nguyên tố (%)

l 1

W

W -

W 100

W 100





=15,00.

8 100

1 100





=16,14

l 2

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

W 100

Q=81.76,40 + 246.1,72 – 26.(2,15-1,61) – 6.1

= 6620,11 (Kcal/kg)

 Nhiệt trị của nhiên liệu đốt lò quay là : Q = 6620,11 (Kcal/kg)

Độ ẩm là W=1 %; độ tro A=16,14 % ; Chất bốc V=8,61 %;

Than này có thành phần tro như sau:

Thành phần hóa học của tro than:

Than Thành phần hoá học của than

SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO SO 3 CK Than cám 3 60,40 27,10 4,95 6,55 0,80 0,20 0,00

II THÀNH PHẦN PHỐI LIỆU

1.Xác định lượng tro than lẫn trong CL:

Được tính theo công thức :

x t 100 %

100 100

.

Q

n A q



Với:

 q: nhiệt tiêu tốn riêng cho 1 kgCL (theo hệ số lò, giả thiết

q =730 (KCal/kgCL)

 Q: Nhiệt trị của than (Kcal/kg than)

 B=q/Q :lượng than cần để nung 1 kg clinke (kg/kg CL)

 A: Hàm lượng tro của than (A = 16,14 %)

 n: Hàm lượng tro lắng lại trong lò (chọn n = 100%)

Thay số :

x t 100 1 , 780

100 100 11 , 6620

100 14 , 16 730



Vậy hàm lượng (phần khối lượng) tro than trong CL là xt = 1,78 (%)

2 Quy đổi nguyên liệu về 100%:

Ta quy đổi sao cho tổng thành phần hóa học của các nguyên liệu là 100% Nếu tổng thành phần hóa học của nguyên liệu nhỏ hơn 100% thì ta cộngvào chất khác :

Nhìn vào bảng thành phần hóa học của nguyên liệu ta thấy:

Đá vôi : CKđv = 100-98,08 = 1,92%

Đất sét : CKđ s = 100-96,24 = 3,76%

Quặng sắt : CKqs = 100-91,99 = 8,01 %

Boxit : CKbx = 100-99,33 = 0,67%

Thành phần hóa học chưa nung theo % khối lượng của các nguyên liệu đãquy đổi về 100% :

Trước khi nung

Công thức tính thành phần hóa sau nung:

ứng với nguyên liệu i ta có : Xk

100

 = 0,17 100100 42,39 = 0,295 k

100

 = 0,50 100100 1,19 = 0,506

 = 0,67 10010010,10

 = 0,745(Trong đó quy ước:Đá vôi : 1 ; đất sét :2 ; quặng sắt : 3 ; quặng bôxit : 4 )

 Ta có b ng th nh ph n nguyên li u khô sau nung : ản xuất và tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: à tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ầu tư xây dựng ệt Nam từ trước đến nay:

4.Tính C i, S i, A i:

Trước hết ta tính LSF , MS ,MA theo các công thức sau :

LSFi =

i i

i

i

F A

S

C

65 , 0 18 , 1 8 , 2

100



MSi =

i i

i

F A

S

 ;

k 1

k 1

k 1

F 65 , 0 A 18 , 1 S 8 , 2

C 100

k 1

F A

F

A = 00,312,26 = 0,833

2

k 2

k 2

k 2

F 65 , 0 A 18 , 1 S 8 , 2

C 100



689 , 6 65 , 0 994 , 12 18 , 1 484

k 2

F A

F

A = 126,,689994 = 1,943

3

k 3

k 3

k 3

F 65 , 0 A 18 , 1 S 8 , 2

C 100



438 , 49 65 , 0 707 , 9 18 , 1 733



= 0,432

MS3 = k

3

k 3

k 3

F A

F

A = 499,,707438 = 0,196

4

k 4

k 4

k 4

F 65 , 0 A 18 , 1 S 8 , 2

C 100



254 , 28 65 , 0 628 , 65 18 , 1

k 4

F A

F

A = 2865,,628254 = 2,323

5

k 5

k 5

k 5

F 65 , 0 A 18 , 1 S 8 , 2

C 100



 = 2,8.60,401100,18..276,55,100,65.4,95 = = 3,206

MS5 = k

5

k 5

k 5

F A

F

A = 274,95,10 = 5,475

Ta được bảng tính cuối cùng c b ng tính cu i cùng ản xuất và tiêu thụ ximăng của Việt Nam từ trước đến nay: ối cùng

0,558*x1+26,259*x2-113,172*x3-225,339*x4 = 32,256 ;(3)

-0,208*x1+2,960*x2-64,450*x3+23,248*x4 = -35,020;(4)

Giải hệ phưong trình trên ta được :

Tính thành phần hoá học của từng cấu tử trong CL:

S =

100

S x

5

1

i

i i

5

1

i

i i

5

1

i

i i

M =

100

M x

5

1 i

i i



100

80 , 0 78 , 1 256 , 0 822 , 1 617 , 0 417 , 24 56

= = 0,279

5 1

CK =

100

CK x

5 1 i

i i



 = 69,884.3,32524,417.3,8051002,096.8,0471,822.0,745 = 3,435

Bảng tổng kết :

s¾t 0,665 0,203 1,036 0,012 0,000 0,009 0,001 0,169 2,096 QuÆng

boxit 0,085 1,196 0,515 0,008 0,005 0,000 0,000 0,014 1,822 Than 1,075 0,482 0,088 0,117 0014 0,000 0,004 0,000 1,780

Tæng 21,383 5,237 3,491 65,589 0,279 0,339 0,246 3,435 100

Tính thành phần khoáng CL:

+C3 S = 4,07.CK – 7,6.SK – 6,72.AK – 1,42.FK = 4,07.65,589-7,6.21,383-6,72.5,237-1,42.3,491

= 64,286 (%) +C2 S = - 3,07.CK + 8,6.SK + 5,07.AK + 1,07.FK = -3,07.65,589+8,6.21,383+5,07.5,237+1,07.3,491

Thành phần khoáng C3S nằm trong khoảng cho phép %C3S=64,286

%.Tuy nhiên hàm lượng khoáng C3S hơi cao ,C3S/C2S=5,013>4 Nên gọi

là xi măng Alít,nếu nhiệt độ nung và chế độ nung không hợp lý thì hàmlượng vôi tự do cao ảnh hưởng xấu tới chất lượng xi măng.Xi mang này

sẽ rất khó nung đòi hỏi nung ngiệt độ cao và thời gian lưu hợp lý

Ximăng có hàm lượng C3S cao làm xi măng đóng rắn nhanh ,tỏa nhiềunhiệt khi hyđrat hóa ,sớm cho cường độ ban đầu cao ,cho cường độ sớm

và cả cường độ lâu dài .Clinke xi măng dễ nghiền do hàm lượng

C2S(khoáng khó nghiền) thấp Tuy nhiên xi măng sẽ kém bền trong môitrường xâm thực

S n

Ta thấy LSF ,n , p bằng với giả thiết ban đầu nên ta chấp nhận giả thiết

Tính hàm lượng pha lỏng nóng chảy :

phép do đó quả trình tạo khoáng C3S sẽ diễn ra dễ dàng hơn do tăng được tốc

độ khuyếch tán trong pha lỏng Dẫn tới giảm được nhiệt độ nung và thời gianlưu

6 Tính chuyển về bài phối liệu chưa nung:

 Tính thành phần % khối lượng các cấu tử khô trước khi nung

Cơ sở:

xi : % hàm lượng cấu tử i (không kể tro) sau khi nung,

Xi: % hàm lượng cấu tử i trước khi nung,

MKNi: lượng mất khi nung của cấu tử i:

i i i

MKN

x MKN

x

822 , 1 48

, 0 100

096 , 2 19 , 1 100

417 , 24 39 , 42 100

884 , 69

39 , 42 100

884 , 69

822 , 1 48

, 0 100

096 , 2 19 , 1 100

417 , 24 39 , 42 100

884 , 69

19 , 1 100

417 , 24

822 , 1 48 , 0 100

096 , 2 19 , 1 100

417 , 24 39 , 42 100

884 , 69

48 , 0 100

096 , 2

822 , 1 48

, 0 100

096 , 2 19 , 1 100

417 , 24 39 , 42 100

884 , 69

10 , 10 100

822 , 1

X 4 = 1,350 % (Quặng Bôxít)

 Tính thành phần % khối lượng của các cấu tử trạng thái ẩm

trước khi nung:

Cơ sở:

Xi: % hàm lượng cấu tử I ở trạng thái khô trước khi nung,

XW

i : % hàm lượng cấu tử i ở trạng thái ẩm trước khi nung,

Wi :độ ẩm tự nhiên của các cấu tử nguyên liệu ,

100

i i i

W X W

350 , 1 5 100

403 , 1 10 100

456 , 16 2 100

791 ,

791 , 80

350 , 1 5 100

403 , 1 10 100

456 , 16 2 100

791 ,

456 , 16

350 , 1 5 100

403 , 1 10 100

456 , 16 2 100

791 ,

403 , 1

350 , 1 5 100

403 , 1 10 100

456 , 16 2 100

791 ,

350 , 1

A = 



4

1 i

i

i A

X /100 = (80,791.0,15 + 16,456.12,84 + 1,403.9,66 + + 1,350.59,00 )/100 = 3,166 (%)

F = 



4 1 i

i

i F

X /100 = (80,791.0,18 + 16,456.6,61 + 1,403.49,2 + + 1,350.25,40 )/100 = 2,266 (%)

C = 



4 1

C

X /100=(80,791.53,83 + 16,456.0,60 + 1,403.31,58 + + 1,350.4,20 )/100 = 43,602 (%)

M = 



4

1 i

i

i M

X /100 = (80,791.0,09 + 16,456.0,61 + + 1,350.0,23 )/100 = 0,176 (%)

CK = 



4 1

CK

X /100 =(80,791.1,916 +16,456.3,76 + 1,403.8,008 + + 1,350.0,67 )/100 = 2,288 (%)

MKN = 



4 1 i

i

i MKN

X /100 =(80,791.42,39 +16,456.1,19 + 1,403.0,48 + + 1,350.10,10 )/100 = 34,589(%)

Thành phần hoá của phối liệu khô chưa nung:

 Tính tít phối liệu :

T = 1,785 Co + 2,09 Mo

= 1,785 43,602+ 2,09 0,176

= 78,198

Nhận xét : Tít phối liệu nằm trong khoảng cho phép (791)do đó thuậntiện cho quá trình nung luyện hơn

III.TÍNH CƯỜNG ĐỘ CỦA CLINKER :

Kiềm tan được tính từ tổng hàm lượng của K2O và Na2O so với SO3 trongClinker

* Giả thuyết rằng hàm lượng của hai chất này trong clinke là như nhau:

M

* 85 , 0

Hay Na2O = K2O = 0,1695%, còn SO3 = 0,246 %

Thay số vào ta có : K 0,16951,52*0,16950,4275%

0 6773

* 85 ,

* 15 , 0 2573 , 0

* 10 52

PHẦN IV:TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT TOÀN

 Số liệu ban đầu:

Nguyên liệu Mất khi nung Độ ẩm tự Phần khối lượng trong

 Tổn thất nguyên liệu khi vận chuyển nguyên liệu là p1=1 %

 Tổn thất khi gia công chuẩn bị phối liệu là p2 = 3%

II XÁC ĐỊNH NĂNG SUẤT PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG:

Theo thiết kế nhà máy XM PCB40 có năng suất là 2,3 triệu tấn XM/năm.Cường độ của Clinker sau 28 ngày là :R28

n = 59,065(N/mm2).Ta sản xuất ximăng PCB 40 tức là cường độ Clinker sau 28 ngày là 40 (N/mm2) Ta giảthiết clinker trong quá trình lưu kho bảo quản trước khi đem vào sử dụng sẽ bịgiảm cường độ khoảng 15 % Do đó ta sản xuất xi măng PCB có cường độClinker sau 28 ngày là :1004015

Vậy hàm lượng Clinker có trong xi măng là : 100 43,,920920 = 79,67 %

Ta chọn hàm lượngClinker trong xi măng là 80 %

Vậy năng suất của lò quay nung Clinker ximăng là:

NLQ = 2,3.80% = 1,84 (triệu tấn CL/năm)

Năng suất tuyệt đối của phân xưởng lò nung là:

8760 1840000

 (tấn Cl/giờ)