Thiết kế dây chuyền nhà máy sản xuất clinker PCB 40 khai thác chuẩn bị phối liệu (thuyết minh)

Chương 1: tổng quanChương 2: tổng quan nhà máyChương 3: dây chuyền công nghệ khai thác và chuẩn bị phối liệu sản xuất clinkerChương 4: tính toán phối liệuChương 5: tính toán cân bằng vật chấtChương 6: tính toán kho chứa, lựa chọn thiết bịChương 7: tính toán thiết bị cho khâu sấy nghiềnChương 8: các phương pháp đồng nhấtChương 9: tổ chức nhà máy

LỜI CÁM ƠN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1 Khái niệm Xi măng Portland 1

1.1 Thành phần hóa học 1

1.2 Thành phần khoáng 2

2 Biện luận đề tài 4

2.1 Lịch sử phát triển và tình hình sản xuất xi măng trong và ngoài nước 4

2.1.1 Lịch sử phát triển 4

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng trên thế giới 5

2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng trong nước 8

2.1.4 Mục tiêu phát triển ngành sản xuất xi măng trong nước trong thời gian sắp tới 10

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN NHÀ MÁY. 12

1 Mục đích xây dựng nhà máy: 12

2 Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 12

2.1 Điều kiện địa hình, khí hậu, thủy văn 13

2.1.1 Địa hình 13

2.1.2 Khí hậu 13

2.1.3 Thủy văn 13

2.2 Điều kiện cơ sở hạ tầng và giao thông vận tải 13

2.2.1 Điều kiện cơ sở hạ tầng 13

2.2.2 Đặc điểm giao thông vận tải 14

2.3 Nguồn nguyên liệu 15

2.3.1 Đá vôi 15

2.3.2 Đất sét 15

2.3.3 Laterít 15

2.4 Nhận xét 16

3 Lựa chọn phương pháp sản xuất 17

3.1 Giới thiệu các phương pháp sản xuất xi măng 17

3.2 So sánh và lựa chọn phương pháp sản xuất 20

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU SẢN XUẤT CLINKER 21

A GIỚI THIỆU NGUỒN NGUYÊN LIỆU 21

1 Đá vôi 21

2 Đất sét 22

3 Laterit 22

B DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ KHÂU KHAI THÁC VÀ CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU SẢN XUẤT

CLINKER 23

1 Sơ đồ công nghệ 23

2 Thuyết minh dây chuyền 24

2.1 Khai thác và gia công nguyên liệu 24

2.1.1 Đá vôi 24

2.1.2 Đất sét 24

2.1.3 Laterit 25

2.2 Sấy nghiền phối liệu 25

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU 27

1 Giới thiệu các hệ số và modul đánh giá Clinker 27

1.1 Modul Silicat 27

1.2 Modul Alumin 27

1.3 Hệ số bão hòa vôi 27

2 Tính toán phối liệu 27

2.1 Bài toán 2 cấu tử có lẫn tro than 28

2.2 Bài toán 3 cấu tử có lẫn tro than 31

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT 36

1 Chế độ làm việc của nhà máy 36

2 Tính toán cân bằng vật chất 36

2.1 Tính toán theo khối lượng 37

2.1.1 Tính toán cho khâu sấy nghiền phối liệu 37

2.1.2 Tính toán cho khâu khai thác nguyên liệu 38

2.2 Tính toán theo thể tích 40

2.2.1 Tính toán cho khâu sấy nghiền phối liệu 40

2.2.2 Tính toán cho khâu khai thác nguyên liệu 41

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN KHO CHỨA VÀ CHỌN LỰA THIẾT BỊ CHÍNH CHO KHÂU KHAI THÁC VÀ GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU 43

A KHO CHỨA VẬT LIỆU 43

1 Tính toán lựa chọn kho chứa 43

1.1 Kho chung chứa đá vôi đất sét 43

1.1.1 Tính toán dung tích kho chứa 43

1.1.2 Tính toán diện tích kho chứa: 43

1.2 Kho chứa Laterit 44

1.2.1 Tính toán dung tích kho chứa 44

1.2.2 Tính toán diện tích kho chứa: 44

B TÍNH TOÁN LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH 46

1 Khâu khai thác đá vôi 46

1.1 Máy khoan 46

1.2 Xe ủi 47

1.3 Xe xúc 48

1.4 Xe ben 49

1.5 Bunke chứa đá vôi cho máy va đập phản hồi 50

1.6 Máy đập búa va đập phản hồi 51

1.7 Băng tải vận chuyển đá vôi 52

1.8 Tiếp liệu băng cho đá vôi 52

2 Khâu khai thác đất sét 53

2.1 Máy xúc nhiều gàu 53

2.2 Băng tải vận chuyển đất sét 54

2.3 Máy thái đất 54

2.4 Tiếp liệu băng cho đất sét 56

3 Kho chứa đá vôi đất sét 56

3.1 Băng tải chung cho đá vôi đất sét 56

4 Khâu khai thác Laterit 57

4.1 Xe ben chở Laterit 57

4.2 Máy đập búa 58

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN CHỌN LỰA THIẾT BỊ CHÍNH CHO KHÂU SẤY NGHIỀN 59

1 Băng tải chung vận chuyển đá vôi đất sét ra khỏi kho 59

2 Bunke chứa đá vôi và đất sét 59

3 Tiếp liệu băng cho đá vôi và đất sét 60

4 Băng tải vận chuyển Laterit 61

5 Bunke chứa Laterit 61

6 Tiếp liệu băng cho Laterit 62

7 Băng tải chung cấp cho máy nghiền 63

8 Máy nghiền đứng 64

9 Gàu nâng 64

10 Silô chứa bột phối liệu 65

11 Tháp phun sương 67

CHƯƠNG 8: CHUÊN ĐỀ: GIỚI THIỆU CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐỒNG NHẤT 68

1 Giới thiệu các phương pháp đồng nhất vật liệu và các loại kho chứa 68

1.1 Giới thiệu các phương pháp rải đổ đồng nhất và cào lấy liệu 68

1.1.1 Các phương pháp rải đổ đánh đống 68

1.1.1.1 Các phương pháp đánh đống dùng cho kho dài 68

1.1.1.2 Phương pháp đánh đống dùng cho kho tròn 70

1.1.2 Các phương pháp cào lấy liệu 70

1.2 Giới thiệu các loại kho chứa 71

1.2.1 Kho đồng nhất sơ bộ 71

1.2.1.1 Kho tròn với máy cào bắc ngang và di chuyển vòng quanh kho 71

1.2.1.2 Kho dài với máy cào bắc ngang và di chuyển dọc theo chiều dài kho 72

1.2.1.3 Kho dài với máy cào có dạng máy xúc nhiều gàu 72

1.2.2 Kho chứa không đồng nhất 73

1.2.2.1 Kho có thiết bị cào dạng cổng 73

1.2.2.2 Kho có thiết bị cào nằm ở một bên của kho 74

CHƯƠNG 9: TỔ CHỨC NHÀ MÁY, AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ VỆ SINH CÔNG NGHIỆP75 1 Tổ chức nhà máy 75

1.1 Sơ đồ tổ chức nhà máy 75

2 Kiểm tra sản xuất 77

2.1 Kiểm tra nguyên liệu 77

2.2 Kiểm tra phối liệu 77

3 An toàn lao động 77

4 Vệ sinh công nghiệp 78

KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 81

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Ximăng Portland là chất kết dính vô cơ rắn trong nước thường tồn tại ở dạng bột mịn Khi nhào trộn với nước sẽ có độ dẻo, sau một thời gian sẽ cứng lại và có cường độ Lợi dụng tính chất này người ta nhào trộn xi măng với các loại hạt khác để tạo thành bê tông

Xi măng được tạo ra từ việc nghiền mịn Clinker với phụ gia điều chỉnh Thạch Cao (3÷5%) nhằm kéo dài thời gian ninh kết

Clinker thường ở dạng hạt có đường kính 10÷40 mm, cấu trúc phức tạp (có nhiều khoáng ở dạng tinh thể và một số khoáng ở dạng vô định hình) Clinker được tạo thành bằng cách nung hỗn hợp đá vôi và đất sét đến nhiệt độ khoảng 1450

o

C Chất lượng Clinker phụ thuộc vào thành phần khoáng vật, hóa học và công nghệ sản xuất Tính chất của Clinker ảnh hưởng lớn đến chất lượng của xi măng

Trong khi nghiền mịn, để tăng tính bền nước và giảm giá thành, đồng thời tăng sản lượng, người ta có thể cho khoảng <20% phụ gia hoạt tính (puzoland, tro, đá mu rùa, xỉ lò cao, trepen ) và 10% phụ gia trơ (cát thạch anh, đá vôi ) để tăng sản lượng xi măng

1.1 Thành phần hóa học [1]

 Thành phần hóa học bao gồm các oxit có thành phần phần trăm như sau:

trương nở thể tích làm nứt cấu kiện

 SiO

2 : tác dụng chủ yếu với CaO để tạo thành các khoáng silicat calci ( C3S; C2S )là những khoáng chính của clinker Nếu có quá nhiều SiO2 thì khoáng C2S sẽ tăng lên làm xi măng đóng rắn chậm nhưng có cường độ về sau

 Al

3 : chủ yếu phản ứng với CaO và Fe2O3 để tạo thành các khoáng C4AF và C3A trong Clinker Xi măng có chứa nhiều Al2O3 ninh kết đóng rắn nhanh nhưng tỏa nhiệt lớn kém bền trong môi trường sulfat và nước biển

1.2 Thành phần khoáng: [1]

Thành phần khoáng trong Clinker xi măng Portland bao gồm 4 khoáng chính là: Alite, Belite, Celite và Aluminat

 Alite : thành phần chính là C3S (3CaO.SiO2); ngoài ra còn có khoảng 4% C3A và một ít MgO

- Chiếm 45÷60% trong Clinke

- Ổn định ở nhiệt độ từ 1250÷1900

- Nhiệt độ nung tạo Alite cao

 Belite : là khoáng chủ yếu thứ hai trong Clinker xi măng portland; chủ yếu là

khoáng  C2S (2CaO.SiO2) Chiếm 15÷30% trong Clinker.C2S có 5 dạng thù hình

(làm lạnh chậm kết tinh thô)

- Trong đó -C2S không có khả năng liên kết tạo cường độ, tăng thể tích 10% nên làm cho clinker ra lò bị vỡ vụn

-  C2S có đặc điểm là ở trạng thái giả ổn định, cho clinker có cường độ cao, tốc độ tăng cường độ chậm nhưng sau sẽ phát triển theo thời gian, tỏa ít nhiệt

- Belite bền hơn Alite trong môi trường nước và muối khoáng

 Celite : chủ yếu là khoáng C4AF (4Cao.Al2O3.Fe2O3)

- Chiếm 10÷18% trong Clinker

- Nóng chảy ở nhiệt độ 1400

 Aluminat Canxi : chủ yếu là C3A (3CaO.Al2O3)

- Chiếm 7÷15% trong Clinker

- Nóng chảy ở nhiệt độ 1535

o

C

- C3A tốc độ phát triển cường độ rất nhanh, tỏa nhiều nhiệt nhất trong các khoáng chính, cường độ trung bình và không bền trong môi trường nước hay muối khoáng

- Đây là khoáng không có lợi nhưng cần thiết để tạo pha lỏng khi nung

 Các khoáng trung gian

- Thường nằm xen kẽ giữa các khoáng Alite và Belite, đây chính là các Alumoferit Calci, là thành phần tạo pha lỏng trong quá trình nung luyện Trong quá trình làm lạnh chuyển sang dạng thủy tinh vô định hình

 Các Oxít kiềm :

- Chiếm hàm lượng rất nhỏ nhưng nó gây trương nở thể tích làm xi măng trong quá trình sử dụng không ổn định thể tích gây nứt kết cấu

- Trong quá trình nung luyện, các oxit này làm tăng độ nhớt của pha lỏng làm quá trình kết tinh các khoáng khó khăn hơn

 Các Oxít tự do : MgO và CaO tự do

- Thường gây trương nở thể tích làm nứt kết cấu công trình nên cần khống chế đối với CaO tự do <1% và đối với MgO tự do <5%

2 Biện luận đề tài

2.1. Lịch sử phát triển và tình hình sản xuất xi măng trong và ngoài nước

2.1.1 Lịch sử phát triển [2][3]

Từ thời xa xưa, những chất kết dính ban đầu của con người mà ta biết được có lẽ là những chất kết dính hữu cơ Nhựa cây (nhựa thông, cánh kiến, nhựa cây…), mật, lòng trứng… được coi như những chất kết dính xưa nhất Trong những di tích cổ như nhà ở, thành quách, đền chùa… từ xưa còn lại , có thể thấy những chất kết dính dùng để xây dựng là những loại đất đá tự nhiên: đất sét , đất sét nung, tro đất núi lửa, đất đá ong, chứa oxít silic hoạt tính, đất tổ mối , tro mật, vôi, bột gạo rồi tới thạch cao, vôi thủy, xi măng LaMã… Các công trình xây dựng như Kim tự tháp Ai Cập (thạch cao, bột đá vôi) hoặc với Tháp Chàm (đất hoạt tính, nhựa cây) là những công trình xây dựng mang dấu ấn về những chất kết dính

xa xưa mà con người đã từng sử dụng

Về công nghệ chất kết dính xây dựng từ đất đá tự nhiên, chất kết dính đầu tiên mà con người sử dụng được ghi nhận có thể là đất sét không nung Khi trộn với nước, đất sét có tình dẻo tạo liên kết Khi khô cho khối cứng có độ bền cơ nhất định Sau đó, người ta biết trộn rơm, trấu vào đất sét tạo nên loại vật liệu đơn giản để làm tường nhà, vách ngăn

Ở Châu Âu, những vết tích vật liệu được nung đầu tiên xuất hiện khoảng thế kỉ IV-III trước công nguyên Ban đầu người ta sử dụng thạch cao (CaSO

Ở Châu Á, những chất kết dính cổ xưa được tìm thấy là vôi trộn với mật từ đường mía từ thời nhà Chu (thế kỉ XI Trước Công Nguyên) Sau này vào khoảng thế kỉ thứ II Trước Công Nguyên khi Vạn Lý Trường Thành được xây dựng ở Trung Quốc, chất kết dính đã được sản xuất với qui mô lớn

Tên gọi Cement (Xi măng) xuất hiện đầu tiên vào thế kỉ XVIII (năm 1702 tại Saint – Peterbur, Nga) Người ta cho rằng người phát minh là Seameston (1750) và J.Smith (1756) khi nung hỗn hợp đá vôi và đất sét thành chất kết dính rắn trong nước mà sau này gọi là vôi thủy

Năm 1822 Sarlevin (Peterbur, Nga) đã mô tả chất kết dính nhân tạo từ đá vôi và đất sét , nung rồi nghiền mịn

Năm 1825, E.Treliep (Matxcova-Nga) mô tả chất kết dính từ đá vôi nung rồi trộn với đất sét tạo thành những viên gạch, nung tiếp ở nhiệt độ 1100-1200

o

C Sản phẩm tạo thành được nghiền rồi sàng lấy hạt mịn làm chất kết dính Chất kết dính này tương tự xi măng người La Mã đã làm

Năm 1824, Joseph Aspdin, một thợ nề người Anh đăng kí phát minh về cách nung đá vôi và đất sét tới nóng chảy tạo clinker rồi nghiền lại thành bột gọi là xi măng Portland như tên gọi hiện nay Đây là chất kết dính nung từ đất sét và đá vôi có thành phần và tính chất tương tự như loại đá tự nhiên ở vùng có tên Isle of Portland ở Dorset, Anh

Năm 1845, khoáng C3S được ghi nhận với tên tuổi của Isaac Johson

2.1.2 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng trên thế giới [4]

Theo báo cáo “Xi măng toàn cầu đến năm 2020” trong nửa thập kỉ vừa qua, lượng xi

mãng tiêu thụ thế giới tăng thêm 635 triệu tấn (bảng 1.1) Trong đó nhiều nhất là tại các nước Đông Á với 440 triệu tấn (chiếm đến 70% ) và 76 triệu tấn là của các nước Châu Á khác Trong khi đó, mức tăng của Trung và Nam Mĩ là 7 triệu tấn, Châu Phi và Trung Đông là 44 triệu tấn, Châu Âu là 48 triệu tấn và Bắc Mĩ là 20 triệu tấn

Khu vực Lượng xi măng tiêu thụ tăng thêm

Các nước Châu Á khác 76

Châu Phi và Trung Đông 44

(Đơn vị: triệu tấn) Bảng 1 1: Lượng xi măng tiêu thụ tăng thêm trong nửa thập kỉ vừa qua tại các

khu vực trên thế giới

Trước đây, Châu Âu cùng với Mỹ và Nhật là nơi tiêu thụ nhiều xi măng nhất Chủ yếu xi măng được dùng để xây dựng các cơ sở vật chất và hạ tầng kiến trúc sẵn có Do đó nhu cầu xi măng tăng chậm và thậm chí có xu hướng ổn định (Hình H.1.1) Ngược lại, tại các nước Châu A,Ù đặc biệt là Trung Quốc thì nhu cầu ngày càng tăng

Hình H.1.1 :Đồ thị biểu diễn lượng tiêu thụ xi măng trên đầu người tại

một số nước Châu Âu

Chỉ tính riêng từ năm 2002-2005, lượng tiêu thụ xi măng trên thế giới tăng 457 triệu tấn tức tăng khoảng 25% Trong đó thị trường Bắc Mĩ và Tây Âu chỉ tăng 35 triệu tấn trong vòng 4 năm tức khoảng 7,5% so với thế giới Ngược lại tại thị trường Trung Quốc, tăng 327 triệu tấn chỉ trong vòng năm 2002 đến 2005 Năm 2005 , thị trường Trung Quốc tăng lên 1,2 tỉ tấn, chiếm 45% lượng tiêu thụ toàn cầu Theo dự đoán mỗi năm thị trường này sẽ tiếp tục tăng khoảng 8,5% mỗi năm (khoảng 90 triệu tấn) trong những năm 2006-2007 Bảng 1.3 cho thấy tỉ lệ phần trăm lượng tiêu thụ xi măng tại các quốc gia và khu vực trên thế giới năm 2003

Tỉ lệ xi măng tiêu thụ (%)

Các nước Châu Mỹ khác 7

Bảng 1.2: Tỉ lệ phần trăm lượng tiêu thụ xi măng tại các quốc gia và khu vực trên thế

giới năm 2003

Theo dự đoán lượng xi măng tiêu thụ năm 2006 trên thế giới tăng 5,6% và trong năm

2007 là 5,5% Mức tăng trung bình mỗi năm sẽ lên đến 130 triệu tấn/năm

Cùng với lượng tiêu thụ ngày càng tăng thì lượng xi măng sản xuất ra trên toàn thế giới cũng ngày càng tăng Trong thập niên vừa qua, lượng xi măng được sản xuất ra đã tăng khoảng 50%

Năm 2003, 1940 triệu tấn xi măng đã được sản xuất trên toàn thế giới Đây là kết quả của việc phát triển của các nền sản xuất Châu Á Các nước châu Á chiếm tổng cộng 67% lượng xi măng sản xuất ra trên thế giới (năm 2003) Trong đó Trung Quốc là nhà sản xuất

xi măng lớn nhất với 862 triệu tấn, chiếm 41% sản lượng thế giới Tương tự tại các nước Châu Á khác như Thái Lan, Aán Độ, sản lượng xi măng cũng tăng Ngược lại, tại các khu vực khác trên thế giới , sản lượng xi măng tăng chậm , có nơi thậm chí không tăng Riêng tại châu Phi , sản lượng có tăng đôi chút nhưng so với thế giới chỉ chiếm 4,1% Tại các nước Châu Ââu , sản lượng khá khiêm tốn với 14,4% so với tổng sản lượng thế giới

Trong những thập niên gần đây, các nước Châu Âu sản xuất với sản lượng khoảng

270 triệu tấn hàng năm Tuy nhiên sự thay đổi còn phụ thuộc vào lượng tiêu thụ cũng như sản xuất của mỗi quốc gia Lượng tiêu thụ cũng như sản xuất có thể tăng tại các quốc gia như Tây Ban Nha, Bồ Đào Nha, Hy Lạp và Thổ Nhĩ Kì Ngược lại, tại các quốc gia mà lượng sản xuất đang ở mức cao trong những năm gần đây như Đức, Pháp và Anh thì sẽ không thay đổi mà thậm chí có thể giảm Tuy nhiên, theo dự đoán thì sản lượng xi măng trên thế giới sẽ tăng nhưng tại các nước Châu Âu sẽ giảm Các quốc gia sản xuất xi măng nhiều nhất là: Đức, Italy, Tây Ban Nha, Thổ Nhĩ Kì, Pháp và Hy Lạp Hình H.1.2 cho thấy sản lượng xi măng năm 1995 và lượng tăng sản lượng dự đoán đến năm 2010 tại các khu vực trên thế giới

Hình H.1.2: Biều đồ diễn tả sản lượng xi măng năm 1995 và lượng tăng sản lượng dự

đoán đến năm 2010 tại các khu vực trên thế giới

2.1.3 Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng trong nước

Cùng với ngành công nghiệp than, dệt, đường sắt ngành sản xuất xi măng ở nước ta đã được hình thành từ rất sớm Bắt đầu là việc khởi công xây dựng nhà máy xi măng Hải Phòng vào ngày 25/12/1889, cái nôi đầu tiên của ngành xi măng Việt Nam, đến nay đứa con đầu lòng này đã tròn 105 tuổi Trải qua hơn một thế kỷ xây dựng và phát triển, đội ngũ những người thợ sản xuất xi măng Việt Nam ngày càng lớn mạnh Với lực lượng cán bộ, công nhân gần 50.000 người, ngành sản xuất xi măng Việt Nam đã làm nên những thành tựu to lớn, đóng góp quan trọng vào sự nghiệp phát triển kinh tế xã hội của đất nước

Một thế kỷ trước đây xi măng Việt Nam mới chỉ có một thương hiệu con Rồng nhưng đã nổi tiếng ở trong nước và một số vùng Viễn Đông, Vlađivostoc (LB Nga), JAWA (Inđônêxia), Xingapo, Hoa Nam (Trung Quốc) Sau ngày giải phóng miền Nam lại có thêm thương hiệu xi măng Hà Tiên, đến nay ngành xi măng nước ta đã có thêm hàng loạt những thương hiệu nổi tiếng như: Xi măng Bỉm Sơn nhãn hiệu Con Voi, xi măng Hoàng Thạch nhãn hiệu con Sư Tử, xi măng Hà Tiên II, Bút Sơn, Hoàng Mai, Tam Điệp, Nghi Sơn, Chinh Phong

Công nghệ sản xuất xi măng ở nước ta cũng đa dạng từ các nhà máy có công nghệ lò đứng đến các nhà máy có công nghệ lò quay và sản xuất từ phương pháp ướt đến phương pháp khô Nhiều năm nay xi măng Việt Nam đã khẳng định được đẳng cấp chất lượng phù hợp tiêu chuẩn, chiếm được lòng tin của người sử dụng và được người tiêu dùng trong nước và quốc tế ưa chuộng

Từ năm 1996 Hiệp hội Xi măng Việt Nam được thành lập đến nay đã quy tụ gần 90 thành viên, đơn vị trực tiếp sản xuất và phục vụ sản xuất xi măng trong cả nước Lực lượng lao động của ngành xi măng nước ta ngày càng phát triển tăng về số lượng và nâng cao về chất lượng chuyên môn

Trong quá trình quản lý, vận hành, sửa chữa các nhà máy sản xuất xi măng được tiến hành một cách khoa học nề nếp, đến nay các nhà máy xi măng đã xây dựng và thống nhất áp dụng được hệ thống quản lý chất lượng theo tiêu chuẩn ISO 9000 và hệ thống quản lý môi trường theo tiêu chuẩn ISO 14000

Sản xuất xi măng hàng năm đều vượt kế hoạch và liên tục năm sau cao hơn năm trước Riêng năm 2004 cả nước đã sản xuất và tiêu thụ đạt trên 27 triệu tấn, trong đó Tổng công ty xi măng Việt Nam đạt 12,5 triệu tấn, xi măng địa phương đạt 7,1 triệu tấn, các công ty liên doanh đạt 7,4 triệu tấn; sản xuất kinh doanh của toàn ngành luôn đạt mức tăng

Nhìn chung các chỉ tiêu về sản xuất 7 tháng đầu năm (bảng 1.3) đạt khoảng 58,8% kế họach năm 2007, tương đương và cao hơn so với cùng kỳ năm ngoái, trừ chỉ tiêu sản xuất xi măng bột thấp hơn so với cùng kỳ năm trước, do tình hình tiêu thụ chậm

So với cùng kỳ năm

trước Chỉ tiêu 7 tháng

đầu năm 2007

So với Kế Hoạch năm

2007 (%) Tăng(+), Giảm(-)

%

(Đơn vị: nghìn tấn) Bảng 1.3: Tình hình sản xuất xi măng trong 7 tháng đầu năm 2007[5]

Nhu cầu xi măng trong các năm qua không ngừng tăng, năm 1990 là 2,75 triệu tấn thì đến năm 1995 là 7,2 triệu tấn tăng 2,8 lần , năm 1998 lên 10,1 triệu tấn , năm 1999 là 11,1 triệu tấn , năm 2000 lên 13,621 triệu tấn , năm 2001 lên 16,748 triệu tấn , năm 2002õ là 19,5 triệu tấn bằng 7,8 lần so với năm 1990 Bình quân trong 12 năm 1990 -2002 tốc độ tăng trưởng trong tiêu thụ xi măng đạt 18,5%/ năm

Năm 2006 lượng tiêu thụ xi măng toàn xã hội tăng 9,4% so với cùng kỳ năm 2005 (bảng 1.4) Từng khu vực nhu cầu xi măng có mức tăng trưởng khác nhau: khu vực miền Bắc tăng 10%, miền Trung tăng 15% còn miền Nam tăng 7%

Địa bàn Tiêu thụ 2005 Tiêu thụ 2006 So sánh %

Miền Bắc 14.670.000 16.075.000 109,6 Miền Trung 4.060.000 4.700.000 115,0

Tổng cộng 28.189.000 30.850.000 109,4

(Đơn vị: nghìn tấn) Bảng 1 4: Tình hình tiêu thụ xi măng năm 2006 theo từng miền [5]

Tiêu thụ 2005

Tiêu thụ 2006 Tỷ lệ % so 2005

Cty XM Hoàng Thạch 1.615 1.700 105,3

Cty XM Bút Sơn 887 1.050 118,4

7 tháng đầu năm 2006 7 tháng đầu năm 2007 So sánh %

(không tính clinker tiêu thụ) [5]

2.1.4 Mục tiêu phát triển ngành sản xuất xi măng trong nước trong thời gian sắp tới

Theo “Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020” của Thủ Tướng chính phủ ngày 16 tháng 05 năm 2005, mục tiêu phát triển của ngành công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020 là đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nước (cả về số lượng và chủng loại), có thể xuất khẩu khi có điều kiện; đưa ngành xi măng Việt Nam thành một ngành

Bảng 1.7, 1.8 đưa ra những dự báo về nhu cầu xi măng trong nước tại các vùng kính tế trong nước những năm sắp tới

Vùng kinh tế Nhu cầu xi măng các năm

Đồng bằng sông Hồng 7,95 13,10 17,5

Đồng bằng sông Cửu Long 4,46 7,02 9,37

(Đơn vị: triệu tấn) Bảng 1.7: Dự báo nhu cầu xi măng theo mốc thời gian theo 8 vùng kinh tế [5]:

Năm Mức dao động Mức trung bình

Từ các số liệu trên ta đã thấy qua mỗi năm, lượng xi măng sản xuất ra cũng như lượng

xi măng tiêu thụ tại Việt Nam cũng như trên thế giới không ngừng tăng lên Việc xây dựng các nhà máy sản xuất xi măng là cần thiết nhằm đáp ứng kịp thời nhu cầu của thị trường trong nước cũng như nhắm đến việc xuất khẩu sản phẩm ra các nước trên thế giới Ngoài ra việc xây dựng nhà máy sản xuất clinker xi măng portland cũng góp phần hoàn thành mục tiêu của ngành xi măng Việt Nam đến năm 2020 cũng như góp phần vào quá trình hiện đại hóa công nghiệp hóa của Việt Nam

Luận văn này sẽ trình bày việc thiết kế định hình dây chuyền công nghệ của nhà máy

sản xuất Clinker xi măng portland PCB40 năng suất 1.500.000 tấn/ năm (phần khai thác và chuẩn bị phối liệu)

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN NHÀ MÁY

Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam không ngừng đi lên và phát triển Nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng, nhà xưởng phục vụ nền kinh tế cũng không ngừng tăng lên Song song cùng với việc phát triển nền kinh tế, đời sống người dân cũng không ngừng được cải thiện Nhu cầu của người dân từ đó cũng tăng theo: từ ăn no, mặc ấm đến ăn ngon, mặc đẹp; từ chỗ ở đơn sơ đến các tòa nhà cao tầng kiên cố Bên cạnh các con đường, cầu cống, nhà máy đang được khẩn trương xây dựng thì các công trình dân dụng nhà cũng liên tục mọc lên Cũng vì thế nhu cầu về vật liệu xây dựng để xây dựng cũng ngày càng tăng Một trong những vật liệu quan trọng và cần thiết nhất trong các loại vật liệu xây dựng phải kể đến là xi măng

Nhằm đáp ứng nhu cầu của người dân cũng như nền kinh tế, đồng thời nhằm thực hiện mục tiêu phát triển ngành sản xuất xi măng trong nước trong thời gian sắp tới, việc xây dựng thêm các nhà máy sản xuất xi măng là thật sự cần thiết Muốn có được xi măng cần phải có nguồn clinker đủ để cung ứng cho các trạm nghiền xi măng

Bên cạnh việc xây dựng thêm nhà máy mới cũng cần phải chú ý đến vấn đề dây chuyền công nghệ để sao cho việc sản xuất ít tốn kém mà đạt hiệu quả cao Ngoài ra còn cần phải chú ý đến vấn đề vệ sinh môi trường nhằm tránh trường hợp gây ô nhiễm môi trường khu vực xung quanh nhà máy

 Địa điểm để xây dựng nhà máy cần phải đáp ứng được các nhu cầu chính là

- Gần nguồn nguyên liệu

- Có nguồn tiêu thụ

- Điều kiện cơ sở hạ tầng: hệ thống điện, nước, giao thông, liên lạc… phải thuận lợi

- Điều kiện khí hậu, địa chất, thủy văn thuận lợi

 Nhà máy được chọn đặt tại xã Tân Hoà, huyện Tân Châu, tỉnh Tây Ninh

Vị trí nhà máy đặt trên quả đồi rộng bằng phẳng

- Phía Nam giáp Đồi 95 và cách đường tỉnh lộ 794 khoảng 4km

- Phía Tây Bắc cách nhà máy 150m là đường đất sỏi rộng 4m, ô tô đi lại dễ dàng Đoạn đường này xuất phát từ ngã 3 xã Tân Hoà nối đường 794 với Đồn biên phòng 815

- Phía Bắc nhà máy cách cầu Chang Uyên 1,5km trên đường vào Đồn biên phòng 815

2.1. Điều kiện địa hìn h, khí hậu, thủy văn [6]

2.1.1 Địa hình

- Địa hình khu vực nhà máy là địa hình đồi thấp, với bề mặt nghiêng dần từ phía Nam sang phía Đông, Đông Bắc, có độ cao tuyệt đối thay đổi từ 86m đến 61m (theo bản đồ tỷ lệ 1:50.000, hệ toạ độ VN2000)

- Địa điểm nhà máy là đồi thoải được che phủ bởi rừng tái sinh, cây thân gỗ, dây leo chằng chịt

2.1.2 Khí hậu

- Nhà máy nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa cận xích đạo với 2 mùa rõ rệt: mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10-11 và mùa khô bắt đầu từ tháng 11-12 đến tháng 4 năm sau

- Nhiệt độ trung bình hàng năm 26,9C Nhiệt độ cao nhất vào các tháng 27 là 36,4 39,9C, nhiệt độ thấp nhất vào các tháng 11đến tháng 1 năm sau là 15,3 -16,9C

Mưa nhiều nhất vào tháng 5 -10 lượng mưa từ 200 đến 363mm, mưa ít nhất vào các tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa trung bình 8 đến 132mm

- Độ ẩm trung bình là 78,4 %

- Chế độ gió ở Tây Ninh phản ánh rõ chế độ hoàn lưu gió mùa Hướng gió thịnh hành trong năm thay đổi theo mùa, và khác nhau theo cường độ

- Gió mùa Đông Bắc từ tháng 11 đến tháng 12, hướng gió thịnh hành là hướng Bắc, Đông Bắc Tốc độ gió trung bình 5-7m/s, tần suất 25-45%

- Gió mùa hạ từ tháng 5 đến tháng 10, Tháng 5 hướng gió thịnh hành là Đông Nam, từ tháng 6 đến cuối tháng 10 thịnh hành gió Tây Nam Tốc độ gió 3 - 5m/s, chiếm 35 - 45%

- Giữa hai mùa chính có một thời kỳ chuyển tiếp ngắn ( tháng 3 và tháng 5) xen kẽ gió mùa Tây Nam và gió mùa Đông Nam

2.1.3 Thủy văn

- Nước dưới đất không có trong mùa khô, rất thuận lợi cho công tác thi công xây dựng công trình

2.2. Điều kiện cơ sở hạ tầng và giao thông vận tải [6]

2.2.1 Điều kiện cơ sở hạ tầng

- Cung cấp điện: nguồn cung cấp điện cho nhà máy dự kiến sẽ lấy từ lưới điện trung thế 22kV hiện có của khu vực

- Nguồn cấp nước sử dụng cho nhà máy sẽ được lấy từ sông Sài Gòn

- Hệ thống thông tin liên lạc và truyền thanh của địa phương đã được đấu nối thông suốt với hệ thống thông tin liên lạc của trung ương

2.2.2 Đặc điểm giao thông vận tải

 Đường bộ

- Xuất phát từ ngã 3 xã Tân Hoà đường giao thông vào nhà máy là con đường đất đỏ rộng khoảng 4,5m, dài 4km chủ trương tỉnh Tây Ninh sẽ nâng cấp đoạn đường này để phục vụ cho nhà máy

- Từ ngã 3 Tân Hoà theo con đường tỉnh lộ 794 đi theo 2 ngả:

 Ngả thứ nhất : theo hướng Tây theo đường 785 về thị xã Tây Ninh với chiều dài 82 km Cũng theo ngả đường này từ đường 785 tới 795 rẽ phải đi cửa khẩu Xa mát, rẽ trái theo đường 22B tới đường 781 là cửa khẩu Phước Tân, theo đường 22B tới đường 22 (Đường xuyên Á) tới của khẩu Mộc Bài Ba cửa khẩu nêu trên đều sang Campuchia

 Ngả thứ 2: theo hướng Đông đi qua Bình Long hoặc theo đường 792 đến Lộc Ninh theo quốc lộ 13 tới Bình Dương về Sài Gòn

- Đường 794 chỉ còn ít đoạn là đường đất đỏ, trong tương lai tỉnh Tây Ninh sẽ nâng cấp thành đường cấp III trải nhựa

 Vận tải thuỷ - bộ kết hợp

- Quãng đường sông từ Sài Gòn tới cảng Bến Kéo khoảng 170km Đoạn đường bộ từ Bến Kéo đến nhà máy khoảng 80km Có thể tiến hành kết hợp vận tải cả đường thuỷ và đường bộ Việc này có thể tạo nhiều thuận lợi và đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà máy trong quá trình xuất nhập nguyên nhiên vật liệu

- Ngoài ra, nhà máy có thể tiếp nhận than vận chuyển từ Quảng Ninh về bằng đường biển tới Sài Gòn theo sông Vàm Cỏ Đông đến cảng Bến Kéo sau đó vận chuyển bằng

ô tô về nhà máy

- Clinker của nhà máy có thể được vận chuyển bằng đường bộ tới cảng Bến Kéo Sau đó được vận chuyển bằng đường thủy đến các trạm nghiền đặt ở gần các nơi tiêu thụ

2.3. Nguồn nguyên liệu [6]

- Theo báo cáo kết quả thăm dò của Công ty khảo sát và xây dựng, mỏ đá vôi có trữ lượng khai thác tới -10m khoảng 62 triệu tấn Trữ lượng thăm dò từ -10m đến -20m trữ lượng khoảng 65 triệu tấn Trữ lượng trên đảm bảo nhà máy hoạt động trong vòng 30-

2.3.3 Laterít

- Nguồn cung cấp laterít cho nhà máy lấy từ laterit Nam đồi 95

- Mỏ laterít Nam đồi 95 cách nhà máy 6-7km

- Laterít Nam đồi 95, Bắc đồi 95, khu vực đồn biên phòng 815 vv có trữ lượng lớn đủ cung cấp cho nhà máy hoạt động nhiều năm

2.4. Nhận xét

- Qua các số liệu như trên, ta thấy việc xây dựng nhà máy tại vị trí này là hợp lý

- Các nguyên liệu chính như đá vôi, đất sét để sản xuất đều nằm gần với địa điểm đặt nhà máy Nhờ có thể giảm thiểu được chi phí vận chuyển nguyên liệu, đảm bảo các yêu cầu về kinh tế

- Thành phần của nguyên liệu thỏa mãn các yêu cầu chỉ tiêu kĩ thuật để sản xuất

- Điều kiện về khí hậu địa chất thủy văn tương đối ổn định, thích hợp cho việc xây dựng nhà máy

- Điều kiện về cơ sở hạ tầng, điện, nước thông tin liên lạc đầy đủ nhằm đảm bảo yêu cầu cho việc vận hành sản xuất của nhà máy

- Ðiều kiện về giao thơng vận tải khá thuận tiện Cĩ thể sử dụng vận tải trên bộ hay kết hợp vận tải bằng thủy bộ kết hợp ðể tiết kiệm chi phí

- Về nguồn tiêu thụ, sản phẩm clinker của nhà máy có thể được vận chuyển đến các trạm nghiền tại các khu vực gần các tỉnh, thành phố tại các khu vực xung quanh nghiền thành xi măng và tiêu thụ Ngoài ra, do tỉnh Tây Ninh có đặc điểm gần khu vực biên giới Campuchia nên có thể xuất khẩu sản phẩm ra nước ngoài

Như vậy chọn địa điểm này để xây dựng nhà máy có thể tận dụng được nguồn nguyên liệu tại địa phương đồng thời sẽ thúc đẩy phát triển công nghiệp địa phương, tạo tiền đề làm chuyển dịch cơ cấu kinh tế, tạo động lực phát triển kinh tế cho tỉnh Tây Ninh nói riêng và cả khu vực nói chung, góp phần cải thiện đời sống nhân dân vùng biên giới

3 Lựa chọn phương pháp sản xuất

3.1. Giới thiệu các phương pháp sản xuất xi măng

Chất lượng của bê tông trong công trình chịu ảnh hưởng rất lớn từ chất lượng của xi măng Do đó yêu cầu về chất lượng của xi măng phải được chú trọng Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng chính là phương pháp sản xuất xi măng

 Có 3 phương pháp sản xuất chủ yếu trong công nghiệp sản xuất xi măng là:

- Phương pháp ướt

- Phương pháp bán khô

- Phương pháp khô

 Phương pháp ướt (Hình H.2.1)

Đá vôi sau khi khai thác sẽ được đem gia công qua các thiết bị đập để đạt được kích thước yêu cầu rồi đưa vào kho chứa Đất sét được múc lên rồi đưa vào chứa trong các bể chứa có cánh khuấy Sau đó nguyên liệu sẽ được đưa vào máy nghiền ướt để nghiền sau đó đưa lên bể chứa bùn và bể điều chỉnh Tại đây bùn được được điều chỉnh cho phù hợp với các yêu cầu kĩ thuật Độ ẩm phối liệu trong phương pháp ướt thường khoảng 36-42% Phối liệu ở dạng bùn được đưa vào lò nung có mắc xích Lò nung theo phương pháp ướt thường có chiều dài dài hơn lò nung theo phương pháp khô và có đầy đủ 6 vùng trong quá trình nung luyên clinker

Hình H.2.1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp ướt

 Phương pháp bán khô (Hình H.2.2)

Nguyên liệu sau khi khai thác và gia công đạt kích thước yêu cầu sẽ được chứa trong các kho chứa Sau khi nghiền phối liệu vào lò có độ ẩm từ 12-16% Thông thường phối liệu vào lò ở dạng viên nhờ vào thiết bị vê viên Lò nung có thể là lò quay có chiều dài ngắn hơn lò quay ở phương pháp khô với thiết bị xích calcinator nhằm decacbonat hóa một phần của vật liệu trước khi vào lò; hoặc có thể sử dụng dạng lò đứng để nung clinker

Hình H.2.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp bán khô

 Phương pháp khô (Hình H.2.3)

Đá vôi và đất sét sau khi khai thác được đưa vào các thiết bị đập để gia công đến kích thước yêu cầu rồi chứa trong các kho chứa Sau đó nguyên liệu theo các băng tải đến hệ thống sấy nghiền liên hợp để nghiền mịn và sấy khô Có hai hệ thống sấy nghiền liên hợp chủ yếu là sấy nghiền liên hợp hệ nghiền bi và sấy nghiền liên hợp hệ nghiền đứng Phối liệu sau khi sấy nghiền sẽ được đưa vào lò nung Ở phương pháp khô, phối liệu vào lò ở dạng bột mịn có độ ẩm W<1% Lò nung theo phương pháp khô là dạng lò quay có chiều dài ngắn hơn lò quay ướt và kèm theo hệ thống tháp tiền nung Tại hệ thống tháp tiền nung này vật liệu sẽ được decacbonat hóa một phần rồi mới tiếp tục đi vào lò nung

Hình H.2.3 S õ ðồ dây chuyền sản xuất xi mãng theo phýõng pháp khơ

Về cơ bản cơ sở chọn lựa phương pháp sản xuất dựa vào bản chất của nguyên liệu để chế tạo phối liệu Nếu nguyên liệu có thành phần hóa học đồng nhất , độ phân tán cao và độ ẩm tự nhiên thấp (8-10%) tốt nhất chọn phương pháp khô để giảm lượng tiêu tốn nhiệt lúc nung clinker Ngược lại nguyên liệu có độ ẩm tự nhiên lớn, thành phần hóa học không ổn định thì nên chọn phương pháp ướt để đảm bảo phối liệu trước khi vào lò có thành phần hóa học ổn định cũng như có độ đồng nhất cao

Tuy nhiên việc lựa chọn phương pháp sản xuất còn phải dựa trên các chỉ tiêu sau:

- Điều kiện cung cấp nhiệt năng và điện năng

- Điều kiện về trang thiết bị

- Điều kiện về vệ sinh công nghiệp

- Qui mô mở rộng sản xuất

- Điều kiện kinh tế của mỗi địa phương

Dù lựa chọn theo phương pháp nào thì cũng cần phải đảm bảo những điều kiện sau;

- Đảm bảo nâng cao chất lượng, sản lượng hạ giá thành sản phẩm

- Cộng nghệ sản xuất phải đơn giản nâng cao được hiệu suất sử dụng thiết bị

- Chỉ số sử dụng điện năng và nhiệt năng là thấp nhất

- Có khả năng nâng cao được trình độ cơ khí hóa và tự động hóa

- Đảm bảo được về an toàn lao động và vệ sinh công nghiệp

3.2. So sánh và lựa chọn phương pháp sản xuất

Dưới đây là bảng so sánh hai phương pháp sản xuất ướt và khô [1]

Các chỉ tiêu Phương pháp ướt Phương pháp khô

Nhiệt năng tiêu tốn riêng

Từ bảng so sánh trên ta cũng thấy mặc dù sử dụng phương pháp ướt cho độ đồng nhất phối liệu cao hơn nhưng sản xuất theo phương pháp khô vẫn đủ đáp ứng các yêu cầu chỉ tiêu kĩ thuật Đồng thời ngày nay người ta đã có rất nhiều cải tiến về cả mặt dây chuyền lẫn thiết bị có thể làm tăng khả năng đồng nhất cho phối liệu Ta cũng thấy phương pháp khô tiêu tốn ít nhiệt năng hơn phương pháp ướt khá nhiều, trong khi sản xuất clinker thì năng lượng tiêu tốn cho khâu nung clinker chiếm phần khá lớn trong chi phí sản xuất Vì vậy việc lưa chọn sản xuất theo phương pháp khô sẽ giảm tiêu tốn năng lương, chi phí sản xuất giảm đi đáng kể cũng như cho năng suất cao hơn

Do đó đề tài lựa chọn phương pháp khô để sản xuất cho nhà máy

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ KHAI THÁC VÀ

CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU SẢN XUẤT CLINKER

A GIỚI THIỆU NGUỒN NGUYÊN LIỆU

Nguyên liệu có nhiệm vụ cung cấp các oxít chính cho quá trình tạo clinker Nguyên liệu thường được sử dụng là các nguyên liệu tự nhiên Nguyên liệu được tính toán và trộn theo một tỉ lệ nhất định rồi đem đi đồng nhất để nung tạo thành clinker

Nguyên liệu chủ yếu để sản xuất là đá vôi và đất sét Ngoài ra người ta còn sử dụng thêm các nguyên liệu khác như đá đỏ laterite, cát… để bổ sung cho thành phần phối liệu phù hợp với yêu cầu

1 Đá vôi

- Đá vôi có nhiệm vụ cung cấp thành phần CaO trong phối liệu sản xuất clinker Bởi CaO là thành phần oxít chiếm hàm lượng cao nhất trong clinker nên thành phần hóa của nguyên liệu cung cấp CaO đóng vai trò quyết định tới việc lựa chọn công nghệ

- Đá vôi có công thức hóa học là CaCO3

- Ở dạng nguyên chất thường có màu trắng Khi lẫn tạp chất thì có màu Tạp chất gây màu chủ yếu là oxít sắt làm đá có màu xám

- Khối lượng thể tích là 2,5÷2,8 tấn/m

1 Hàm lượng canxi cacbonat (CaCO

3), %, không nhỏ hơn 85

2 Hàm lượng magiê cacbonat (MgCO3), %, không lớn hơn 5

Bảng 3 1: Thành phần hóa học của đá vôi theo TCVN [7]

- Nguồn cung cấp Đá vôi lấy ở mỏ Sróc Con Trăng

- Độ ẩm trung bình W=6%

- Đá vôi có thành phần hoá học trung bình trong bảng 3.2:

CaO MgO P 2 O 5 SiO 2 K 2 O Al 2 O 3 Fe 2 O 3 Na 2 O SO 3 MKN Tổng

49,36 2,15 0,01 4,04 0,06 0,56 0,40 0,15 0,17 41,28 98,18

Bảng 3.2: Thành phần hóa học của đá vôi [6]

2 Đất sét

- Đất sét có nhiệm vụ cung cấp Al2O3, đồng thời cung cấp SiO2 và Fe2O3 cho phối liệu

- Đất sét được cấu tạo từ các thành phần khoáng chính là các alumo silicat ngậm nước, chủ yếu là các nhóm khoáng Caolinhít, Montmonrilonhít và nhóm chứa kiềm như Thủy mica, Illít Tuy nhiên trong công nghệ sản xuất clinker người ta ít quan tâm đến thành phần khoáng mà chủ yếu quan tâm đến thành phần hóa học của đất sét

- Hàm lượng sỏi sạn dạng quắc tự do trong sét không lớn hơn 5%

- Sét không lẫn dị vật sắt thép và các vật có hại

- Thành phần hóa học của hỗn hợp sét phải thỏa mãn các qui định trong bảng 3.3

1 Hàm lượng silic dioxit (SiO2), % Từ 55 đến 70

2 Hàm lượng nhôm oxít (Al2O3), % Từ 10 đến 24

3 Hàm lượng kiềm (R2O), %, không lớn hơn 3

Bảng 3.3: Thành phần hóa học của đất sét theo TCVN [8]

- Nguồn cung cấp Đất sét lấy ở mỏ Sróc Con Trăng

- Độ ẩm trung bình W=18%

- Đất sét có có thành phần hoá học trung bình trong bảng 3.4

CaO MgO P 2 O 5 SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 K 2 O Na 2 O SO 3 MKN Tổng

1,63 0,86 0,05 64,77 13,86 10,40 0,67 0,09 0,20 6,90 99,43

Bảng 3.4: Thành phần hóa học của đất sét [6]

- Laterit hay đá đỏ có nhiệm vụ bổ sung hàm lượng Fe2O3 cho phối liệu

- Nguồn cung cấp laterít cho nhà máy xi măng lấy từ laterit Nam đồi 95 cách nhà máy khoảng 6-7 km

- Độ ẩm trung bình W=9%

- Thành phần hoá học Laterit trong bảng 3.5

Al2O3 Fe2O3 MgO SiO2 TiO2 P2O5 FeO CaO K2O Na2O SO3 MKN Tổng 19,55 41,41 0,08 25,08 1,62 0,13 0,7 0,12 0,10 0,04 0,00 10,37 99,20

B DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ KHÂU KHAI THÁC VÀ CHUẨN BỊ PHỐI

LIỆU SẢN XUẤT CLINKER

MÁY XÚC NH IE ÀU GÀU

B Ă NG T ẢI CH UNG

B ĂNG T ẢI CAO SU

QU ẠT HÚT

ỐN G K HÓI

L ỌC BỤI ĐIỆN

SIL O C HỨ A BỘT P H ỐI LIỆU

M ÁNG T RƯ ỢT K HÍ ĐỘNG

TH IE ÁT BỊ P H ÂN L Y K HÔNG KHÍ (L OẠI Đ I QUA) MÁY NGH IỀ N ĐỨNG

M ÁNG T RƯ ỢT K HÍ ĐỘNG CYC L ONE T Ổ HỢP

T IẾP L IE ÄU B ĂN G CAO SU

B ĂNG T ẢI CHUNG BĂN G T ẢI

P HE ÃU C HỨA GẦU N ÂNG

B ĂNG T ẢI

M Ỏ Đ ẤT SÉT

BO ÙC BỎ LƠ ÙP T ẠP CHẤT (ma ùy cạp)

T IE ÁP LIE ÄU B ĂNG

P HE ÃU C HỨA BĂN G T ẢI C AO SU

MÁY Đ ẬP BÚA

BĂNG TẢI CAO SU

T HI ẾT BỊ RẢI ĐỔ

K HO CH ỨA

GÀU NGOẠM

PH ỄU CH ỨA

Ø<19 mm

2 Thuyết minh dây chuyền

2.1. Khai thác và gia công nguyên liệu

- Đá vôi được khai thác bằng phương pháp khoan lỗ nổ mìn

- Theo định kì nhân viên trắc địa sẽ tiến hành khảo sát lập lưới cao độ, xác định chiều cao bình đồ khu mỏ khai thác Sau đó người ta tiến hành thiết kế vị trí của từng hố khoan

- Công tác thiết kế bao gồm xác định chiều sâu hố khoan, khoảng cách giữa các hố khoan trong một hàng và khoảng cách giữa các hàng hố khoan với nhau, đồng thời xác định lượng thuốc nổ

- Tiến hành định vị hố khoan bằng máy toàn đạc và khoan

- Tiến hành nạp mìn và cho nổ mìn

- Sau khi nổ mìn xong đá sẽ được xe ủi ủi lại tạo thành đống đồng thời tạo tầng giả để cho xe xúc có thể làm việc

- Những khối đá nào có kích thước > 1000mm thì sẽ cho nổ lại để đạt kích thước yêu cầu là <1000mm

- Sau đó xe xúc có nhiệm vụ xúc đá cho lên xe ben để vận chuyển về nhà máy

- Xe ben vận chuyển đá đến nhà máy và đổ vào bunke chứa

- Bên dưới bunke chứa là băng tải xích Từ phễu chứa, đá vôi được đưa vào máy đập đá nhờ vào băng tải xích

- Máy va đập phản hồi sẽ đập nhỏ đá vôi từ kích thước từ 500÷1000mm về kích thước

5÷25mm

- Những hạt đạt yêu cầu sẽ theo băng tải cao su đến phễu chứa của tiếp liệu băng cao

su Tại đây đá vôi sẽ được định lượng rồi đi vào băng tải chung với đất sét

- Để khai thác đất ta sử dụng máy xúc nhiều gàu Máy xúc đưa đất sét lên băng tải để vào phễu chứa đất sét

- Từ phễu chứa, đất sét theo băng tải cao su về nhà máy

- Tại nhà máy, đất sét được băng tải đổ vào phễu chứa của máy thái đất

- Máy thái đất có nhiệm vụ làm tơi đất sét về kích thước ≤25mm

- Sau đó đất sét theo băng tải đến phễu chứa của tiếp liệu băng xích

- Tại đây đất sét sẽ được định lượng để đi vào băng tải chung với đá vôi

- Lúc này hỗn hợp đá vôi đất sét trên băng tải chung sẽ được đưa qua máy phân tích PGNAA để kiểm tra thành phần

- Băng tải chung vận chuyển đất sét và đá vôi vào thiết bị rải đổ trong kho chứa chung Thiết bị rải đổ đất sét vào đá vôi vào kho chứa chung còn có tác dụng đồng nhất sơ bộ nguyên liệu

- Từ kho chứa chung, đá vôi đất sét được thiết bị cào đưa vào băng tải

- Băng tải vận chuyển nguyên liệu đến phễu chứa của tiếp liệu băng cao su

- Tại đây nguyên liệu sẽ được định lượng theo số liệu đã được tính toán trước để đi vào băng tải chung với các nguyên liệu khác trước khi vào máy sấy nghiền liên hợp

2.1.3 Laterit

- Laterit được khai thác từ mỏ, sau đó đưa lên xe tải để vận chuyển về nhà máy

- Tại nhà máy, xe tải đổ Laterite vào phễu chứa

- Băng tải cao su đưa Laterite từ phễu chứa vào máy đập búa

- Máy đập búa sẽ đập nhỏ Laterite về kích thước ≤19mm

- Sau khi đập nhỏ, Laterite theo băng tải cao su vào máy rải đổ để rải đổ vào kho chứa

- Khi cần sử dụng, một gàu ngoạm có nhiệm vụ đưa Laterite từ kho vào phễu chứa để vào băng tải cao su

- Băng tải cao su vận chuyển Laterit đến phễu chứa qua thiết bị định lượng

- Tại đây, Laterit được định lượng theo tỷ lệ đã được tính toán trước.Sau đó đi vào băng tải chung với các nguyên liệu khác để vào khu vực sấy nghiền

2.2. Sấy nghiền phối liệu

Giai đoạn nghiền phối liệu là giai đoạn quan trọng trong sản xuất clinker do nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ mịn của hỗn hợp phối liệu Độ mịn hỗn hợp phối liệu ảnh hưởng đến tính chất, chất lượng sản phẩm Nếu phối liệu có độ mịn càng cao thì bề mặt tiếp xúc giữa các cấu tử càng lớn, phản ứng xảy ra khi nung dễ dàng diễn ra từ đó cho chất lượng Clinke cao hơn

 Có 2 loại hệ thống sấy nghiền chủ yếu là:

- Hệ thống sấy nghiền liên hợp – kiểu nghiền bi

- Hệ thống sấy nghiền liên hợp – kiểu nghiền đứng

Ở đây ta chọn hệ thống sấy nghiền liên hợp kiểu nghiền đứng do nó có nhiều ưu điểm hơn hệ nghiền bi

- Các nguyên liệu sau khi được định lượng tại các máy tiếp liệu sẽ được đưa vào băng tải chung trước khi vào hệ thống sấy nghiền liên hợp-loại nghiền đứng

- Từ băng tải chung vật liệu được nạp vào máy nghiền đứng thông qua cửa nạp liệu của máy

- Tại máy nghiền, vật liệu sẽ được nghiền mịn nhờ vào lực ép của các con lăn lên bàn nghiền

- Trong khi nghiền, một số hạt sẽ trào ra ngoài bàn nghiền Những hạt này sẽ được thu hồi về và đưa vào hệ thống gàu nâng nhờ băng tải Gầu nâng đưa vật liệu này về băng tải chung để vào lại máy nghiền

- Khi vật liệu đạt được độ mịn thích hợp thì sẽ theo dòng khí nóng bay lên phần thiết bị phân ly không khí nằm ở phần phía trên của máy nghiền

- Tại đây, những hạt mịn sẽ theo dòng khí ra khỏi máy nghiền thông qua cửa tháo liệu của máy Những hạt thô sẽ bị giữ lại và rơi xuống trở lại bàn nghiền để nghiền lại

- Nhiệt cung cấp cho hệ thống sấy nghiền thông thường có nhiệt độ khoảng 150-200

0

C Dòng khí nóng này được lấy từ khu vực lò nung Dòng khí nóng vừa có tác dụng vận chuyển vật liệu trong máy nghiền vừa có tác dụng sấy vật liệu

- Dòng khí và vật liệu ra khỏi máy nghiền sẽ đi qua hệ thống cyclone tổ hợp Tại đây, bột phối liệu sẽ được thu hồi Từ cyclone, bột liệu theo vít vận chuyển vào máng trượt khí động đến gầu nâng Bột liệu theo gầu nâng lên cao và đi vào hệ thống máng trượt khí động để vào silo chứa bột phối liệu

- Dòng khí sau khi qua hệ thống cyclone tiếp tục đi qua lọc bụi điện Lọc bụi điện sẽ thu hồi lượng bụi còn lại trong dòng khí Dòng khí sạch còn lại sẽ theo ống khói thải

ra ngoài nhờ vào quạt hút Lượng bụi được thu hồi nhờ lọc bụi điện sẽ theo vít vận chuyển trở lại máng trượt để vào gầu nâng Từ gầu nâng vật liệu theo máng trượt khí động đến silo chứa bột phối liệu

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU

1 Giới thiệu các hệ số và modul đánh giá Clinker[1]

Người ta thường sử dụng các hệ số và modul cơ bản được xác định trên cơ sở hàm lượng các khoáng trong ximăng để đánh giá clinker về phương diện đóng rắn, bền nước, cường độ, khả năng nung luyện…

1.1. Modul Silicat

AF C A C

S C S C O Fe O Al

SiO n

4 3

2 3

3 2 3 2

A C O Fe

O Al p

4 3

3 2

3 2





- p = 0,7÷1,4 là xi măng bền sulphat

- p > 1,4 là xi măng không bền trong môi trường sulphat

- p < 0,7 là xi măng rất bền sulphat

1.3. Hệ số bão hòa vôi

3 2 3

2

8 ,

H nằm trong khoảng 0,85÷0,95

2 Tính toán phối liệu

- Gọi cấu tử 1 là đá vôi; cấu tử 2 là đất sét; cấu tử 3 là laterit

- Các kí hiệu trong tính toán (bảng 4.1):

Cấu tử nguyên liệu Thành phần

Với MKN: mất khi nung

Bảng 4 1 Các kí hiệu tính toán

2.1. Bài toán 2 cấu tử có lẫn tro than [1]

 Thành phần hóa học của nguyên liệu trước khi nung (bảng 4.2)

Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Chất khác

MKN Tổng

Đá vôi 4,04 0,56 0,40 49,36 2,15 0,17 2,04 41,28 100% Đất sét 64,77 13,86 10,4 1,63 0,86 0,20 1,38 6,90 100% Than 58,6 31.76 2,36 2,03 1.22 4,03 100%

Bảng 4.2 Thành phần hóa học của nguyên liệu trước khi nung

 Thành phần hóa học của nguyên liệu sau khi nung (bảng 4.3)

- Hệ số chuyển đổi nguyên về sau khi nung:

o K

đá vôi 1 , 7030

28 , 41 100

100 100

100 100

- Thành phần nguyên liệu sau khi nung = K

qui đổi x Thành phần phối liệu qui đổi về 100%

Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Chất khác

Tổng

Đá vôi 6,8801 0,9537 0,6812 84,0599 3,6614 0,2895 3,4741 100% Đất sét 69,5704 14,8872 11,1708 1,7508 0,9237 0,2148 1,4822 100% Than 58,6000 31.7600 2,3600 2,0300 1.2200 4,0300 100%

Bảng 4.3 Thành phần hóa học của nguyên liệu sau khi nung

- Thành phần hàm lượng tro lẫn vào clinker được tính theo công thức [1]

100 100

100 5 , 16 30

% 100



x

x x x

PxAxn q

Với:

 P =30 kg/100kg Clinker: lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng (lượng than cần nung

 n = 100% : lượng tro lẫn vào Clinker so với tổng hàm lượng tro trong nhiên liệu

Ở đây xem như 100% tro trong nhiên liệu lẫn vào trong Clinker

- Trong bài toán 2 cấu tử ta chọn KH = 0,89

- Cứ 100 phần Clinker (hay phối liệu đã nung) thì có:

 X phần trăm cấu tử thứ nhất đã nung

 Y phần trăm cấu tử thứ hai đã nung

 q phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào

- Ta thiết lập phương trình : X+Y+q = 100 (1)

- Ta có các biểu thức sau:

o

q Y X

qC YC XC C

qS YS XS S

qA YA XA A

qF YF XF F

C

K H

8 , 2

) 35 , 0 65 , 1

q Y

0922 , 200 05 , 95 1 2944 , 976

2 1 2 1

1 2 2 1

x x

a b b a

b c b c X

1 0922 , 200 1 1027 , 65

) 2944 , 976 ( 1 05 , 95 1027 , 65

2 1 2 1

1 2 2 1

x x

a b b a

c a c a Y

- Đổi phần trăm X, Y nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung X0, Y0

o 128 , 4019

28 , 41 100

100 3976 , 75 100

9 , 6 100

100 6524 , 19 100

4019 , 128

0 0

o % Cấu tử 2 = 0 , 1412 14 , 12 %

1089 , 21 4019 , 128

1089 , 21

0 0

 Thành phần của clinker (bảng 4.4)

Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Chất khác

Tỷ lệ%

Đá vôi 5,1874 0,7191 0,5136 63,3792 2,7606 0,2183 2,6194 74,8449 Đất sét 13,6723 2,9257 2,1953 0,3441 0,1815 0,0422 0,2913 20,2051 Than 2,9007 1,5721 0,1168 0,1005 0,0604 0,1995 4,9500 Clinker 21,7604 5,2169 2,8258 63,8237 3,0026 0,2605 3,1102 100

Bảng 4.4 Thành phần của Clinker

 Kiểm tra

- Hệ số bão hòa vôi KH:

7604 , 21 8 , 2

) 8258 , 2 35 , 0 2169 , 5 65 , 1 ( 8237 , 63 8

, 2

) 35 , 0 65 , 1 (

S

F A

2169 , 5 )%

(

)%

(

3 2

3 2

Fe

O Al p

- Hệ số moduyn silicat n:

8258 , 2 2169 , 5

7604 , 21 )%

(

)%

(

3 2 3 2

S O

Fe O Al

SiO n

 Nhận xét

- Hệ số KH =0,89 thỏa điều kiện đối với PCB40 là KH =0,89÷0,9 [9]

- Hệ số p=1,8 không thỏa điều kiện đối với PCB40 là p=1,5÷1,6 [9]

- Hệ số n=2,7 thỏa điều kiện n=1,7-3,5 [1]

- Ta thấy hệ số n và p cao so với yêu cầu Vì vậy để giảm hệ số p xuống ta cần tăng lượng Fe2O3

2.2. Bài toán 3 cấu tử có lẫn tro than [1]

 Thành phần hóa học của nguyên liệu trước khi nung (bảng 4.5)

MKN Tổng

Đá vôi 4,04 0,56 0,40 49,36 2,15 0,17 2,04 41,28 100% Đất sét 64,77 13,86 10,4 1,63 0,86 0,20 1,38 6,90 100% Laterite 25,08 19,55 41,41 0,12 0,08 3,39 10,37 100% Than 58,6 31,76 2,36 2,03 1.22 4,03 100%

Bảng 4.5 Thành phần hóa học của nguyên liệu trước khi nung

 Thành phần hóa học của nguyên liệu sau khi nung (bảng 4.6)

- Hệ số chuyển đổi nguyên về sau khi nung:

o K

đá vôi 1 , 7030

28 , 41 100

100 100

100 100

100 100

- Thành phần nguyên liệu sau khi nung = K

qui đổi x Thành phần phối liệu qui đổi về 100%

Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3

Chất khác

Tổng

Đá vôi 6,8801 0,9537 0,6812 84,0599 3,6614 0,2895 3,4741 100% Đất sét 69,5704 14,8872 11,1708 1,7508 0,9237 0,2148 1,4822 100% Laterit 27,9817 21,8119 46,2010 0,1339 0,0901 3,7822 100% Than 58,6000 31.7600 2,3600 2,0300 1.2200 4,0300 100%

Bảng 4.6 Thành phần hóa học của nguyên liệu sau khi nung

- Thành phần hàm lượng tro lẫn vào clinker q=4,95%

- Trong bài toán 3 cấu tử ta chọn KH = 0,89; n=2,3

- Cứ 100 phần Clinker (hay phối liệu đã nung) thì có:

 X phần trăm cấu tử thứ nhất đã nung

 Y phần trăm cấu tử thứ hai đã nung

 Z phần trăm cấu tử thứ ba đã nung

 q phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào

- Ta thiết lập phương trình : X+Y+Z+q = 100 (9)

- Ta có các biểu thức sau:

o

q Z Y X

qC ZC YC XC C

qS ZS YS XS S

qA ZA YA XA A

qF ZF YF XF F

C

K H

8 , 2

) 35 , 0 65 , 1

S n

c Y b X

a1  1  1 100

2 2 2

a    (16)

3 3 3

o c2 ( 2 , 8S3K H 1 , 65A30 , 35F3)C3

7565 , 127 1339 , 0 ) 2010 , 46 35 , 0 8119 , 21 65 , 1 89 , 0 9817 , 27 8 , 2



Y Z X

2944 , 976 7565

, 121 0922 , 200 1027

,

3862 , 98 4481

, 128 6369 , 9 1199 ,

100 6898 , 74 100

9000 , 6 100

100 9642 , 17 100

37 , 10 100

100 3960 , 2 100

- Đổi X0, Y0 ra phần trăm

6732 , 2 2956 , 19 1966 , 127

1966 , 127

0 0 0

X

6732 , 2 2956 , 19 1966 , 127

2956 , 19

0 0 0

6732 , 2 2956 , 19 1966 , 127

6732 , 2

0 0 0