Tìm hiểu công nghệ sản xuất xi măng

Tìm hiểu công nghệ sản xuất xi măng....................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ

KHOA HÓA –LÝ KỸ THUẬT

Tìm Hiểu Công Nghệ Sản Xuất Xi Măng

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Duy .

Nhóm sinh viên thực hiện: Phí Trọng Đức

Nguyễn Phú Cường

Nguyễn Hoàng Tuấn

Lê Xuân Quỳnh

II Nguyên Liệu Sản Xuất Xi Măng

III Quá Trình Sản Xuất Clinker

I Giới Thiệu Chung

Khái niệm:

Xi măng là chất kết dính thủy ở dạng bột mịn, khi trộn với nước thành dạng hồ dẻo

có khả năng đóng rắn tạo thành vật liệu

dạng đá nhờ các phản ứng hóa lý Xi măng

là vật liệu xây dựng cơ bản rất quan trọng,

sử dụng trong các công trình xây dựng dân dụng và công nghiệp.

1.Lịch sử hình thành:

Cách đây 30 năm, nước ta vốn là một nước công

nghiệp chậm phát triển lại vừa trải qua cuộc chiến tranh lâu dài, gian khổ, ác liệt, đời sống của nhân dân còn nhiều khó khăn Công nghiệp, nông nghiệp còn lạc hậu, quy mô nhỏ bé và thiếu thốn về cơ sở vật

chất Trước tình hình đó, Đảng và Nhà nước hoạch định chiến lược phát triển kinh tế xã hội trong đó sự phát triển của ngành công nghiệp sản xuất xi măng

- Nhu cầu tiêu thụ xi măng trên toàn cầu không

ngừng tăng Từ năm 1950 cho đến nay, sản lượng xi măng liên tục tăng cùng với sự phát triển trong công nghệ sản xuất xi măng Lượng xi măng tiêu thụ năm

2005 trên toàn thế giới là 2283 triệu tấn và đến năm

2010 đã lên tới 3294 triệu tấn

II Nguyên Liệu Sản Xuất Xi Măng

1.Clinker

Clinker là bán sản phẩm

trong quá trình sản xuất xi

măng linker được sản xuất

Thành phần pha của Clinker:

• Nguyên liệu được pha trộn theo tỷ lệ xác định rồi đem nung ở nhiệt độ cao khoảng 1450 – 14550C nhằm tạo hợp chất chứa thành phần pha cần thiết (gồm các loại khoáng và pha thủy tinh)

• Các oxýt chính phản ứng tạo thành khoáng cần thiết Một phần nguyên liệu không phản ứng nằm trong pha thủy tinh hoặc ở dạng tự do Ngoài ra clinker còn chứa những khoáng khác do tạp chất phản ứng tạo nên trong quá trình nung

Tên khoáng Công thức HH Kí hiệu Thành phần

2.Thạch cao

Là phụ gia cho thêm vào xi măng để kéo dài thời gian ninh kết, giảm tốc độ đóng rắn của xi măng

Clinker khi nghiền mịn đóng rắn rất nhanh, do phản ứng C3A với nước xảy ra rất nhanh.

Thạch cao tự nhiên hàm lượng CaSO4·2H2O chiếm từ 94- 98% CaSO4.2H2O

3.Đá vôi

CaCO3 chiếm khoản 60 – 97%.

*Tác dụng của đá vôi trong nghiền xi măng

- Là chất cứng, giòn, dể nghiền đối với

hệ nghiền đứng.

- Dể tạo ra những hạt có kích thước nhỏ

từ 5-10mm Rate 45 tăng Blaine tăng

- Tạo độ dẻo cho hồ xi măng cường độ ban đầu khi đóng rắn

- Tăng hiệu xuất kinh tế vì giá thành thấp

- Tuy nhiên làm giảm cường độ của

ximăng vì bản chất đá vôi không tạo

cường độ cho xi măng

-Là vật liệu Silic hoặc Silic và

Alumin Cấu tạo tự nhiên thành

phần chủ yếu là silic hoat tính;

- Phụ gia càng tốt mức độ hoạt tính ( khả năng hút vôi) càng cao

Phụ gia (Pouzzolane)

- Pouzzolane thuộc nhóm phụ gia

hoạt tính (thủy lực) làm tăng mật độ

và cường độ của xi măng trong môi trường nước ồng thời giúp tăng sản lượng, hạ giá thành sản phẩm Thành phần chính là các khoáng hoạt tính nhóm alumo silicat Tự bản thân

không có tính thủy lực Trong môi trường điện ly có Ca(OH)2 từ phản ứng hydrat clinker, chúng có khả

năng tạo khoáng hydrosilicat canxi CSH hoặc hydrosilicat alumin CAH

có tính thủy lực Độ hoạt tính càng lớn khi hàm lượng oxyt silic vô định hình càng cao

III Quá Trình Sản Xuất Clinker

Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt.

Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt còn gọi là lò quay có thiết bị trao đổi nhiệt bên trong

Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều, phối liệu vào đầu cao (đầu lạnh) của lò, clinker ra đầu thấp ( đầu

nóng ) của lò, nhiên liệu và không khí đi vào đầu thấp của

lò, quá trình cháy và sự trao đổi nhiệt xảy ra theo chiều dài của lò, cuối cùng khí thải được đi ra phía đầu cao của lò Nguyên, nhiên liệu đi ngược chiều nhau, kết quả nguyên liệu được đốt nóng từ nhiêt độ thường đến nhiệt độ kết

khối, còn khí nóng có nhiệt độ giảm dần theo chiều dài lò ra ống khói, nhiệt độ khí thải khoảng 200-300 0 C

Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khô

- Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khô về cấu tạo thân lò và nguyên tắc làm việc ngược chiều như lò quay phương pháp ướt Tuy nhiên cũng có những điểm

khác nhau: kích thước lò rất ngắn so với lò phương pháp ướt

- Hệ thống xyclon trao đổi nhiệt nhờ vít tải chuyển vận, khí nóng từ trong lò đi vào buồng khói rồi lên xylon, vật liệu và dòng khí quyển chuyển động ngược chiều nhau, do tác dụng của dòng khí vật liệu trong xyclon luôn luôn ở trạng thái lơ lửng.Hệ thống xyclon trao đổi nhiệt đặt phía đầu cao của lò,

có thể là xyclon 3 bậc, 4 bậc hoặc nhiều bậc Ở mỗi bậc

xyclon vật liệu và dòng khí có nhiệt độ xác định, nhiệt độ vật liệu được tăng dần từ trên xuống dưới, nhiệt độ dòng khí

giảm dần theo chiều từ dưới đi lên

IV Quy Trình Sản Xuất Xi măng

1 Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng:

Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng

Đất sét

Đá Vôi

Khoan, nổ mìn

Máy đóng bao

Thạch cao phụ gia Vỏ bao Than

5 :Hệ thống Cyclon trao đổi nhiệt 6: Lò nung

7:Xilo chứa Cliker 8: Máy nghiền Xi măng 9: Xilo chứa Xi Măng 10: Máy nghiền than 11: Hầm sấy

(5) (4)

(11)

(4)

Quy trình sản xuất xi măng

Đá vôi: Đá vôi được khai thác bằng

phương pháp khoan nổ, cắt tầng theo đúng

quy

trình và quy hoạch khai thác, sau đó đá vôi

được xúc và vận chuyển tới máy đập búa

bằng các thiết bị vận chuyển có trọng tải

lớn, tại đây đá vôi được đập nhỏ thành đá

dăm cỡ 25 x 25 và vận chuyển bằng băng

tải về kho đồng nhất sơ bộ

Đá sét: Đá sét được khai thác bằng phương pháp cày ủi hoặc khoan

nổ mìn và bốc xúc vận chuyển bằng các thiết bị vận tải có trọng tải lớn về mấy đập búa Đá sét được đập bằng máy đập búa xuống kích thước 75mm( đập lần 1) vầ đập bằng máy cán trục xuống kích

thước 25mm( đập lần 2)

Phụ gia điều chỉnh:

Để đảm bảo chất lượng Clinker, Công ty kiểm soát quá trình gia công và chế biến hỗn hợp phối liệu theo đúng các Modun, hệ số được xác định Do đó ngoài đá vôi và đá sét còn có các nguyên liệu điều chỉnh là quặng sắt (giàu hàm lượng ô xít Fe2O3), quặng bôxit (giàu hàm lượng ô xít

Al2O3) và đá Silíc ( giàu hàm lượng SiO2)

Đá vôi, đá sét và phụ gia điều

chỉnh được cấp vào máy nghiền

qua hệ thống cân DOSIMAT và cân băng điện tử Máy nghiền

nguyên liệu sử dụng hệ thống

nghiền bi sấy nghiền liên hợp có phân ly trung gian, năng suất máy nghiền dây chuyền 1 là 248 tấn/giờ, máy nghiền nguyên liệu dây

chuyền 2 năng suất máy nghiền

300tấn/h Các bộ điều khiển tự

động khống chế tỷ lệ % của đá vôi

Nghiền nguyên liệu:

- Lò nung là một công đoạn chủ yếu quan trọng nhất để tạo ra sản phẩm xi măng Lò nung là một ống thép hình trụ đặc biệt

đường kính từ 2,5÷ 5,5 m, đặt nghiêng theo phương ngang góc 5 o , được điều khiển

quay với tốc độ từ 1,8 ÷ 4,5 vòng trên phút.

Lò nung là công đoạn thiết bị tạo ra sản

phẩm là Clinke, Clinke chiếm tới 75 ÷ 80

%

thành phần của sản phẩm xi măng, quá

trình tạo ra nó như sau:

Lò nung

- Bột liệu từ xilo chứa qua hệ thống

trao đổi nhiệt được cấp liên tục vào lò nung trong quá trình lò

nung hoạt động, do lò quay nung quay theo trục nghiêng theo phương ngang lên bột liệu sẽ tự chảy dọc theo xuốt chiều dài của lò Đồng thời nhiên liệu

là hỗn hợp gồm 85% than cám 3 và

15% dầu MFO cũng được cấp vào lò nung nhiệt lượng nhiên liệu cháy tạo ra tại zon nung lên đến 1480oc làm bột liệu nóng chảy chuyển thành sản phẩm Clinke

Clanh-ke từ các xilô, thạch cao và phụ gia từ kho chứa tổng hợp

được vận chuyển lên két máy

nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng, từ két máy nghiền

clanh-ke, thạch cao, phụ gia cấp vào máy nghiền được định lượng bằng hệ thống cân DOSIMAS Xi măng ra khỏi máy nghiền độ mịn đạt 3.200 cm 2 /g, được vận chuyển tới xilô chứa xi măng bột bằng hệ thống băng tải, máng khí động.

Nghiền xi măng

Đóng bao Xi măng

Từ đáy các xilô chứa, qua

hệ thống cửa tháo liệu xi

măng được vận chuyển tới các két chứa của máy đóng bao, hoặc các bộ phận xuất

xi măng rời đường bộ

Hệ thống máy đóng bao

gồm: Xi măng bột được các máy đóng bao đóng vào các bao xi măng khối lượng tiêu chuẩn 50kg ±0,5 Sau khi được đóng xong qua hệ

thống băng tải sẽ được vận chuyển đến các máng xuất đường bộ, đường sắt và

đường thuỷcung cấp ra thị trường

Lọc túi

Nguyên tắc là sử dụng vải làm vật liệu lọc, khí có thể

đi qua và bụi sẽ được giữ lại Thiết kế hệ thống lọc bụi túi phụ thuộc vào phương pháp rũ bụi: phương pháp phổ thông nhất là dùng dòng khí ngược, rung cơ học hoặc tạo xung động bằng khí nén Tùy thuộc vào phương pháp rũ bụi liên tục hay gián đoạn theo mẻ

mà có hai loại thiết bị lọc: dùng dòng khí ngược (đối với quá trình liên tục) và rung cơ học (đối với quá

trình gián đoạn)

Lọc bụi tĩnh điện EP

Nguyên tắc là thiết bị tạo ra điện từ trường trong dòng khí chứa bụi, các hạt bụi tích điện âm và chuyển động về cực dương của đĩa thu bụi, các đĩa này theo định kỳ

được cào hoặc rung để lấy bụi, bụi rơi xuống phễu hứng phía dưới.Việc xác định được chu kỳ làm rũ bụi tối ưu là rất quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất tách bụi của

thiết bị Một đặc điểm là EP có thể làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao tới khoảng 400° và độ ẩm cao và ưu thế là có thể xử lý dòng khí có lưu lượng lớn

Xử lý chất

thải khác

Xử lý SO2

Xử lý khí NOx

Xử lý SO 2

• Phun dung dịch hấp thụ vào khói thải : Dung dịch sữa vôi CaO hoặc Ca(OH)2 được phun vào khói thải sẽ làm giảm sự tạo thành SO2 một cách đáng kể Nếu những chất này được đưa vào lò chúng sẽ phản ứng tạo thành thạch cao sau đó kết hợp với clinker tạo thành xi măng

• Rửa khí khô cơ chế tầng sôi với vôi làm chất hấp

phụ :Quá trình này diễn ra hiệu quả nhất ở nhiệt độ trên

600oC với hệ thống tầng sôi do đó cần được thực hiện ngay sau lò nung

• Rửa ướt dùng bùn vôi làm chất hấp thụ tạo thành

CaSO4*2H2O (gypsum thạch cao) và có thể dung làm nguyên liệu trong sản xuất xi măng

• Sử dụng cácbon hoạt tính để tách một SO2 và một số khí khác

Xử lý khí NOx

Phát thải NOx có thể giảm nếu kiểm soát tốt nhiệt độ và

hàm lượng O2 trong quá trình đốt Một số cách để thực hiện bao gồm:

• Thiết bị đốt NOx thấp, đốt theo giai đoạn ở các nhiệt độ khác nhau và trong môi trường khử Trường hợp này có thể làm tăng lượng CO nếu không được kiểm soát tốt

Phương pháp này chỉ thực hiện trong các hệ thống có

tháp can xi hóa sơ bộ (precalciner)

• Sử dùng kỹ thuật “Khử không xúc tác chọn lọc-Selective Non-Catalytic Reduction SN R” bằng cách phun hợp

chất NH2-X ở nhiệt độ 800- 1000 oC với thời gian lưu đủ

để khử NOx về N2

• Kỹ thuật khử xúc tác chọn lọc Selective atalytic

Reduction S R dùng NH3 ở 300oC – 400oC