THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN NHÀ MÁY XI MĂNG BỀN SUNFATE TỪ KHÂU KHAI THÁC ĐẾN HỖN HỢP PHỐI LIỆU

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN KIẾN TRÚC KHO VÀ THIẾT BỊ TRONG PHẦNXƯỞNG 785.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho khâu khai thác, vận chuyển và giacông nguyên liệu 785.1.1 Khâu khai thác và gia công đá vôi 785.1.2 Khai thác và gia công đất sét 895.1.3 Nhập Laterit 925.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho khâu đồng nhất nguyên liệu vàphối liệu 955.2.1. Kho chứa Laterit 955.2.2. Thiết bị rải đổ và lấy liệu trong kho Laterit 965.2.3. Băng tải chung vận chuyển đá vôi, đất sét và đá Laterit 965.2.4. Thiết bị PGNAA 985.2.5. Kho tròn chứa phối liệu 985.3 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho phân xưởng sấy nghiền 1005.3.1 Tiếp liệu băng định lượng đá vôi, đất sét và đá Laterit 100CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN KIẾN TRÚC KHO VÀ THIẾT BỊ TRONG PHẦNXƯỞNG 785.1 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho khâu khai thác, vận chuyển và giacông nguyên liệu 785.1.1 Khâu khai thác và gia công đá vôi 785.1.2 Khai thác và gia công đất sét 895.1.3 Nhập Laterit 925.2 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho khâu đồng nhất nguyên liệu vàphối liệu 955.2.1. Kho chứa Laterit 955.2.2. Thiết bị rải đổ và lấy liệu trong kho Laterit 965.2.3. Băng tải chung vận chuyển đá vôi, đất sét và đá Laterit 965.2.4. Thiết bị PGNAA 985.2.5. Kho tròn chứa phối liệu 985.3 Tính toán và lựa chọn thiết bị chính cho phân xưởng sấy nghiền 1005.3.1 Tiếp liệu băng định lượng đá vôi, đất sét và đá Laterit 100

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN NHÀ MÁY XI MĂNG BỀN SUNFATE TỪ KHÂU KHAI THÁC ĐẾN HỖN HỢP PHỐI LIỆU GVHD: SVTH: Ths Nguyễn Ngọc Thành Hoàng Hữu Nghĩa 1412443 TPHCM, ngày 14 tháng năm 2019 LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH MỤC HÌNH ẢNH HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP DANH MỤC BẢNG HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG Chương 1: BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI 1.1 Thực trạng ăn mòn cơng trình bê tơng bê tơng cốt thép 1.1.1 Thực trạng ăn mòn cơng trình giới [1] Bê tông cốt thép (BTCT) phát minh ứng dụng từ kỷ 19 Song phải đến cuối kỷ 19 đầu kỷ 20, BTCT ứng dụng xây dựng cơng trình biển Ở Việt Nam, BTCT người Pháp đưa vào sử dụng từ cuối kỷ 19 Tuy nhiên, phải sau năm 1960, số lượng cơng trình BTCT xây dựng môi trường biển tăng đáng kể Qua kỷ sử dụng, độ bền thực tế cơng trình BTCT quốc gia giới tổng kết sau: • Trong mơi trường khơng có tính xâm thực, kết cấu BTCT bền vững 100 năm • Trong mơi trường xâm thực ăn mòn vùng biển, tượng ăn mòn cốt thép bê tông dẫn đến làm nứt phá hủy kết cấu bê tơng BTCT xuất sau 10 – 30 năm sử dụng Độ bền thực kết cấu BTCT phụ thuộc vào mức độ xâm thực môi trường chất lượng vật liệu sử dụng Hình 1.1 Ăn mòn BTCT hải đăng Hình 1.2 Ăn mòn BTCT 1.1.2 bến tàu ngầm Angels Gate Hood, Washiton, U.S mòn cơng Việt Nam [2] Thực trạng ăn trình Nước ta có bờ biển dài 3444 Km, trải dài từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Hà Tiên (Kiên Giang), vùng biển rộng triệu Km2, có 300 cảng biển, 112 cửa sơng, HỒNG HỮU NGHĨA - 1412443 Trang LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 47 vũng vịnh, khoảng 3000 đảo lớn, nhỏ Theo tính chất xâm thực mức độ tác dụng lên kết cấu BTCT phân môi trường biển việt Nam thành phần ranh giới, thể rõ hình 1.3 Việt Nam 10 nước có số cao chiều dài bờ biển, bên cạnh khí biển ven biển chứa nồng độ cao chất xâm thực, lượng xạ mặt trời, nhiệt độ, độ ẩm lượng mưa cao,…làm cho nhiều cơng trình ven biển bị ảnh hưởng Có thể phân loại mức độ tác động môi trường biển đến kết cấu bê tông BTCT bảng 1.1 Bảng 1.1 Phân loại mức độ tác động môi trường biển loại kết cấu STT Môi trường Vùng ngập nước biển Vùng nước lên xuống sóng đánh Vùng khí ven biển Bê tơng Mạnh Mức độ tác động BTCT Mạnh Thép Rất mạnh Mạnh Rất mạnh Rất mạnh Nhẹ Trung bình Mạnh Qua khảo sát, nhiều cơng trình xây dựng vùng ven biển vùng có khí hậu biển nước ta cảng biển, dàn khoan dầu khí,…sau từ 10 đến 20 năm sử dụng xuất hiện tượng xâm thực Hiện nay, Việt Nam số cơng trình BTCT có niên hạn sử dụng 10 – 15 năm bị phá hủy trầm trọng, đòi hỏi chi phí 40 – 70% giá thành xây dựng cho việc sửa chữa chúng Hình 1.3 Ăn mòn BTCT cống Vàm Đồn - Bến Tre cầu Hải Ninh – Hà Tĩnh Trang HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443 CHƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.2 Cơ chế ăn mòn bê tơng bê tơng cốt thép mơi trường sunfate [3] Vấn đề ăn mòn, phá hủy vật liệu môi trường biền ven biển vấn đề phức tạp, đặc biệt ăn mòn mơi trường sunfate Q trình ăn mòn sunfate diễn khoáng Ca(OH) (tạo q trình hydrat hóa xi măng) tác dụng với muối SO 42- mơi trường sunfate hình thành CaSO4.2H2O Sản phẩm tạo tích gấp 2,24 lần gây ứng suất nội phá vỡ bê tông Ca(OH)2+MgSO4+2H2O = CaSO4.2H2O↓+Mg(OH)2 Ca(OH)2+(NH4)2SO4+2H2O=CaSO4.2H2O↓+NH4(OH)2 Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O=CaSO4.2H2O↓+NaOH CaSO4.2H2O tác dụng với khoáng C 3AH6 đá xi măng (do phản ứng C 3A C4AF với nước tạo thành) tạo thành muối hydro trisunfua aluminat trcalci (ettringit) Đây khống khơng hòa tan, tích lớn thể tích hợp chất ban đầu (2.86 lần), gây ứng suất nội phá vỡ cấu trúc bê tông 3CaSO4.2H2O+3CaO.Al2O3.6H2O+20H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (ettringit) 1.3 Giới thiệu xi măng Portland bền sunfate Để khắc phục ăn mòn bê tơng bê tơng cốt thép mơi trường sunfate, bê tông bền sunfate nghiên cứu ứng dụng thành công Bê tông bền sunfate loại bê tông đặc biệt, sử dụng xi măng bền sunfate phụ gia bền sunfate Do chế tạo khoáng đặc biệt bên cấu trúc bê tơng sau đóng rắn mà bê tơng có khả kháng yếu tố nguy hại ion Cl-, SO42- làm tăng cường khả chống ăn mòn cho bê tông cốt thép môi trường xâm thực (nước biển, nước thải, nước có chứa hóa chất công nghiệp…) Loại bê tông bền sunfate phù hợp với kết cấu ngầm cơng trình biển, ven biển, hệ thống xử lý nước thải, bờ kè, kênh dẫn hóa chất, bể chứa hóa chất… Trong cơng nghiệp sản xuất bê tông bền sunfate, xi măng Porland bền sunfate vật liệu phổ biến đem lại nhiều khả vượt trội HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443 Trang CHƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP 1.3.1 Khái niệm Xi măng Portland bền sulfate sản phẩm nghiền mịn từ clinker xi măng Portland bền sulfate với thạch cao (TCVN 5439:2004) Xi măng poóc lăng bền sulfate gồm mác: PCSR30, PCSR40, PCSR50 Trong đó: PCSR ký hiệu xi măng Portland bền sulfate Các trị số 30, 40, 50 cường độ nén tối thiểu mẫu vữa chuẩn sau 28 ngày đóng rắn, tính N/mm2 (MPa) xác định theo TCVN 6016:1995 1.3.2 Cơ chế hoạt động xi măng Portland bền sunfate Thành phần khoáng C3S, C3A gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến trình ăn mòn Vì để hạn chế ăn mòn, phải làm giảm hàm lượng khống Cụ thể xi măng porland bền sunfate PCSR có hàm lượng khoáng theo TCVN 6067-2004: C3A < 3.5% 2C3A + C4AF < 25% Do giảm hàm lượng Ca(OH) C3AH6 tạo ra, từ làm hạn chế lượng khống ettringit tạo tác dụng với SO42- mơi trường Ngồi ra, xi măng bền sunfate sử dụng phụ gia thủy hoạt tính, thành phần chủ yếu có chứa SiO2 Al2O3 vơ định hình, SiO2 Al2O3 tác dụng với Ca(OH)2 tạo sản phẩm CS-H có tính bền cao 1.3.3 Ưu điểm − Giảm thiểu ăn mòn kết cấu thép ngăn chặn ion Cl-, SO42− Đảm bảo tính chất kết cấu bê tơng bê tơng cốt thép − Giảm phản ứng kiềm – cốt liệu − Xi măng có độ dẻo cao, cường độ cao Đặc biệt sau cường độ độ bền tăng, làm tăng tuổi thọ trung bình cảu cơng trình 1.3.4 Yêu cầu kỹ thuật Tên tiêu PCsr30 Mức PCsr40 Hàm lượng nung (MKN),%,không lớn Hàm magiê oxit(MgO),%,khơng lớn HỒNG HỮU NGHĨA - 1412443 PCsr50 Trang CHƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hàm lượng anhydrit sunfurit (SO3),%,không lớn 2,5 Hàm lượng tri canxi aluminat (C3A)%,không lớn 3,5 Tổng hàm lượng tetra canxi fero aluminat hai lần tri canxi aluminat(C4AF+2C3A),%,không lớn 25 Hàm lượng kiểu quy đổi Na2Oqđ,%,không lớn 0,62) Hàm lượng cặn không tan (CKT),%,không lớn Hàm lượng Bari ơxít (BaO),%, khơng lớn 1,5-2,53) Cường độ nén ,N/mm2(MPa),không nhỏ ngày 28 ngày Thời gian đông kết ,phút Bắt đầu,không lớn Kết thúc ,khơng nhỏ Độ mịn Phần lại sàng 0,08mm,%,không lớn Bề mặt riêng , phương pháp Blaine,cm2/g,khơng nhỏ Độ ổn định thể tích ,xác định theo phương pháp Le Chatelier,mm,không lớn Độ nở sunphat 14 ngày tuổi,%,không lớn 12 30 45 375 12 2800 10 0,04 CHÚ THÍCH: 1)Thành phần xi măng pc lăng bền sun phát phải tính theo cơng thức : Tri canxi aluminat (C3A)=(2,650x%Al2O3)-(1.692x%Fe2O3) Tetra canxifero aluminat (C4AF)=(3,043x%Fe2O3) Khi hàm lượng khoáng (C3A) (C4AF+2 C3A) đạt u cầu theo tiêu khơng cần thử độ nở sun phát theo tiêu 13 2) Hàm lượng kiểm quy đổi tính theo cơng thức :%Na2Oqđ =%Na2O+0.658%K2O 3)Chỉ áp dụng xi măng poóc lăng bền sun phát chứa Bari 4)Khi độ nở sun phát đạt u cầu theo tiêu 13 khơng cần thử hàm lượng khoáng (C3A) (C4AF+2C3A) 1.3.5 Các dự án điển hình Hiện xi măng bền sunfate sử dụng nhiều cơng trình Điển hình Việt Nam cơng trình thủy điện Đăk Nông, thủy điện Đại Nga, dự án thủy điện Đại Bình, dự án cầu sơng Rút Quảng Ninh HỒNG HỮU NGHĨA - 1412443 Trang CHƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Hình 1.4 Nhà máy thủy điện Đăk Nông Hình 1.6 Dự án nhà máy thủy điện Đại Bình Hình 1.5 Nhà máy thủy điện Đại Nga HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443 Hình 1.7 Dự án cầu sông Rút Quảng Ninh Trang 10 F = C(0,9B − 0, 05m) = 0.2× (0.9× 1.0 − 0.05×3) = 0.098 (m2) 2 Khi vận chuyển vật liệu băng tải suất băng tải xác định theo công thức: Q = 3600× F × γ a × v × K = 3600× 0.098×1.466×2.0× 0.85 = 660.79 (T/h) DV+DS +DL = 638.557 (T/h) < 660.79 (T/h) Vậy băng tải chọn đáp ứng nhu cầu sản xuất 5.2.4 Thiết bị PGNAA Chọn thiết bị phân tích PGNAA CBX hãng Thermo Fisher [15] Hình 5.76 Thiết bị PGNAA CBX Ưu điểm thiết bị PGNAA CBX: − Dễ dàng lắp đặt với khung thép chữ H có vỏ thép ổn định nhiệt độ cao, đảm bảo tuổi thọ − Chịu thời tiết khắc nghiệt thân có mái che khơng cần mái che xung quanh − Đường hầm nằm bụng máy điều chỉnh góc nghiêng phù hợp với góc nghiêng băng tải qua − Chiều cao lớn đường hầm bụng máy thiết kế lên đến 860mm giúp người sử dụng có nhiều khả lựa chọn kích thước nguyên liệu qua − Các thiết bị máy phân tích khơng cần phải lo đến hệ thống điều hòa đảm bảo máy phân tích tốt địa điểm đặt máy có điều kiện khí hậu khắc nghiệt 5.2.5 Kho tròn chứa phối liệu Chọn kho chung chứa đá vôi đất sét kho đồng dạng tròn Sử dụng phương pháp rải đổ Chevron Hình 5.77 Kho tròn đồng phối liệu  Tính tốn dung tích kho chứa Dung tích kho chứa tính theo cơng thức: Trong đó: V : Thể tích đá vơi đất sét cần chứa ngày (m3/ngày) dv+ds = 6955.668 (m3/ngày) dc: Số ngày nguyên liệu nằm kho (5 – 10 ngày) Chọn dc = ngày Kct: Hệ số chất tải kho bảo quản nguyên liệu Kct = 0.85 Suy ra: Sức chứa kho là: 49098.833×1.469 = 72119.410 (tấn)  Chọn kích thước kho chứa chung Chọn kho đồng dạng tròn sử dụng phương pháp rải liệu Chevon có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 5.41 Kích thước kho chứa chung Sức chứa (T) Đường kính kho (m) Đường kính có ích (m) Chiều cao (m) Năng suất rải liệu (T/h) Năng suất lấy liệu (T/h) 75000 66 62 36.5 800 450 Tính tốn lựa chọn thiết bị cho phân xưởng sấy nghiền 5.3.1 Tiếp liệu băng định lượng đá vôi, đất sét đá Laterit Tiếp liệu băng dùng để định lượng đá vơi đất sét theo thể tích tính tốn trước để lượng đá vôi đất sét vào băng tải chung phù hợp với tỷ lệ laterit Cấu tạo nguyên tắc hoạt động tương tự tiếp liệu băng định lượng đá vơi Tiếp liệu băng có suất đủ đáp ứng cho sản xuất Theo tính tốn cân vật chất, lượng đá vơi đất sét vào máy nghiền là: Vdv + ds + dL = m 638.557 = = 434.729(m3 / h) γ0 1.469 Bảng 5.42 Thông số kỹ thuật tiếp liệu băng cho phối liệu [10] Loại thiết bị R2-130x3.4 Năng suất tối đa (m3/h) 440 Kích thước tối đa vật liệu vào (mm) 135 Kích thước thiết bị (mm) AxB 1240x1390 C 3400 ExF 560x2000 H 2755 G 1300 5.3.2 Máy sấy nghiền đứng Máy sấy nghiền đứng có nhiệm vụ nghiền nguyên liệu thành dạng bột mịn có dmịn sót sàng 90mm