Nghiên cứu khả năng sử dụng tro bay theo công nghệ đốt than phun (PC pulverised combussion) thay thế đất sét trong bài phối liệu để sản xuất clanhke xi măng

Nghiên cứu khả năng sử dụng tro bay theo công nghệ đốt than phun (PC pulverised combussion) thay thế đất sét trong bài phối liệu để sản xuất clanhke xi măng Tổng quan xi măng clanhke; nội dung, phương pháp nghiên cứu và quy trình thử nghiệm; tính toán phối liệu; kết quả nghiên cứu và thảo luận.

NGUYỄNăĐỨCăTHU N BỘăGIÁOăDỤCăVÀăĐÀOăTẠO TRƯỜNGăĐẠIăHỌCăBÁCHăKHOAăHÀăNỘI - NguyễnăĐứcăThu n CHUYÊN NGÀNH: CÔNGăNGH ăV TăLI UăSIăLIăÁT NGHIÊNăCỨUăKHẢăNĔNGăSỬăDỤNGăTROăBAYăTHEOăCÔNGă NGH ăĐỐTăTHANăPHUNă(PCă- PULVERISED COMBUSION THAY TH ăĐẤTăSÉTăTRONGăBÀIăPHỐIăLI UăĐỂăSẢNăXUẤTăCLANHKEă XIăMĔNG LU NăVĔNăTHẠCăSĨăăKHOAăH Că KỸăTHU TăHịAăH C KHOÁ: 2016B HàăNộiăă- Nĕmă2019 BỘăGIÁOăDỤCăVÀăĐÀOăTẠO TRƯỜNGăĐẠIăHỌCăBÁCHăKHOAăHÀăNỘI NguyễnăĐứcăThu n NGHIÊNăCỨUăKHẢăNĔNGăSỬăDỤNGăTROăBAYăTHEOăCÔNGăNGH ăĐỐTă THAN PHUN (PC - PULVERISEDăCOMBUSIONăTHAYăTH ăĐẤTăSÉTă TRONGăBÀIăPHỐIăLI UăĐỂăSẢNăXUẤTăCLANHKEăXIăMĔNGă Chuyênăngànhă:ăăCôngăngh ăvậtăli uăsilicátă(KT)ăă LU NăVĔNăTHẠCăSĨăăKHOAăH Că KỸăTHU TăHịAăH C NG ỜIăH NGăDẪNăKHOAăH Că: TS.ăLưuăth ăHồng PGS.TS.ăLaăTh ăVinh HàăNộiă- Nĕmă2019 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 LỜIăCAMăĐOAN Tôiă xină camă đoană đâyă cơng trình nghiên c u c a riêng tơi Các số li u sử dụng phân tích luậnăvĕnăcóănguồn gốcărõăràng,ăđãăđược cơng bố theoăđúngăquyă đ nh K t qu nghiên c u luậnăvĕnălàătrungăthựcăvàăchưaătừngăđược công bố cơng trình khác Tác gi lu năvĕn NguyễnăĐức Thu n SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 LỜIăCÁMă N Luậnăvĕnănàyăkhơngăthể hồn thành n u khơng có giúpăđỡ c a thày cơ, b năbèăvàăđồng nghi p Tôiă xină chână thànhă cámă ơnă cácă b nă bèă đồng nghi pă trongă Côngă tyă xiă mĕngă Vicem Hoàng Th ch, Nhà máy vật li u ch u lửa ki m tính Vi t nam, Vi n Vật li u xây dựngăđãăhỗ trợ vi c phân tích, thử nghi m, nung mẫu Tơi bày tỏ lòng bi tăơnăsâuăsắcăđ năTS.ăLưuăth Hồng - Vi n Vật li u xây dựng PGS.TS La Th Vinh - Vi n Kỹ thuật Hóa học,ătrư ngăĐ i học Bách Khoa Hà Nội, đãătậnătìnhăhướng dẫn, truy năđ t ki n th c kinh nghi m, hỗ trợ c v mặt vật chất lẫn tinh th n suốt th i gian thực hi năđ tài XinăchânăthànhăcámăơnăBanălãnhăđ o Tổng Công ty công nghi păxiămĕngăVi t Nam, Vi n Công ngh Vicem, Cơngă tyă xiă mĕngă Vicemă Hồngă đãă t o u ki n thuận lợi để tôiăđược thamăgiaăchươngătrìnhăđàoăt o th căsĩăkỹ thuật cơng ngh vật li u Silicat,ăđược học tập nghiên c u Mặc dù b nă thână đãă nỗ lực h t mình, nhiên cịn có h n ch v th i gian, kinh nghi m trang thi t b phục vụ công tác nghiên c u nên b n luậnă vĕnă khơng thể tránh khỏi thi u sót, tơi mong nhậnăđược ý ki n c a thày cơ, đồng nghi păđể đ tài luậnăvĕnănàyăcóăthể hồn thi năhơn Hà N i, ngày tểáng năm 2019 Tác gi lu năvĕn NguyễnăĐức Thu n SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 MỤC LỤC L iăcamăđoan L i c măơn Mục lục Cácăquyăước vi t tắt sử dụng luậnăvĕn Danh mục b ng Danh mục hình Đặt vấnăđ Chươngă1.ăTổng quan 12 1.1 Xiămĕngăclanhkeăxiămĕng 12 1.2 Công ngh s n xuất clanhke xi mĕngăbằngălịăquayăphươngăphápăkhơă 17 1.3 Tình hình nghiên c u tro bay nhi tăđi n làm nguyên li u s n xuất clanhke xi mĕngătrênăth giới Vi t Nam 26 1.4 Tổng quan v tro bay nhi tăđi n Vi t Nam 38 1.5 K t luận ph n tổng quan 42 Chươngă2.ăNội dung,ăphươngăphápănghiênăc u quy trình thử nghi m 43 2.1 Nội dung nghiên c u 43 2.2ăPhươngăphápănghiênăc u 44 2.3 Quy trình thử nghi m 50 Chươngă3.ăTínhătốnăphối li u 52 3.1 Lựa chọn nguyên li u, tro bay, phụ giaăđi u ch nh 52 3.2 Lựa chọn h số ch t o c a phối li u nghi n clanhke 53 3.3 Tính tốn phối li u 54 3.4ăK tăluậnăph nătínhătốnălựaăchọnăphốiăli uă 64 Chươngă4.ăK tăqu ănghiênăc uăvàăth oăluận 65 4.1ăChu năb ăcácăđi uăki năphụcăvụănghiênăc uă 65 4.2ăNghiênăc uăvớiămẫuăthửănghi mănungătrongălòăđi nă 66 4.3ăNghiênăc uăvớiămẫuăthửănghi mănungătrongălòăgas 90 4.4ăK tăluậnăchươngă4 97 K tăluận vàăki năngh 99 Tàiăli uăthamăkh o 100 Phụălụcă 102 SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 CÁCăQUYăƯ C VI T T T S DỤNG TRONG LU NăVĔN Ký hi u Nội dung Tro bay PC Tro bay nhi tăđi n công ngh đốt than phun Tro bay CFBC Tro bay nhi tăđi n công ngh đốt than t ng sôi MKN Mất nung CKT Cặn khơng tan LSF H số bão hịa vơi n MơăđunăSilic p MơăđunăNhơm ĐS Đất sét TB Tro bay C3S Khống Tricanxi silicat hay khoáng Alite C2S Khoáng Dicanxi silicat hay khoáng Belit C3A Khoáng Tricanxi aluminat C4AF Khoáng Tetracanxi alumoferrite CLK Clanhke CA CaO.Al2O3 C5A3 5CaO.3Al2O3 C2F 2CaO.Fe2O3 Q Tr số tỏa nhi t tồn ph n khơ TCVN Tiêu chu n Vi t Nam DTA Phân tích nhi t vi sai DTG Phân tích nhi t trọngălượng vi sai SEM Kính hiểnăviăđi n tử XRD Nhi u x tia X SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 DANH MỤC CÁC B NG B ng 1.1 Tổngălượng tro bay t o sử dụngăđể s n xuấtăclanhkeăxiămĕngă số nước th giới 27 B ng 1.2 Tỷ l phối li u thành ph n khống hóa c a nhà máy TH 28 B ng 1.3 Tỷ l phối li u thành ph n khống hóa c a nhà máy HH 29 B ng 1.4 Tỷ l phối li u thành ph n khống hóa c a nhà máy CI, clanhke lo i I/II 30 B ng 1.5 Tỷ l phối li u thành ph n khống hóa c aănhàămáyăCI,ăxiămĕngălo i III 30 B ng 1.6 Thành ph n hóa c a phối li u s n xuất lo i clanhke c a nhà máy SH 31 B ng 1.7 Thành ph n khoáng lo i clanhke c a nhà máy SH 31 B ng 1.8 Thành ph n hóa c a tro bay sử dụng Lafarge, Michigan 32 B ng 1.9 Thành ph n cấp phối c a nguyên li u c a nhà máy Alborg 33 B ng 1.10 Thành ph n hóa c a tro bay sét 34 B ng 1.11 Thành ph n hóa c a tro bay thử nghi m t iănhàămáyăxiămĕngăIllinois .35 B ng 1.12 Thành ph n hóa c a phối li u có khơng có tro bay t iănhàămáyăxiămĕngă Illinois 35 B ng 1.13 Thành ph n hóa c a clanhke có khơng có tro bay t iănhàămáyăxiămĕngă Illinois 36 B ng 1.14 Tính chấtăcơălýăc aăclanhkeăxiămĕngăt i t iănhàămáyăxiămĕngăIllinoisă 36 B ng 1.15 Khốiălượng tro x theoăĐ án cung cấp than c a Bộ CôngăThương 38 B ng 1.16 Thành ph n hóa tro bay c a số nhà máy nhi tăđi n t i Vi t Nam 41 B ng 3.1 Thành ph n c a nguyên li u, nhiên li u, tro bay, phụ giaăđi u ch nh 53 B ng 3.2 Thành ph n tổ hợp nguyên li uăđấtăsétă(ĐS)ăvàătroăbayă(TB),ă% 54 B ng 3.3 Thành ph n nguyên li uăchưaănungăquy v 100% 54 B ng 3.4 H số ch t o, Delta C, Delta S, Delta A c a nguyên li u 55 B ng 3.5 Bàiăphốiăli uăgốcăM0 57 SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 B ng 3.6 Bàiăphốiăli uăthayăth ă30%ăđấtăsétăbằngătroăbayăM30 57 B ng 3.7 Bàiăphốiăli uăthayăth ă50%ăđấtăsétăbằngătroăbayăM50 58 B ng 3.8 Bàiăphốiăli uăthayăth ă70%ăđấtăsétăbằngătroăbayăM70 58 B ng 3.9 Bàiăphốiăli uăthayăth ă100%ăđấtăsétăbằngătroăbayăM100 59 B ng 3.10 Bài phối li u thay th 50%ăđất sét tro bay Cao Silic cát M50 59 B ng 3.11 Tổngăhợpăthànhăph năcác phốiăli u 60 B ng 3.12 Tổngăhợpăthànhăph năkhốngăhóaăc aăphốiăli u,ăclanhkeăsauănung 60 B ng 4.1 Nguyên,ănhiênăli u,ăphụăgiaăđi uăch nh,ătroăbayăsửădụng 65 B ng 4.2 Bàiăphốiăli u 66 B ng 4.3 K tăqu ăphânătíchămẫuăphốiăli u 67 B ng 4.4 K tăqu ăhi uăchu nălòănungăHT40/17 68 B ng 4.5 K tăqu ăphânătíchămẫuăclanhkeăthửănghi mătrongălịăđi nă ănhi tăđộă1350oC 75 B ng 4.6 K tăqu ăphânătíchămẫuăclanhkeăthửănghi mătrongălịăđi nă ănhi tăđộă1400oC 76 B ng 4.7 K tăqu ăphânătíchămẫuăclanhkeăthửănghi mătrongălị nă ănhi tăđộă1450oC 77 B ng 4.8 Mấtăkhốiălượngăc aămẫuăt iăđiểmăchuyểnăbi nănhi tă độ 85 B ng 4.9 K tăqu ăphânătíchămẫuăclanhke thửănghi mătrongălịăgas ănhi tăđộă1450oC 94 SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Ảnh chụp khống alite kính hiển vi quang học 14 Hình 1.2 Ảnh chụp khống belit kính hiển vi quang học 14 Hình 1.3 Các d ng thù hinh c a khoáng C2S 15 Hình 1.4 Sơăđồ cơng ngh s n xuấtăxiămĕngălịăquayăbằngăphươngăphápăkhơ 19 Hình 1.5 Gi năđồ nhi t t o khoáng clanhke 24 Hình 1.6 Lịă quayă phươngă phápă khơă cóă h thốngă thápă traoă đổi nhi t khơng có calciner (lị SP) 25 Hình 1.7 Lịăquayăphươngăphápăkhơăcóăh thốngăthápătraoăđổi nhi t có calciner 25 Hình 4.1 Biểuăđồ nung mẫuătrongălòăđi n với nhi tăđộ nung max 1350oC 69 Hình 4.2 Mẫu M0 nung 1350oC 69 Hình 4.3 Mẫu M30 nung 1350oC 69 Hình 4.4 Mẫu M50 nung 1350oC 70 Hình 4.5 Mẫu M70 nung 1350oC 70 Hình 4.6 Mẫu M100 nung 1350oC 70 Hình 4.7 Biểuăđồ nung mẫuătrongălịăđi n với nhi tăđộ nung max 1400oC 71 Hình 4.8 Mẫu M0 nung 1400oC 71 Hình 4.9 Mẫu M30 nung 1400oC 71 Hình 4.10 Mẫu M50 nung 1400oC 72 Hình 4.11 Mẫu M70 nung 1400oC 72 Hình 4.12 Mẫu M100 nung 1400oC 72 Hình 4.13 Biểuăđồ nung mẫuătrongălịăđi n với nhi tăđộ nung max 1450oC 73 Hình 4.14 Mẫu M0 nung 1450oC 73 Hình 4.15 Mẫu M30 nung 1450oC 73 Hình 4.16 Mẫu M50 nung 1450oC 74 Hình 4.17 Mẫu M70 nung 1450oC 74 Hình 4.18 Mẫu M100 nung 1450oC 74 Hình 4.19 Mẫu M50C nung 1450oC 74 SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 Hình 4.20 BiểuăđồăhàmălượngăCaOătựădoăc aămẫuăclanhke nungătrongălịăđi n 78 Hình 4.21 Biểuăđồăphân tích DTA-DTGămẫuăTroăbayăPC 79 Hình 4.22 Biểuăđồăphân tích DTA-DTGămẫuăphốiăli uăM0 80 Hình 4.23 Biểuăđồăphân tích DTA-DTGămẫuăphốiăli uăM30 81 Hình 4.24 Biểuăđồăphân tích DTA-DTGămẫuăphốiăli uăM50 82 Hình 4.25 Biểuăđồăphân tích DTA-DTGămẫuăphốiăli uăM70 83 Hình 4.26 Biểuăđồăphân tích DTA-DTGămẫuăphốiăli uăM100 84 Hình 4.27 PhânătíchăXRDămẫuăclanhkeăM0 86 Hình 4.28 PhânătíchăXRDămẫuăclanhkeăM30 86 Hình 4.29 PhânătíchăXRDămẫuăclanhkeăM50 87 Hình 4.30 PhânătíchăXRDămẫuăclanhkeăM70 87 Hình 4.31 PhânătíchăXRDămẫuăclanhkeăM100 88 Hình 4.32 PhânătíchăXRDămẫuăclanhkeăM50C 88 Hình 4.33 Hình SEM mẫu clanhke M0 89 Hình 4.34 Hình SEM mẫu clanhke M30 89 Hình 4.35 Hình SEM mẫu clanhke M50 90 Hình 4.36 Hình SEM mẫu clanhke M70 90 Hình 4.37 Hình SEM mẫu clanhke M100 90 Hình 4.38 Biểuăđồănungămẫuătrongălịăgasăvớiănhi tăđộănungămaxă1450oC 92 Hình 4.39 Ảnh mẫuăM0 nung lị gas 92 Hình 4.40 Ảnh mẫuăM30 nung lị gas 92 Hình 4.41 ẢnhămẫuăM50ănungălòăgas 93 Hình 4.42 Ảnh mẫuăM70ănungălịăgas 93 Hình 4.43 Ảnh mẫuăM100ănungălịăgas 93 Hình 4.44 Biểuăđồăk tăqu ăhàmălượngăCaOtd c aămẫuăthửănghi mănungătrongălịăgas 95 Hình 4.45 Biểuăđồ cư ngăđộ R1 mẫu clanhke nung lò gas 95 Hình 4.46 Biểuăđồ cư ngăđộ R3 mẫu clanhke nung lò gas 96 Hình 4.47 Biểuăđồ cư ngăđộ R28 mẫu clanhke nung lò gas 96 Hình 4.48 Biểuăđồ độ n Autoclave mẫu clanhke nung lò gas 97 SV: NGUY N Đ C THU N MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 - Cư ngăđộăsauă03ăngày: C ngăđ ăR3ăc aăm uăclanhkeănungălòăgas ngăđ ,ăMPa 28 27.5 27 C 26.5 26 25.5 25 24.5 24 23.5 23 M0 M 30 M50 M 70 M 100 Hìnhă4.46ăBiểuăđồăcư ngăđộăR3ămẫuăclanhkeănungălịăgas - Cư ngăđộăsauă28ăngày: C ngăđ ăR28ăc aăm uăclanhkeănungălòăgas ngăđ ,ăMPa 53 52.5 52 C 51.5 51 50.5 50 49.5 49 48.5 48 M0 M 30 M50 M 70 M 100 Hình 4.47ăBiểuăđồăcư ngăđộăR3ămẫuăclanhkeănungălòăgas SV: NGUY N Đ C THU N 96 MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 Độăn ăAutoclaveăc aămẫuăclanhkeănungătrongălòăgas Đ ănởăautoclave,ă% Đ ănởăautoclaveăc aăm uăclanhkeănungălòăgas 0.25 0.24 0.23 0.22 0.21 0.2 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 0.09 0.08 0.07 0.06 0.05 M0 M 30 M50 M 70 M 100 Hìnhă4.48ăĐộăn ăAutoclaveăc aămẫuăclanhkeănungătrongălịăgas Từăk tăqu ănghiênăc uăb ngă4.9ăchoătaănhậnăxétăsau: - Cácămẫuăcóăvàăkhơngăcóătroăbayăđ uăcóăkh ănĕngăk tăkhốiătốt,ăhàmălượngăCaOtd đ uă ă50ăMPa SV: NGUY N Đ C THU N 97 MSHV: CB160042 Tậ NẢ Đ I H C BÁCH KHOA HÀ N I ĐỀ TÀI TH C SĨ KĨ THU T 2016BKTHH-VICEM15 - Cácămẫuăthửăcóăđộăn ăAutoclaveăthấpăhơnărấtănhi uăsoăvớiătiêuăchu nă(