Xi măng pooclăng (xi măng P)

Xi măng Pooclăng (xi măng P) xi măng P chất kết dính chịu nước sản xuất từ hai nguyên liệu chủ yếu đá vôi đất sét, nung đến nhiệt độ 1.450°C sau làm lạnh nghiền mịn • Q trình sản xuất xi măng P chia làm giai đoạn chủ yếu: Giai đoạn I: Chuẩn bị nguyên liệu hỗn hợp phối liệu Giai đoạn II: Nung phối liệu tạo clinker, Giai đoạn II: Cho thêm phụ gia nghiền mịn để tạo thành xi măng P * Tuỳ thuộc vào giai đoạn I mà chia thành phương pháp sản xuất: ướt Khô Phương pháp ướt: Nguyên liêu trộn nghiền chung với nước đưa vào lò dạng lỏng Phương pháp cho xi măng có chất lượng cao thiết bị công kênh tiều tốn nhiều lượng Phương pháp khô: Nguyên liệu trộn không nên chất lượng giảm song thiết bị đơn giản, đầu tư thấp, tốn điện • Ngun lý sản xuất xi măng P; Dưới tác dụng nhiệt độ cao oxide nguyên liệu phân huỷ tác dụng với để tạo khoáng silicat tồn dạng lỏng t = 1450C Sau làm lạnh, khoáng tạo hạt rắn gọi clinke Đem nghiền clinke với phụ gia khác thành xi măng P 2.1 Nguyên liệu sản xuất xi măng P 2.1.1 Đá vôi Chủ yếu cung cấp CaO Có thể dùng nhiều loại đá vơi, đá phấn, đá cẩm thạnh, đá hoa cương Nói chung đá nung vơi dùng để sản xuất xi măng Thích hợp dùng đá vơi đá vơi- mergel Ngồi dùng Bùn nephelin, xỉ lò cao 2.1.2 Đất sét Trong đất sét có chứa khống như: Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O Ilit: K2Al4[Al2Si6O20][OH]4.pH2O vài khoáng khác cung cấp: SiO2, Al2O3, Fe2O3 Nếu Fe2O3 đất sét có hàm lượng nhỏ phải đưa thêm quặng sắt vào 2.1.3 Phụ gia Tuỳ thuộc vào yêu cầu chất lượng sản phẩm mà đưa vào nhiều hay ít, trước sau nung Có loại phụ gia thường gặp: Phụ gia khống hố: tăng cường q trình tạo khống cần thiết q trình nung clinke Vai trị gần giống với chất xúc tác phản ứng hoá học khác sau nung chúng lại sản phẩm Phụ gia điều chỉnh: có tác dụng điều chỉnh thời gian đóng rắn xi măng Nếu khơng có phụ gia điều chỉnh xi măng đóng rắn nhanh, khơng đảm bảo thời gian cơng Vì thực chất phụ gia điều chỉnh để làm chậm q trình đóng rắn Thường dùng thạch cao CaSO4.2H2O số muối khác NaCl, CaCl2 Phụ gia thuỷ: Tăng cường tính chịu nước xi măng Thường dùng SiO2 hoạt tính xỉ lị cao hoạt hoá, trepan, opoka,… Phụ gia đầy: chất độn, mục đích hạ giá thành sản phẩm Thường dùng gạch, ngói vỡ đem nghiền nhỏ Lượng phụ gia cho vào nghiền chung với clinke, lương dùng phụ thuộc vào cường độ xi măng thấp hay cao Phụ gia bảo quản: để tránh hút ẩm CO2 bảo quản nghiền clinke thường cho thêm phụ gia bảo quản dầu lạc dầu thực vật khác 2.2 Nhiên liệu Muốn đảm bảo suất lị phải cung cấp đầy đủ nhiên liệu để lò đạt nhiệt độ yêu cầu Nhiên liệu phải đảm bảo tính chất kỹ thuật sau: - Có nhiệt cao - Hàm lượng tro nhỏ - Hiệu kinh tế cao Trong tất nhiên liệu khí đốt sử dụng cho lị nung thích hợp có nhiệt cao mà lại khơng có tro 2.3 Q trình hóa lý nung clinke Trong lị quay Chia làm vùng: - Vùng sấy: t0 > 100C Quá trình nước lý học - Vùng đốt: t0 = 500°C Đất sét nước hố học nên tính dẻo, tạp chất hữu đất sét cháy hoàn toàn Nguyên liệu tơi thành bột Hai vùng chiếm 50 - 60% chiều dài lò Al2O3.2SiO2.2H2O  Al2O3.2SiO2 + 2H2O -Vùng phân huỷ: t0 = 900 — 1000°C Đá vôi phân huỷ tạo CaO Bắt đầu phản ứng CaO + SiO2 để tạo C2S pha rắn Al2O3.2SiO2  Al2O3 + 2SiO2 CaCO3  CaO + CO2 - Vùng toả nhiệt: t0 = 1000 + 1300°C Các phản ứng phân huỷ xảy mãnh liệt tạo khoáng pha rắn: 1000°C: CaO + Al2O3  CA 2CaO + SiO2  C2S 1200 — 1300°C: 5CaO + Al2O3  C5A3 —> C3A 2CaO + SiO2  C2S( kết thúc) 3CaO + Fe2O3  C3F C3F + CaO + Al2O3 C4AF Hai vùng chiếm 35% chiều dài lò — Vùng kết khối: t°= 1300 – 1450 0C Tất pha rắn chuyển thành lỏng, xảy phản ứng C2S + CaO  C3S khoáng chủ yếu xi măng tạo pha lỏng Vì trình phải nung nhiệt độ > 13500C Tại nhiệt độ 1450°C tạo thành C3S xảy mãnh liệt Quá trình nung kết thúc chiếm 10 -15% chiều dài lò - Vùng làm nguội: t0 = 1000 - 800°C Không xảy q trình hố lý Đơn giản q trình làm nguội để clinker khỏi lị có nhiệt độ giảm xuống nhiệt độ bình thường Vùng chiếm 10% chiều dài lò Trong lò đứng Chia làm vùng - Vùng sấy: = 100 - 800C, Xây trình nước lý học 100 - 200C t =400 + 500°C nước hoá học t = 500 +8000C đất sét tính dẻo - Vùng nung:t = 900 + 1450C Ở t= 1000°C tạo khoáng CA, CS (chủ yếu CA, C2S bắt đầu) t = 1200°C tạo C2S mãnh liệt tạo khống C3S, CF, C4AF chủ yếu Ngồi C5A C5A3 t= 1350 - 14500C tạo pha lỏng Cạ3Sxuất - Vùng làm nguội: t= 1450 - 200C Chủ yếu trình giảm nhiệt độ lò đứng vượt qua = 675°C nhiệt độ bC2S  yC2S Mà y C2S khơng có tính kết dính người ta cố gắng hạn chế có mặt Nếu thành phần clinker chứa nhiều y C2S chất lượng xi măng giảm xuống Vì làm lạnh qua 6750C phải hạ nhiệt độ nhanh để bảo đảm chất lượng xi măng Một nguyên nhàn làm chất lượng xi măng lị đứng xi măng lị quay cơng đoạn (làm lạnh lị) 2.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình nung chất lượng clinke 2.4.1 Thành phần hóa học phối liệu Phối liệu nung xi măng P có: CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 - Nếu nung phối liệu CaO cao hệ số KN cao Quá trinh nung tạo nhiều C3S CaO kết hợp bão hịa với SiO2 chất lượng clinke tăng lên Tuy nhiên cần nhiệt độ cao, thời gian nung lâu hơn, tiêu tốn nhiệt lớn ảnh hưởng đến độ bền lò suất lị - Nếu phối liệu có SiO2 cao clinke chứa nhiều C3S C2S, clinke đạt chất lượng cao khống nóng chảy giảm, pha lỏng thấp, khó kết nối nung luyện - Nếu phối liệu có Al2O3 cao hàm lượng pha lỏng giảm, độ nhớt tăng, phối liệu khó kết nối, clike chứa nhiều CaO Đồng thời xi măng đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, khơng bền mơi trường ăn mịn sunphat 2.4.2 Độ mịn phối liệu Độ mịn liên quan chặt chẽ đến động học phản ứng q trình tạo khống clike nung Hỗn hợp có độ mịn cao tốc độ phản ứng nung nhanh hồn tồn chất lượng tốt Thơng thường độ mìn u cầu 5- 7% tính theo lượng cịn lại sàng N0009 Nếu độ mịn thấp, kích thước hạt > 100µm, độ đồng Động lực phản ứng tạo khống clike thấp, khơng hồn tồn, hàm lượng C3S thấp, Hàm lượng CaO tự tăng, chất lượng clinke thấp 2.4.3 Chế độ nung luyện clinke Nhiệt độ nung thời gian nung có ảnh hưởng quan trọng đến chất lượng clinke Nhiệt độ 1300 – 14500C thời gian 20 – 30 phút cho chất lượng clinke tốt Nếu nhiệt độ cao thời gian lâu số khống bị phân hủy làm clinke có độ sít cao, tốn nhiều lượng, suất giảm Nếu nhiệt độ thấp thời gian ngắn chất lượng clinke giảm chứa nhiều CaO tự Ngồi chất lượng clịne cịn phụ thuộc vào: - Chế độ vận hành lò - Phương pháp sản xuất - Chế độ làm lạnh clinke - Loại nhiên liệu sử dụng Để tăng nhanh trình tạo khống alit nung nhanh với phụ gia khoáng tăng nhiệt độ nung 2.5 Quá trình gia cơng clinke thành xi măng Clinker khỏi lị nung có t = 100 - 2000C Phải gia cơng tiếp: ủ, nghiền, đóng bao Ủ clinker Clinker khỏi lò đưa vào kho ủ Ủ nhằm mục đích làm nguội clinker CaO tự có thời gian hút nước khơng khí để hydrat hố tạo thành Ca(OH2); làm dãn nở thể tích, gây nứt nẻ khối clinker giúp cho trình nghiền thuận lợi Thời gian ủ thường 10 - 15 ngày, Nghiền mịn Trong nghiền cho thêm phụ gia Đây khâu quan trọng Độ mịn cao cường độ xi măng lớn Xi măng P có MAC 400 sau nghiền dùng sàng loại (4900 lỗ/cm2) sàng lại - 10% sàng Trước nghiền đập sơ máy đập búa đến kích thước - mm Xi măng nghiền chứa vào xilô 1000 — 10.000 để đóng bao Thời gian đóng bao ngắn tốt tránh cho xi măng khỏi bị hút ẩm 2.6 Sơ đồ nguyên tắc sản xuất xi măng P Tuỳ thuộc vào điều kiện sản xuất, nguyên liệu, nhiên liệu, thiết bị số yếu tố khác để chọn phương pháp sản xuất ướt khơ, lị quay hay lò đứng Phương pháp ướt lò quay Phương pháp khơ lị quay 2.9 Sơ đồ ngun tắc sản xuất xi măng Pooclang theo phương pháp ướt 3 Hướng phát triển công nghiệp sản xuất xi măng a) Quan điểm phát triển: Ngành công nghiệp xi măng cần phát triển theo hướng bền vững, kết hợp phát triển công nghiệp sản xuất xi măng quản lý tài nguyên dài hạn Nhà nước thống quản lý khoáng sản làm xi măng toàn quốc theo quy hoạch, kế hoạch b) Về đầu tư: ưu tiên đầu tư dự án xi măng vùng có điều kiện thuận lợi nguyên liệu, có điều kiện phát triển cơng nghiệp, có điều kiện hạ tầng giao thông, gần thị trường tiêu thụ, dự án đầu tư mở rộng; dự án công suất lớn Nâng cấp, đại hóa cơng nghệ nhà máy xi măng cũ; dừng sản xuất nhà máy công nghệ lạc hậu, gây ô nhiễm môi trường Ưu tiên dự án đầu tư tỉnh Nam Trung phía Nam Có thể đầu tư số dự án phía Tây làm động lực phát triển kinh tế Vùng Hạn chế đầu tư dự án xi măng vùng khó khăn nguyên liệu, ảnh hướng đến di sản văn hóa, phát triển du lịch, an ninh, quốc phịng c) Về cơng nghệ, công suất: Sử dụng công nghệ tiên tiến với mức độ tự đồng hóa cao, tiết kiệm tối đa nguyên liệu, lượng sản xuất Kết hợp công nghệ sản xuất xi măng với việc xử lý sử dụng chất thải công nghiệp phế thải làm nguyên, nhiên liệu thay nhằm tiết kiệm tài nguyên, giảm ô nhiễm môi trường Không đầu tư dự án có dây chuyền cơng nghệ cơng suất nhỏ 3.000 clanhke/ngày Khuyến khích việc tái cấu ngành xi măng để hình thành tập đồn sản xuất xi măng công suất lớn, nâng cao suất sản xuất, cải tiến công nghệ, tái sử dụng phế thải làm nguyên, nhiên liệu thay thế, đa dạng hóa sản phẩm xi măng giải tốt vấn đề môi trường d) Mục tiêu phát triển: Phát triển xi măng Việt Nam trở thành ngành kinh tế, cơng nghiệp lớn, có cơng nghệ tiên tiến, bảo vệ tốt môi trường, cảnh quan thiên nhiên; sử dụng hiệu quả, tiết kiệm, đa dạng nguyên, nhiên liệu; sử dụng loại chất thải công nghiệp, phế thải xây dựng, phế thải sinh hoạt sản xuất xi măng; Đầu tư sản xuất xi măng có quy mơ công suất lớn, đủ đáp ứng nhu cầu xây dựng nội địa với số lượng lớn, đa dạng chủng loại sản phẩm với chất lượng cao, giá thành hạ, thân thiện mơi trường; phát triển hài hịa loại xi măng cho cơng trình biển đảo, xi măng mác cao cho cơng trình cần bê tơng mác cao, đường bê tông xi măng cao, xi măng bền môi trường xâm thực, chịu áp lực thẩm thấu lớn, xi măng đóng rắn nhanh loại xi măng đặc biệt khác e) Các tiêu kinh tế - kỹ thuật – môi trường cần đạt được: Về nguyên liệu: Nguồn nguyên liệu cho dự án xi măng phải xác định Quy hoạch thăm dị, khai thác sử dụng khống sản làm xi măng có trữ lượng đảm bảo đủ cho sản xuất liên tục 30 năm Sử dụng tiết kiệm hiệu nguồn nguyên liệu tự nhiên theo hướng: khai thác tận thu khoáng sản, khai thác âm, khai thác theo công nghệ khoan hầm; phục hồi môi trường, môi sinh đất đai sau kết thúc giai đoạn tồn hoạt động khống sản; xử lý nước thải theo tiêu chuẩn vệ sinh trước thải Tăng cường sử dụng chất thải công nghiệp, phế thải làm nguyên liệu, nhiên liệu thay để giảm việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên sản xuất xi măng Các tiêu kỹ thuật, môi trường: Các nhà máy xi măng, trạm nghiền xi măng đầu tư phải đáp ứng yêu cầu công nghệ với mức độ tự động hóa cao, khuyến khích cơng nghệ 4.0; chi phí nhân cơng, ngun liêu, lượng thấp, giảm phát thải môi trường Một số tiêu cụ thể: + Tiêu hao nhiệt năng: ≤ 730 Kcal/kg canhke + Tiêu hao điện năng: ≤ 90 Kwh/tấn xi măng + Nồng độ bụi phát thải nguồn: ≤ 20 mg/Nm3 Các dây chuyền sản xuất xi măng vận hành phải cải tạo để đến năm 2020 đảm bảo tiêu kỹ thuật, môi trường dự án đầu tư 100% dây chuyền sản xuất xi măng phải lắp đặt thiết bị quan trắc môi trường trực tuyến theo quy định pháp luật mơi trường 100% dây chuyền sản xuất xi măng có cơng suất lị nung ≥ 2.500 clanhke/ngày phải đầu tư trạm phát điện sử dụng nhiệt khí thải Tình hình sản xuất xi măng nước ta Nhận định tổng quát tình hình thị trường xi măng Việt Nam sau: Trong dài hạn, xi măng loại vật liệu xây dựng chủ yếu, cần thiết cho ngành Xây dựng Nhu cầu xi măng Việt Nam thời gian tới tăng hàng năm Do đặc điểm địa lý tự nhiên, hàng năm phải vận chuyển lượng lớn xi măng, clanhke từ phía Bắc vào phía Nam Nhiều nước giới có nhu cầu nhập xi măng nên cần thiết xuất xi măng  ... hịa loại xi măng cho cơng trình biển đảo, xi măng mác cao cho cơng trình cần bê tơng mác cao, đường bê tông xi măng cao, xi măng bền môi trường xâm thực, chịu áp lực thẩm thấu lớn, xi măng đóng... nhiều y C2S chất lượng xi măng giảm xuống Vì làm lạnh qua 6750C phải hạ nhiệt độ nhanh để bảo đảm chất lượng xi măng Một nguyên nhàn làm chất lượng xi măng lò đứng xi măng lò quay cơng đoạn (làm... sản xuất xi măng nước ta Nhận định tổng quát tình hình thị trường xi măng Việt Nam sau: Trong dài hạn, xi măng loại vật liệu xây dựng chủ yếu, cần thiết cho ngành Xây dựng Nhu cầu xi măng Việt