Đề tài: Quy trình công nghệ sản xuất xi măng

Nội dung của Đề tài Quy trình công nghệ sản xuất xi măng gồm có 5 phần, được trình bày như sau: nguyên liệu sản xuất xi măng; quá trình sản xuất clinker; quy trình sản xuất xi măng; tính chất của xi măng. Mời các bạn cùng tham khảo!

      I.L I M  Đ U:Ờ Ở Ầ

   Trong xã h i hi n nay, công cu c đô th  hóa và hi n đ i hóa ngày càngộ ệ ộ ị ệ ạ  tăng nhanh. Các thành ph  l n c a Vi t Nam nhố ớ ủ ệ ư: Hà N i, Tp H  Chí ộ ồMinh, C n Th , Đà N ng, Qu ng Ninh, ầ ơ ẵ ả  đang trong quá trình  phát  tri n d n đ n n n c  s  h  t ng v  nhà c a, kho hàng, bãi  b n  ngày ể ẫ ế ề ơ ở ạ ầ ề ử ếcàng được chú tr ng đ  có th  hòa  nh p v i c ng đ ng qu c t ọ ể ể ậ ớ ộ ồ ố ế

   Đ  có th  đáp  ng để ể ứ ược nhu c u c a t ng l p nhân dân trong s  phát ầ ủ ầ ớ ựtri n thì ngành công nghi p xi măng r t để ệ ấ ược chú tr ng, vì ngành công ọnghi p xi măng  còn đệ ược coi là ngành xây d ng c  b n.   nự ơ ả Ở ước ta, 

n n kinh t  và khoa h c k  thu t đang trên đà phát tri n phù h p v i sề ế ọ ỹ ậ ể ợ ớ ự phát tri n chung c a khu v c, v i chính sách m  c a Đ ng và Nhà ể ủ ự ớ ở ủ ả

nướ Đ tc ấ  nước ta đang thu hút v n đ u t  nố ầ ư ước ngoài ngày càng nhi u,ề  trong đó ph i k  đ n đ u t  vào công ngh  s n xu t xi măng trong ả ể ế ầ ư ệ ả ấ

nh ng năm g n đây.ữ ầ

V i đ  tài: “Quy trình công ngh  s n xu t xi măng” s  cho chúng ta ớ ề ệ ả ấ ẽ

hi u thêm v  thành ph n, ch t lể ề ầ ấ ượng c a xi măng dùng trong xây d ng ủ ự

mà h ng ngày chúng ta s  d ng.ằ ử ụ

PH N 2: QUÁ TRÌNH S N XU T CLINKERẦ Ả Ấ

2.1 Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt

2.2 Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khô 2.3 Lò đ ng nung clinker xi măngứ

PH N 3: QUY TRÌNH S N XU T XI MĂNGẦ Ả Ấ

3.1 Thuy t minh quy trình s n xu t xi măngế ả ấ

3.2 S  đ  s n xu t xi măngơ ồ ả ấ

Clinker là b n s n ph m trong quá trình s n xu t xi măng. Clinker đả ả ẩ ả ấ ượ ảc s n 

xu t b ng cách nung k t h p h n h p nguyên li u đá vôi, đ t sét và qu ng s t ấ ằ ế ợ ỗ ợ ệ ấ ặ ắ

v i thành ph n xác đ nh đã đớ ầ ị ược đ nh trị ước , Clinker có d ng c c s i nh  , ạ ụ ỏ ỏkích thước 10­50mm . 

Thành ph n hóa h c c a clinker:ầ ọ ủ

1.1.1 Thành ph n pha c a clinkerầ ủ

Nguyên li u đệ ược pha tr n theo t  l  xác đ nh r i đem nung   nhi t đ  ộ ỷ ệ ị ồ ở ệ ộcao kho ng 1450 – 1455 ° C nh m t o h p ch t ch a thành ph n pha c nả ằ ạ ợ ấ ứ ầ ầ  thi t (g m các lo i khoáng và pha th y tinh).ế ồ ạ ủ

 Các oxýt chính ph n  ng t o thành khoáng c n thi t. M t ph n nguyên ả ứ ạ ầ ế ộ ầ

li u không ph n  ng n m trong pha th y tinh ho c   d ng t  do. Ngoài ệ ả ứ ằ ủ ặ ở ạ ự

ra clinker còn ch a nh ng khoáng khác do t p ch t ph n  ng t o nên ứ ữ ạ ấ ả ứ ạtrong quá trình nung

Tên khoáng Công th c HH ứ Kí hi uệ Thành 

ph n%ầKhoáng 

th  v  trí c a SiO2. Khoáng C3S đế ị ủ ượ ạc t o thành   nhi t đ  l n h n 1250 ở ệ ộ ớ ơ

° C do s  tác d ng c a CaO v i kho ng C2S trong pha l ng nóng ch y vàự ụ ủ ớ ả ỏ ả  

b n v ng đ n 2065 ° C ( có tài li u nêu gi i h n nhi t đ  b n v ng c a ề ữ ế ệ ớ ạ ệ ộ ề ữ ủC3S t  1250 ° C : 1900 ° C ) . Alít có c u trúc d ng t m hình l c giác, ừ ấ ạ ấ ụmàu tr ng, có kh i lắ ố ượng riêng 3,15 ­ 3,25 g / cm3 , có kích thước 10­250 

um 

 Khi tác d ng v i nụ ớ ước , khoáng Alit th y hóa nhanh , t a nhi u nhi t , ủ ỏ ề ệ

t o thành các tinh th  d ng s i ( có công th c vi t t t là CSH(ạ ể ạ ợ ứ ế ắ ) , g i là ọTobermorit ) đan xen vào nhau t o cho đá xi măng có cạ ường đ  cao và ộphát tri n cể ường đ  nhanh . Đ ng th i nó cũng th i ra lộ ồ ờ ả ượng Ca (OH) 2, khá nhi u nên kém b n nề ề ước và nước ch a ion sunphat. ứ

b ) Khoáng Bêlít ( C2S ) : có c u trúc d ng tròn , phân b  xung quanh các ấ ạ ố

h t Alit . Belit là m t d ng th  hình c a khoáng C2S, t n t i trong clanhkcạ ộ ạ ủ ủ ồ ạ  khi làm ngu i nhanh. Trong quá trình nung clanhke, do ph n  ng c a CaO ộ ả ứ ủ

v i SiO2,   tr ng thái r n t o thành khoáng C2S   nhi t đ  600­ 1100°C. ớ ở ạ ắ ạ ở ệ ộKho ng C2S có 4 d ng khác nhau v  hình dáng c u trúc và các tính ch t ả ạ ề ấ ấ

g i là d ng thù hình, đó là ọ ạ ,  ’­ ,  ­ và  ­C2S. 

S  thay đ i tr ng thái c u trúc c a Belít khi tăng nhi t đ  t i xu t hi n ự ổ ạ ấ ủ ệ ộ ớ ấ ệpha l ng và khi làm ngu i t i nhi t đ  bình thỏ ộ ớ ệ ộ ường r t ph c t p và ph  ấ ứ ạ ụthu c vào nhi u yêu t  khác nhau . S  bi n đ i thì hình c a C2S trong quáộ ề ố ự ế ổ ủ  trình làm ngu i mô t  sau đây đã đ n gi n hóa r t nhi u, ộ ả ơ ả ấ ề

Khi làm ngu i clanhke , n u t c đ  làm ngu i ch m s  x y ra s  bi n đ iộ ế ố ộ ộ ậ ẽ ả ự ế ổ  thì hình thù d ng ạ ­ C2S sang d ng ạ ­ C2S kèm theo hi n tệ ượng clanhko 

b  t  thành b t vì có s  tăng th  tích . Nguyên nhân vì g­ C2S có kh i ị ả ộ ự ể ố

lượng riêng là 2,97 g / cm3 , nh  h n kh i lỏ ơ ố ượng riêng c a b­C2S là 3,28 gủ  / cm3 .  g ­ C2S không có tính k t dính   đi u ki n nhi t đ  và áp su t ế ở ề ệ ệ ộ ấ

thường , vì v y đ  tr nh hi n tậ ể ả ệ ượng tá clanhke do s  bi n đ i thì hình t  ự ế ổ ừb­C2S sang g ­ C2S   575 ° C , c n  n đ nh b ng cách đ a m t s  oxit ở ầ ổ ị ằ ư ộ ốkhác nh  P2O5 , BaO   vào m ng lư ạ ưở ấi c u trúc c a nó t o thành dung ủ ạ

d ch r n . ị ắ

Khi tác d ng v i nụ ớ ước, kho ng Belit th y hóa ch m, t a nhi t it và cũng ả ủ ậ ỏ ệ

t o thành các tinh th  d ng s i (có công th c vi t t t là CSH(b)  g i là ạ ể ạ ợ ứ ế ắ ọTobermort ) đan xen vào nhau t o cho đã xi măng có cạ ường đ  cao . T c ộ ố

đ  phát tri n cộ ể ường đ  c a kho ng Belit ch m h n kho ng Alit; ph i sau ộ ủ ả ậ ơ ả ả

1 năm đóng r n cắ ường đ  c a Belit m i b ng c a Alit,ộ ủ ớ ằ ủ

Belit th i ra lả ượng Ca (OH) 2, ít h n Alit nên nó t o cho đá xi măng có đ  ơ ạ ộ

b n ăn mòn r a trôi cao h n đá xi măng Alit.ề ử ơ

 c ) Khoáng canxi aluminat ( C3A ) : là ch t trung gian màu tr ng n m xen ấ ắ ằ

gi a các h t Alit và Belit cùng v i alumo ferit canxi ( C2AF ) . Trong thànhữ ạ ớ  

ph n c a C3A cũng ch a m t s  t p ch t nh  SiO2, Fe2O3, K2O, Na2O. ầ ủ ứ ộ ố ạ ấ ư

Aluminat canxi là khoáng quan trong cùng v i Alit t o ra cớ ạ ường đ  ban ộ

đ u c a đá xi măng. Xi măng ch a nhi u C3A t a nhi u nhi t khi đóng ầ ủ ứ ề ỏ ề ệ

r n, n u thi u ho c không có th ch cao đ  làm ch m s  đ ng k t thì xi ắ ế ế ặ ạ ể ậ ự ộ ếmăng s  b  đóng r n r t nhanh (không th  thi công đẽ ị ắ ấ ể ược). C3A có t  tr ngỷ ọ  3,04g/cm3, là khoáng d ng r n nhanh, cho cu ng đ  cao nh ng kém b n ạ ắ ờ ộ ư ềtrong môi trường sun phát

d ) Khoáng Canxi aluma ferit ( C4AF ) : cũng là ch t trung gian, có t  tr ngấ ỷ ọ  3,77g/cm3 , màu đen , n m xen gi a các h t Alit và Belit c ng v i kho ng ằ ữ ạ ủ ớ ảC3A, Khi nung clanhke , do ph n  ng c a CaO v i FeO3 , t o thành các ả ứ ủ ớ ạkhoáng nóng ch y   nhi t đ  th p ( 600­700 ° C ) nh  CaO.Fe2O3 ( CF ) ,ả ở ệ ộ ấ ư  C2F …Sau đó các kho ng này ti p t c phán  ng v i Al2O3 , t o thành cácả ế ụ ứ ớ ạ  khoáng Canxi alumo ferit có thành ph n thay đ i nh  C2F , C6A2F , C4AFầ ổ ư  , C6AF2 . Các kho ng này b  nóng ch y hoàn toàn   nhi t đ  1250 ° C và ả ị ả ở ệ ộ

tr  thành pha l ng cùng v i các khoáng Canxi aluminat , t o ra môi trở ỏ ớ ạ ườ  ngcho ph n  ng t o thành khoáng C3S , nên chúng thả ứ ạ ường được g i là ch t ọ ấtrung gian ho c pha l ng clanhke. ặ ỏ

Khi tác d ng v i nụ ớ ước, Canxi alumo ferit thu  hoá ch m, toà nhi t ít và ỷ ậ ệcho cường đ  th p. ộ ấ

e ) Các khoáng khác : 

Ngoài 4 kho ng chính   trên, trong clanhke còn ch a pha thu  tinh là ch t ả ở ứ ỷ ấ

l ng nóng chày b  đông đ c l i khi làm l nh clanhke. N u quá trình làm ỏ ị ặ ạ ạ ếngu i nhanh thì các khoáng C3A, C4AF, MgO (periclaz), CaOtd, v.v . ộ

không k p k t tinh đ  tách khôi pha l ng , khi đó pha thu  tinh s  nhi u . ị ế ể ỏ ỷ ẽ ề

Ngượ ạc l i, n u làm l nh ch m thì pha thu  tinh s  ít. Khi làm ngu i ế ạ ậ ỷ ẽ ộ

nhanh, các kho ng s  n m trong pha thu  tinh   d ng hoà tan nên có năng ả ẽ ằ ỷ ở ạ

lượng d  tr  l n làm cho clanhke r t ho t tính và s  t o cho đa xi măng ự ữ ớ ấ ạ ẽ ạ

có cường đ  ban đ u cao. Khi làm l nh ch m , các khoáng s  k t tinh ộ ầ ạ ậ ẽ ế

ho n ch nh, kích thả ỉ ướ ớc l n nên đ  ho t tính v i nộ ạ ớ ướ ẽ ảc s  gi m , h n n a ơ ữMgO và CaO t  do s  k t tinh thành các tinh th  đ c l p , b  già hoa nên ự ẽ ế ể ộ ậ ị

d  gây ra s  phá hu  c u trúc c a đá xi măng, bê tông v  sau.ễ ự ỷ ấ ủ ề

­Là ph  gia cho thêm vào xi măng đ  kéo dài th i gian ninh k t, gi m t cụ ể ờ ế ả ố  

đ  đóng r n c a xi măng  ộ ắ ủ

­ Clinker khi nghi n m n đóng r n r t nhanh, do ph n  ng C3A v i nề ị ắ ấ ả ứ ớ ướ  c

x y ra r t nhanh. Do đó ph i gi m t c đ  đóng r n c a clinker b ngả ấ ả ả ố ộ ắ ủ ằ  

th ch cao. Khi có m t th ch cao quá trình đóng r n x y ra ph n  ng ạ ặ ạ ắ ả ả ứ

C3A + CaSO4.2H2O + 26H2O = 6CaO.A12O3.3SO3.3H2O  C3A + CaSO4.2H2O + 26H2O = 3CaO.Al2O3.3SO3.3H2O  

 Khi t o h n h p v a, bao quanh th ch cao lúc đ u là C3A.CaSO4.3H2Oạ ỗ ợ ữ ạ ầ  

x p, hình kim. Ion SO4 (2+), ti p t c  đi  qua l  x p ra môi  trố ế ụ ỗ ố ường. SO4(2­), bao quanh C3A t o thành l p C3A.CaSO4.12H2O xít đ t già b nạ ớ ặ ề  , ngăn c n không cho ion Al3+ thoát ra ngoài , vì v y mà quá trình ph nả ậ ả  

ng ch m l i và th i gian ninh k t kéo dài. 

­Hàm lượng thông thường 3­6 % 

N u cho quá nhi u th ch cao , n ng đ  SO4(2­) cao , t o nên môi trế ề ạ ồ ộ ạ ườ  ngbão hòa nhanh C3A.CaSO4.12H2O thành C3A.CaSO4.31H2O có c u trúcấ  

x p , làm tăng t c  đ  dính ố ố ộ ướt , quá trình t o hydrosunfua aluminatạ  nhanh , làm tăng t c đ  ninh k t . ố ộ ế

N u cho ít th ch cao, n ng đ  SO4(2­) ít , làm Al(3+) ti p t c thoát raế ạ ồ ộ ế ụ  môi trường tăng qu  trình đóng r n.ả ắ

1.3 Đá vôi : 

CaCO chi m kho ng 60 ­ 97 % .ế ả

Tác d ng c a đá vôi trong nghi n xi măng ụ ủ ề

­ Là ch t c ng , giòn , d  nghi n đ i v i h  nghi n đ ng . ấ ứ ể ề ố ớ ệ ề ứ

­ D  t o ra nh ng h t có kích thể ạ ữ ạ ước nh  t  5­10mm Rate 45 tăng ;ỏ ừ  Blaine tăng 

­ T o đ  d o cho h  xi măng . Cạ ộ ẻ ồ ường đ  ban đ u khi đóng r n ộ ầ ắ

­ Tăng hi u xu t kinh t  vì giá thành th p ệ ấ ế ấ

­ Tuy nhiên làm gi m cả ường đ  c a ximăng vì b n ch t đá vôiộ ủ ả ấ  không t o cạ ường đ  cho xi măng . ộ

1.4 Ph  gia (Pouzzolane)ụ

 Là v t li u Silic ho c Silic và Alumin. C u t o t  nhiên thành ph n chậ ệ ặ ấ ạ ự ầ ủ 

y u là silic ho t tính. ế ạ

Ph  gia càng t t m c đ  ho t t nh ( kh  năng hút v i ) càng cao. ụ ố ứ ộ ạ ỉ ả ộ

Pouzzolane thu c nhóm ph  gia ho t tính ( th y l c ) làm tăng m t đ  vàộ ụ ạ ủ ự ậ ộ  

cường đ  c a xi măng trong môi trộ ủ ường nước . 

Đ ng th i giúp tăng s n lồ ờ ả ượng, h  giá thành s n ph m , ạ ả ẩ

Thành ph n chính là các khoáng ho t tính nhôm alumo silicat. T  b n thânầ ạ ự ả  không có tinh th y l c . Trong môi trủ ự ường đi n ly có Ca(OH)2 , t  ph n  ngệ ừ ả ứ  hydrat clinker , chúng có kh  năng t o kho ng hydrosilicat canxi CSH ho cả ạ ả ặ  hydrosilicat alumin CAH có tính th y l c . Đ  ho t tính càng l n khi hàm lủ ự ộ ạ ớ ượ  ngoxyt silic và đ nh hình càng cao . ị

•  nh hẢ ưởng đ n ch t lế ấ ượng :

 ­ Cường đ  xi măng ban đ u phát tri n ch m ộ ầ ể ậ

­ Cường đ  sau phát tri n cao , b n trong môi trộ ể ề ường th y hóaủ

­ S  d ng nh m tăng kh  năng b n nử ụ ằ ả ề ước và h  giá thành ( Đ i v i Xá CNạ ố ớ  làm m t  n đ nh đ  s t c a bê Tông ) .Trong X  CN không s  d ng Ph  gia .ấ ổ ị ộ ụ ủ ả ử ụ ụ

a   v i m t ph ng ngang a = 3 ­ 50 , t  l  gi a L/D = 30 ­ 40 l n . Lò quay ở ớ ặ ẳ ỉ ệ ữ ầ

phương pháp ướt thường có các lo i sau : D x L= 3 x 100m ; 3,6 x 120m ; 4 x ạ150m , 5x 185m ; 7 x 270m . Lò có kích thước khác nhau , s  có năng su t khác ẽ ấnhau . Tòan b  chi u dài là độ ề ược đ t trên h  th ng b  đ  c  con lăn và đ t trên ặ ệ ố ệ ỡ ỏ ặcác tr  lò b ng bê tông . ụ ằ

Lò quay làm vi c theo nguyên t c ngệ ắ ược chi u , ph i li u vào đ u cao ề ố ệ ầ( đ u l nh ) c a lò , clinker ra đ u th p ( đ u nóng ) c a lò , nhiên li u và khôngầ ạ ủ ầ ấ ầ ủ ệ  khí đi vào đ u th p c a lò , quá trình ch y và s  trao đ i nhi t x y ra theo chi uầ ấ ủ ả ự ổ ệ ả ề  dài c a lò , cu i cùng khí th i đủ ố ả ược đi ra phía đ u cao c a l  . Nguyên , nhiên ầ ủ ỏ

li u đi ngệ ược chi u nhau , k t qu  nguyên li u đề ế ả ệ ược đ t nóng t  nhi t đ  ố ừ ệ ộ

thường đ n nhi t đ  k t kh i , còn khí nóng có nhi t đ  gi m d n theo chi u ế ệ ộ ế ố ệ ộ ả ầ ềdài lò ra  ng khói , nhi t đ  khí th i kh ang 200 ­ 3000C . ố ệ ộ ả ỏ

Đ  tăng hi u qu  trao đ i nhi t trong lò ngể ệ ả ổ ệ ười ta thưỏng b  trí các thi t ố ế

b  trao đ i nhi t bên trong lò nh  : xích trao đ i nhi t , các t m kim lo i trao đ i ị ổ ệ ư ổ ệ ấ ạ ổnhi t   các dôn nh  dôn s y , dôn đ t nóng , dôn phân h y , ph  bi n là xích ệ ở ư ấ ố ủ ổ ếtrao đ i nhi t . ổ ệ

2.2 Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khô . 

Lò quay nung clinker xi măng theo phương pháp khô v  c u t o thân lò và ề ấ ạnguyên t c làm vi c ngắ ệ ược chi u nh  lò quay phề ư ương pháp ướt . Tuy nhiên cũng có nh ng đi m khác nhau : kích thữ ể ước lò r t ng n so v i lò phấ ắ ớ ương pháp 

t , t  l  L/D= 15 ­ 17 l n , ph  bi n là lo i lò có kích th c : D x L = 3,5 x 

50m ; 4 x 60m ; 5 x 75m 

B t ph i li u t  k t ch a có W = 0,5 ­ 1 % vào h  th ng xyclon trao đ i ộ ố ệ ừ ế ư ệ ố ổnhi t nh  vít t i chuy n v n , khí nóng t  trong l  đi vào bu ng kh i n i lên ệ ờ ả ệ ậ ừ ỗ ồ ỏ ổxylon , v t li u và dòng khí quy n chuy n đ ng ngậ ệ ể ể ộ ược chi u nhau , do tác d ng ề ụ

c a dòng khí v t li u trong xyclon luôn luôn   tr ng thái l  l ng , vì v y s  ti pủ ậ ệ ở ạ ơ ữ ậ ự ế  xúc gi a dòng khí và v t li u t t h n , quá trình trao đ i nhi t gi a khí và v t ữ ậ ệ ố ơ ổ ệ ữ ậ

li u t t h n . H  th ng xyclon trao đ i nhi t đ t phía đ u cao c a lò , có th  là ệ ố ơ ệ ố ổ ệ ặ ầ ủ ểxyclon 3 b c , 4 b c ho c nhi u b c .   m i b c xyclor v t li u và dòng khí có ậ ậ ặ ề ậ Ở ỗ ậ ậ ệnhi t đ  xác đ nh , nhi t đ  v t li u đệ ộ ị ệ ộ ậ ệ ược tăng d n t  trên xu ng dầ ừ ố ưới , nhi t ệ

đ  dòng khí gi m d n theo chiêu t  dộ ả ầ ừ ưới đi lên . K t qu  b t ph i li u v o đ u ế ả ộ ố ệ ả ầ

l  có nhi t đ  950 ­ 100000°C còn nhi t đ  khí th i ra là 300 ­ 3200 ° C , v t ở ệ ộ ệ ộ ả ậ

Lò đ ng c  khí hóa cao thứ ơ ường có thi t b  n p li u , tháo clinker hòan tòanế ị ạ ệ  

t  đ ng . B t ph i li u t  silo ch a vào thi t b  làm  m , t o viên , chuy n ự ộ ộ ố ệ ừ ứ ế ị ẩ ạ ể

xu ng thi t b  n p li u vào lò và quá trình nung luy n đố ế ị ạ ệ ệ ược ti n hành trong lò ế

đ ng tứ ương t  trong lo quay . ự

D a vào chi u cao lò , nhi t đ  nung mà phân chia lò đ ng thành 3 ho c 4 ự ề ệ ộ ứ ặdôn , ph  bi n h n là 3 dôn : dôn s y , dôn nung và dôn làm l nh . ổ ế ơ ấ ạ

Quá trình hóa lý x y ra khi nung clinker : ả

        Đ  thu để ược clinker xi măng có thành ph n khoáng mong mu n , c n ầ ố ầ

ph i ch  t o b t ph i li u có đ  thành ph n hóa h c . Ph i li u t  khi vào lò t iả ế ạ ộ ố ệ ủ ầ ọ ố ệ ừ ớ  khi ra lò ( tr i qua quá trình tăng nhi t đ  t  nhi t đ  bình thả ệ ộ ừ ệ ộ ường t i khi đ t ớ ạnhi t đ  k t kh i , r i sau đó ngu i d n t i nhi t đ  bình thệ ộ ế ố ồ ộ ẫ ớ ệ ộ ường ) có nhi u ề

bi n đ i hóa lý ph c t p qua nhi u giai đo n . Có th  chia các giai đo n ph n ế ổ ứ ạ ề ạ ể ạ ả

ng m t cách t ng đ i nh  sau : 

a . Giai đo n nung nóng và s y khô ph i li u ạ ấ ố ệ

      Khi nhi t đ  c a ph i li u đệ ộ ủ ố ệ ược nâng dân t  nhi t bình thử ệ ưởng t i ớkho ng 250 ­ 300 ° C là quá trình kh  nả ử ước lý h c , nung nóng ph i li u và lúc ọ ố ệnày có th  x y ra m t vài lo i ph n  ng hóa h c nh ng không  nh hể ả ộ ạ ả ứ ọ ư ả ưởng l n ớ

t i quá trình t o kho ng clinker sau này . ớ ạ ả

Trong công ngh  s n xu t clinker b ng lò quay phệ ả ấ ằ ương pháp khô có h  ệ

th ng tháp trao đ i nhi t cyclon , giai đo n này x y ra   cyclon c p I , t i đó b tố ổ ệ ạ ả ở ấ ạ ộ  

ph i li u đố ệ ược tr n l n v i dòng khí nóng có nhi t đ  450­ 500C t  dộ ẫ ớ ệ ộ ừ ưới đi lên 

và truy n nhi t cho b t ph i li u . Sau đó b t ph i li u nóng đề ệ ộ ố ệ ộ ố ệ ược tách ra kh i ỏdòng khí ( nh  l c ly tâm ) và ch y xu ng cyclon c p II . ờ ự ả ố ấ

b . Giai đo n phân h y các khoáng sét ạ ủ

Khi nhi t đ  tăng d n , các lo i kho ng sét nh  caolinit , montmorilonit , ệ ộ ầ ạ ả ưilit , v , v   trong đó ch  y u là cholinit ( Al203.2SiO2.2H2O ) s  b  phân h y . ủ ế ẽ ị ủNhi t đ  kh  Nệ ộ ử ướ ủc c a caolinit ch  y u ph  thu c vào c u trúc t  nhiên c a ủ ế ụ ộ ấ ự ủ

nó : caolinit c u trúc phân tán m n d  dàng khi nấ ị ễ ướ ởc   300 ­ 420 ° C , lo i ạ

caolinit tinh th  thô ph i nâng cao nhi t đ  t i 475­ 505 ° C . Nh ng s n ph m ể ả ệ ộ ớ ư ả ẩphân h y c a khoáng này và b n ch t c a chúng nh  th  nào thì các nhà nghiên ủ ủ ả ấ ủ ư ế

c u còn có nh ng ý ki n khác nhau . ứ ữ ế

PGS.TS . Bùi Văn Chén sau khi phân tích nh ng k t qu  nghiên c u c a ữ ế ả ứ ủnhi u đ  phân h y kho ng caolinit có th  ch p nh n đề ộ ủ ả ể ấ ậ ược nh  sau [ 10 ] , t c làư ứ  khi nhi t đ  lên đ n 500 ­ 600 ° C thi caolinit không c n nệ ộ ế ả ước k t tinh , chuy n ế ểsang meta caolinit ,n u tăng thêm nhi t đ  thì m t ph n phân h y thành d ng vô ế ệ ộ ộ ầ ủ ạ

đ nh hình Al2O3 và SiO2 có ho t tính.ị ạ

Trong công ngh  s n xu t clinker b ng lò quay phệ ả ấ ằ ương pháp khô , giai 

đo n này x y ra   cyclon c p II và c p III , t i đó b t ph i li u đạ ả ở ấ ấ ạ ộ ố ệ ược tr n l n ộ ẫ

v i dòng khí nóng có nhi t đ  500 – 900C t  dớ ệ ộ ừ ưới đi lên và truy n nhi t cho b t ề ệ ộ

li u . Quá trình này tệ ương t  nh    cyclon c p I , b t li u đự ư ở ấ ộ ệ ược năng nhi t d n ệ ầ

và x y ra các ph n  ng phân hu  khoáng sét và m t ph n kho ng cácbonat , ả ả ứ ỷ ộ ầ ả

được tách ra kh i dòng khí ( nh  l c ly tâm ) và ch y xu ng cyclon c p IV ho c ỏ ờ ự ả ố ấ ặvào thi t b  ti n nung ( precalciner ) . ế ị ề

c . Giai đo n phân h y cacbonat ạ ủ

Khi nung ph i li u xi măng , đá vôi ( thành ph n khoáng là canxi cacbonat ố ệ ầCaCO b  phân h y nhi t theo ph n  ng : ị ủ ệ ả ứ

CaCO3 = CaO + CO2  (600­9000 ° C)

Đây là ph n  ng d  th  thu n ngh ch , n u không ch  t t các đi u ki n , ả ứ ị ế ậ ị ế ế ố ề ệ

ph n  ng có th  x y ra hoàn toàn . ả ứ ể ả

Theo lý thuy t , CaCO3 b t đ u phân h y   600 ° C , m nh nh t   900C . ế ắ ầ ủ ở ạ ấ ởTrong th c đ  nhi t đ  b t đ u phân h y CaCO3 , trên 600 ° C nh ng r t ự ể ệ ộ ắ ầ ủ ư ấ

ch m , phân h y m nh   750­ 900°C và mãnh li t trên 900 ° C . ậ ủ ạ ở ệ

Ph n  ng phân h y Cacbonat b t đ u x y ra   nh ng trung tâm th  năng ,ả ứ ủ ắ ầ ả ở ữ ế  

đó là nh ng v  trí có khuy t t t c u trúc   trên c nh , trên m t và các góc t o nênữ ị ế ậ ấ ở ạ ặ ạ  

b  m t kho ng cacbonat ề ặ ả

M t s  y u t   nh hộ ố ế ố ả ưởng đ n t c đ  phân gi i c a CaCO3 là : ế ố ộ ả ủ

+ Nhi t đ  tăng cao , t c đ  ph n  ng nhanh . ệ ộ ố ộ ả ứ

+ Gi m áp l c riêng ph n CO , s  t o đi u ki n thu n l i cho phân h y ả ự ầ ẽ ạ ề ệ ậ ợ ủCaCO3

+ Kho ng canxit k t tinh thô , h t to , thì t c đ  phân gi i ch m và ngả ế ạ ố ộ ả ậ ược 

l i.ạ

Trong các lò quay phương pháp khô không có thi t b  precalciner , quá ế ịtrình này hưởng x y ra   cyclon c p IV và c p V , trả ở ố ấ ước khi b t li u độ ệ ược đ a ưvào lò quay .Tuy nhiên , do trong b t li u ch a ch  y u là cacbonat ( CaCO3) ộ ệ ứ ủ ếnên giai đo n phân hu  cacbonat là giai đo n ch m nh t . Do dó , sau khi ra khai ạ ỷ ạ ậ ấ

h  th ng thap trao đ i nhi t lệ ố ổ ệ ượng cacbonat b  phân h y thị ủ ường ch  m i đ t 40 ỉ ớ ạ

­50 % . Quá trình này ti p t c x y ra trong là quay v i t c đ  ch m h n vì khi ế ụ ả ớ ố ộ ậ ơ

đó b t li u không còn tr n l n v i dòng khí nóng   tr ng thái l  l ng nh  trong ộ ệ ộ ẫ ớ ở ạ ơ ử ư

h  th ng cyclon , đi u này d n đ n ph i kéo dài thân lò . ệ ố ề ẫ ế ả

Đ  tăng hi u su t phân hu  cacbonat   tr ng thái l  l ng nh m tăng năng ể ệ ấ ỷ ở ạ ơ ử ằ

su t và rút ng n chi u dài thân lò ngấ ắ ề ười ta đã ch  t o ra thi t b  precalciner . ế ạ ế ịTrong thi t b  precanciner , nhi t đ  đế ị ệ ộ ược nâng lên 1000 – 1100 ° C nh  h  ờ ệ

th ng vòi đ t v i kho ng 50 ­ 60 % nhiên li u nung clinker và   đó quá trình ố ố ớ ả ệ ởphân hu  cacbonat x y ra hoàn toàn . ỷ ả

d . Giai đo n ph n  ng   pha r n : ạ ả ứ ở ắ

Trong quá trình sét , đá vôi phân h y , các oxit m i sinh l p t c ph n  ng ủ ớ ậ ứ ả ứ

v i nhau hinh thành khoáng clinker . ớ

Trước h t là s  hình thành canxi aluminat ( CA )   nhi t đ  kho ng ế ự ở ệ ộ ả

700C , Sau đó CA k t h p v i CaO   900 ­ 1000 ° C đ  chuy n thành C5A 3, và ế ợ ớ ở ể ể

cu i cùng t o thành C3A   1200 ° C . ố ạ ở

S  t o thành ferit có nhi u ý ki n khác nhau , nh ng đa s  cho r ng   ự ạ ề ế ư ố ằ ởkho ng nhi t đ  trên 700 °C đã có ph n  ng gi a CaO và Fe2O3 , t o thành C2Fả ệ ộ ả ứ ữ ạ  , Sau đó k t h p thêm CaO và Al2O 3, hình thành C4AF . Nhi u công trình ế ợ ề

nghiên c u cho r ng các khoáng ferit t o thành m t dãy dung d ch r n ( C6A2F –ứ ằ ạ ộ ị ắ  C4AF­ C6AF2 , mà công th c khoáng đ i di n c a nó là C4AF ( tetracanxi ứ ạ ệ ủ

Giai đo n ph n  ng pha r n th c t  đã b t đ u ngay trong h  th ng trao ạ ả ứ ắ ự ế ắ ầ ệ ố

đ i nhi t cyclon , trong thi t b  preculcinh và ti p t c x y ra trong lò quay . ổ ệ ế ị ế ụ ả

e. Giai đo n ph n  ng t o khoáng C3S khi xu t hi n pha l ng : ạ ả ứ ạ ấ ệ ỏ

Ph n  ng gi a SiO2 , và CaO trả ứ ữ ước h t t o thành C2S r i sau đó k t h p ế ạ ồ ế ợ

ti p v i CaO m i sinh đ  chuy n thành C3S, là m t kho ng clinker chính t o ế ớ ớ ể ể ộ ả ạcho đá xi măng có cường đ  ban đ u cao và phát tri n cộ ầ ể ường đ  nhanh . ộ

Đi u ki n đ  ph n  ng C2S k t h p v i CaO thành CS là s  xu t hi n ề ệ ể ả ứ ế ợ ớ ự ấ ệ

c a pha l ng : S  xu t hi n pha l ng ( nhi t đ  b t đ u nóng ch y ­ đi m ủ ỏ ự ấ ệ ỏ ệ ộ ắ ầ ả ể

tecti ) x y ra càng s m trong h  ph n  ng có càng nhi u

Nh  v y , các cation Fe2+ và Mn2+ có tác d ng làm gi m đ  nh t nhi u ư ậ ụ ả ộ ớ ề

nh t . Vì th  trong ph i li u clinker xi măng poóc lăng n u thi u Fe2O3 , ngấ ế ố ệ ế ế ười 

ta ph i s  d ng ph  gia giàu s t đ  đi u ch nh . Trên th c t    Vi t Nam , ả ử ụ ụ ắ ể ề ỉ ự ế ở ệ

ngu n nguyên li u c a t t c  các nhà máy xi măng đ u thi u Fe2O3 , vì v y ồ ệ ủ ấ ả ề ế ậ

ph  gia giàu s t ( qu ng s t ho c xì pyrit , laterit ) là ph  gia không th  thi u ụ ắ ặ ắ ặ ụ ể ếtrong s n xu t clinker xi măng poóc lăng . ả ấ

Trong lò quay nung clinker xi măng , giai đo n ph n  ng pha l ng đ  t o ạ ả ứ ỏ ể ạkho ng C3S x y ra   nhi t đ  cao nh t ( 1350­ 1500 ° C ) và t i đó đả ả ở ệ ộ ấ ạ ược g i là ọzôn nung . Quá trình này c n kho ng th i gian t  25­ 30 phút đ  t t c  CaO ầ ả ờ ừ ể ấ ảtrong b t li u có th  liên k t h t thành C3S , vì v y zôn nung c a lò quay ộ ệ ể ế ế ậ ủ

thường có chi u dài kho ng 20­30 m . ề ả

f. Giai đo n làm ngu i clinker : ạ ộ

T c đ  làm ngu i clinker  nh hố ộ ộ ả ưởng r t l n t i hình thái c u trúc c a ấ ớ ớ ấ ủkho ng clinker và tính ch t c a clinker . ả ấ ủ

Đ  gi  để ữ ược các khoáng clinker đã t o thành khi nung   nhi t đ  k t kh iạ ở ệ ộ ế ố  thì vi c làm ngu i nhanh clinker là c n thi t đ  h n ch  s  phân h y các khoángệ ộ ầ ế ể ạ ế ự ủ  

đó , đ c bi t đ  ngăn c n s  bi n đ i thì hình c a C2S t  d ng b­ C2S sang ặ ệ ể ả ự ế ổ ủ ừ ạ

d ng g­ C2S. ạ

Khi làm ngu i nhanh , đ ng th i v i s  đ ng c ng đ t ng t c a pha th y ộ ồ ờ ớ ự ồ ứ ộ ộ ủ ủtinh , các tinh th  C3S s  k t tinh d ng h t m n làm tăng ho t tính c a chúng khiể ẽ ế ạ ạ ị ạ ủ  

th y hóa .ủ

Khi làm ngu i nhanh , clinker d  nghi n h n do có  ng su t n i l n . ộ ễ ề ơ ứ ấ ộ ớ

Giai đo n làm ngu i clinker x y ra ngay   cu i zôn nung chuy n sang zôn ạ ộ ả ở ố ểlàm ngu i , khi đó nhi t đ  c a clinker gi m nhanh t  1450 ° C xu ng 1100 ­ ộ ệ ộ ủ ả ừ ố

1200 ° C và được đ a ra kh i lò quay . Quá trình làm ngu i ti p theo đư ỏ ộ ế ược th c ự

hi n trong thi t b  làm ngu i . Trong công ngh  s n xu t clinker xi măng có các ệ ế ị ộ ệ ả ấ

d ng thi t b  làm ngu i khác nhau nh  làm ngu i ki u lò hành tinh , làm ngu i ạ ế ị ộ ư ộ ể ộ

ki u  ng quay và làm l nh ki u ghi trong đó thi t b  làm ngu i ki u ghi có hi u ể ố ạ ể ế ị ộ ể ệ

su t làm ngu i nhanh nh t .ấ ộ ấ

PH N 3: Ầ

         QUY TRÌNH S N XU T XI MĂNG  Ả Ấ  3.1Thuy t minh quy trình s n xu t xi măngế ả ấ

G m 6 giai đo n chính đ  s n xu t xi măng:ồ ạ ể ả ấ

• Tách chi t nguyên li u thôế ệ

• Nghi n, phân chia theo t  l , và tr n l nề ỉ ệ ộ ẫ

• Giai đo n trạ ước khi cho vào lò nung

• Giai đo n trong lòạ  nung

• Giai đo n làm mát và giai đo n nghi n hoàn ch nhạ ạ ề ỉ

• Đóng bao và v n chuy nậ ể

(Hình 1: S  đ  quy trình công ngh  s n xu t xi măng)ơ ồ ệ ả ấ

3.1.1 Công đo n s n xu t xi măng:ạ ả ấ

Giai đo n 1: Tách chi t nguyên li u thôạ ế ệ

  S n xu t xi măng s  s  d ng các nguyên li u thô:ả ấ ẽ ử ụ ệ  canxi, silic, s t và ắnhôm. Nh ng thành ph n này l y trong đá vôi, đ t sét vàữ ầ ấ ấ  cát. Xi măng có 

h n h p cát và đ t sét v i t  l  nh  Và đỗ ợ ấ ớ ỉ ệ ỏ ương nhiên trong cát và đ t sét ấthì có th  đáp  ng nhu c u v  silic, s t và nhôm.ể ứ ầ ề ắ

   Đá vôi: Đá vôi được khai thác b ng phằ ương pháp khoan n , c t t ng ổ ắ ầtheo đúng quy đ nh và quy ho ch khai thác, sau đó đá vôi đị ạ ược xúc và 

v n chuy n t i máy đ p búa b ng các thi t b  v n chuy n có tr ng t i ậ ể ớ ậ ằ ế ị ậ ể ọ ả

l n, t i đây đá vôi đớ ạ ược đ p nh  thành đá dăm và v n chuy n b ng ậ ỏ ậ ể ằ

băng t i v  kho đ ng nh t s  b  r i thành 2 đ ng riêng bi t.ả ề ồ ấ ơ ộ ả ố ệ

 

(Hình 2: đá vôi)

   Đá sét: Đá sét được khai thác b ng phằ ương pháp cày  i ho c khoan nủ ặ ổ 

mìn và b c xúc v n chuy n b ng các thi t b  v n t i có tr ng t i l n vố ậ ể ằ ế ị ậ ả ọ ả ớ ề 

máy đ p búa. Đá sét đậ ược đ p b ng máy đ p búa xu ng kích thậ ằ ậ ố ước 75 

mm (đ p l n 1) và đ p b ng máy cán tr c xu ng kích thậ ầ ậ ằ ụ ố ước 25 mm 

(đ p l n 2). Sau đ p đá sét đậ ầ ậ ược v n chuy n v  r i thành 2 đ ng riêng ậ ể ề ả ố

bi t trong kho đ ng nh t s  b , m i đ ng kho ng 6.600 t n.ệ ồ ấ ơ ộ ỗ ố ả ấ