I. CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU
SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 39
Khai thác đá vơi ( nổ mìn, cắt tầng) (d<1000mm) Xe ben Bunker chứa Xe xúc Máy đập búa va đập phản hồi Đá vôi đầu ra d < 25 Máy cán trục Băng tải có mái
che Máy xúc nhiều
gầu Mỏ đất sét Xe ủi
PGNAA
Kho chung (kho trịn)
Kho dài
Tiếp liệu băng Băng tải chung
Máy sấy nghiền đứng (sấy nghiền liên
hợp) Khí thải lò nung Tháp điều hòa Hệ van 2 chiều Quặng sắt Xe tải Bunke trung gian
Tiếp liệu băng
Băng tải
Máy sấy nghiền đứng Cylon thu hồi
Cylon trao đổi nhiệt Calciner Vít tải Kho than Băng tải Máy xúc gầu ngặm
Phểu trung gian
Gầu nâng Silo bột phối
liệu Xà lan than
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Huỳnh Thị Hạnh
II. NUNG PHỐI LIỆU TẠO CLINKER
SVTH: Nguyễn Hải Trung Sơn – 1512839 Trang 41 Khí thải Nhiệt
Kho
Gió 1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. Huỳnh Thị Hạnh
III. THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ
a. Khai thác nguyên liệu a.1 Đá vôi
Trước khi khai thác phải tiến hành khảo sát địa chất, xác định thành phần hóa học và chủng loại đá, quy hoạch vùng khai thác và xác định trữ lượng đá vôi trong mỏ. Để khai thác đá vôi, đầu tiên dùng máy ủi và máy xúc để tách lớp hữu cơ và lớp đất sét phía trên mặt, sau đó dùng phương pháp nổ mìn để khai thác theo từng lớp từ trên xuống dưới hết lớp này tới lớp khác, mỗi lớp cao từ 10-15m rộng vừa đủ quay đầu xe. Đá vơi sau khi nổ mìn nếu có kích thước lớn hơn 1000mm sẽ được nổ mìn tiếp hoặc dùng búa đập thủy lực để giảm kích thước đá, sau đó được xe múc xúc lên xe ben chở về khu vực máy đập búa va đập phản hồi. Sau khi được máy đập nhỏ ra tới kích thước dưới 25mm sẽ được đưa qua bunke, sau đó được cân băng rồi đổ vào băng tải chung cùng với đất sét đi vào máy phân tích thành phần hóa PGNAA rồi được đưa vào kho chứa chung.
a.2 Đất sét
Quạt Ơng khói Lọc bụi tay áo
Sau khi đã loại bỏ lớp hữu cơ bên trên, đất sét được khai thác bằng máy xúc nhiều gầu nhằm đảm bảo mức độ đồng nhất của đất sét, sau đó được băng tải có mái che vận chuyển về nhà máy cho vào máy cán trục để làm tơi đất sét rồi đi vào bunke, sau đó được cân băng định lượng rồi đổ vào băng tải chung cùng với đá vơi đi qua thiết bị phân tích PGNAA rồi vào kho chung.
b. Nghiền nguyên liệu thành bột phối liệu
Đá vôi và đất sét sau khi tiến hành đập nhỏ ra thì được băng tải chung vận chuyển vào kho chung. Trước khi đi vào kho chung, đá vôi và đất sét phải đi qua thiết bị phân tích thành phần hóa PGNAA, sau đó phối liệu được rải đổ vào kho chung. Phối liệu được rút ra theo từng mặt cắt bằng thiết bị cào. Kho chung được xem là một giải phát giúp tăng sự đồng nhất cho phối liệu bằng cách kết hợp nhiều cơng nghệ như phân tích nhanh thành phần hóa, phương pháp rải đổ, rút liệu.
Quặng sắt sau khi được xe ben chở về thì được rải đổ trong kho dài. Quặng sắt sau đó được xe ủi đổ vào băng tải rồi cho vào bunke, sau đó đi qua cân băng rồi vào băng tải chung đi vào máy nghiền.
Đá vôi, đất sét và quặng sắt được đưa vào băng tải chung, sau đó được đưa vào máy sấy nghiền đứng liên hợp. Gió nóng hệ lị nung đi qua van hai chiều rồi đi vào máy nghiền. Bột liệu trong máy nghiền được gió nóng(sấy) thổi lên thiết bị phân ly liên tục, hạt nào đạt kích thước sẽ đi qua cịn hạt nào khơng đạt kích thước sẽ được đưa trở lại bàn nghiền. Để điều chỉnh kích thước hạt liệu ta sẽ điều chỉnh độ nghiên của cánh phân ly.
Sau khi đi ra khỏi máy nghiền bột liệu được thu hồi bằng hệ cylon thu hồi, thiết bị cylon này có một đầu vơ và hai đầu ra, bột liệu được thu hồi sẽ đi qua máng trượt khí động rồi vào gầu nâng đưa vô silo bột liệu. Dịng khí thốt ra được đưa vào lọc bụi điện, bụi được thu hồi bằng lọc bụi điện sẽ được đưa vào máng trượt khí động rồi đi vào gầu nâng, cịn khí sau khi được lọc đi qua quạt rồi thốt ra ngồi qua ống khói.
Bột phối liệu sẽ được đồng nhất trước khi đi vào lò nung tại silo.
c. Nung phối liệu tạo clinker
Than được chở về bằng xe tải và cho vào kho chứa than. Than sau đó được đưa vào máy sấy nghiền than. Nhiệt sấy than được lấy từ cuối dàn làm lạnh clinker. Sau khi đạt yêu cầu về độ mịn và độ ẩm than được thu hồi bằng cylon rồi đưa vào silo than. -Bột liệu từ silo chứa được gầu nâng vận chuyển lên vít tải rồi đi vào hệ cylon trao dổi nhiệt. Tại hệ cylon trao đổi nhiệt sẽ diễn ra các q trình hóa lý liên tục sau đây:
Tham khảo 11
- Cylon bậc 5 : Phối liệu được gầu xúc chuyển tới đổ vào ống giữa cylon bậc 5 và
cylon bậc 4. Khí nóng từ cylon bậc 4 ( 450 độ C) thổi từ dưới lên cuốn bột phối liệu vào theo phương tiếp tuyến với cylon bậc 5. Bột phối liệu ở trạng thái lơ lững nhận nhiệt từ khí nóng tăng nhiệt độ rất nhanh ( lên 250 độ C), các phản ứng lí hóa xảy ra làm khối lượng riêng của bột liệu thay đổi, đồng thời, hạt bột liệu chuyển chuyển động xoáy trong cylon liên tục va chạm với thành cylon, va chạm với nhau mất dần động năng, rơi xuống đáy cylon, theo ống dẫn rơi xuống dưới, tiếp tục quá trình ở cylon bậc 4. Quá trình chủ yếu trong cylon bậc 5 là sấy, bắt đầu làm nóng phối liệu.
- Cylon bậc 4 : Bột phối liệu từ cylon bậc 5 ( nhiệt độ 250 độ C) rơi xuống ống nối
giữa cylon bậc 4 và cylon bậc 3. Gặp dịng khí nóng từ cylon bậc 3 ( nhiệt độ khoảng 600 độ C) thổi từ dưới lên, phối liệu bị cuốn theo vào cylon bậc 4 theo phương tiếp tuyến. Hạt bột liệu có nhiệt độ tăng từ 250 độc C lên tới 450 độ C và rơi xuống ống dẫn khí thải giữa cylon bậc 3 và cylon bậc 2. Khí nóng giảm nhiệt độ từ 600 độ C xuống còn 450 độ C rồi đi vào cylon bậc 5. Q trình hóa lí chủ yếu trong cylon bậc 4 là sấy, mất nước hóa học của đất sét, các tạp chất hữu cơ bắt đầu cháy.
- Cylon bậc 3 : Bột phối liệu từ cylon bậc 4 ( nhiệt độ 450 độ C) rơi xuống ống nối
giữa cylon bậc 3 và cylon bậc 2. Gặp dịng khí nóng từ cylon bậc 2 ( nhiệt độ khoảng 750 độ C) thổi từ dưới lên, phối liệu bị cuốn theo vào cylon bậc 3 theo phương tiếp tuyến. Hạt bột liệu có nhiệt độ tăng từ 450 độc C lên tới 600 độ C và rơi xuống ống dẫn khí thải giữa cylon bậc 3 và cylon bậc 2. Khí nóng giảm nhiệt độ từ 750 độ C xuống cịn 600 độ C rồi đi vào cylon bậc 4. Q trình hóa lí chủ
này , cháy các tạp chất hữu cơ, bắt đầu q trình chuyển hóa từ FeS sang Fe2O3 của quặng pyrite,phân hủy MgCO3, bắt đầu quá trình phân hủy đá vôi.
- Cylon bậc 2 : Bột phối liệu từ cylon bậc 3 rơi xuống ống nối giữa hay cylon bậc 2
và cylon bậc 1 gặp khí nóng từ cylon bậc 1 thoát ra ( nhiệt độ 850 độ C), bị cuốn theo khí nóng đi vào cylon bậc 2 theo phương tiếp tuyến. Trong cylon bậc 2, nhiệt độ bột phối liệu tăng từ 600 độ C lên tới 750 độ C. Sau đó bột phối liệu được chia làm 2 phần:một phần sẽ đi vào phần trên Calciner và một phần sẽ được cho vào phần dưới của calciner. Q trình chính trong cylon bậc 2 là phân hủy hầu hết MgCO3 và tăng cường sự phân hủy CaCO3, CaCO3 phân hủy khá chậm tại đây. Tạp chất hữu cơ cũng sẽ được cháy nốt. Chuyển hóa hồn tồn quặng Pyrite
- Calciner : Bột liệu có nhiệt độ 750 độ C đi vào Calciner tại đây có 3 nguồn nhiệt.
Nguồn nhiệt thứ nhất được cung cấp từ khí cháy của buồng đốt phụ ở calciner từ trên xuống, nguồn nhiệt thứ hai ( gió 3) là từ thiết bị làm lạnh đi vào bên hông của calciner, và nguồn nhiệt thứ 3 đi từ đầu cao của lò vào Hai nguồn cung cấp nhiệt này làm cho hạt liệu chuyển động xoáy trong calciner và đi xuống ống dẫn đi vào cylone bậc 1. Tại đây đá vôi được phân hủy từ 90-95% giúp rút ngắn phần chiều dài lị quay để phân hủy đá vơi xuống. Nhiêt độ phân hủy đá vôi từ 900 đô C đến 1050 độ C
- Cylon bậc 1 : Bột phối liệu được thổi từ bộ calciner đi lên vào cylone bậc 1 có
nhiệt độ khoảng 1000 độ C. Tiếp tục q trình phân hủy đá vơi.
Bột liệu sau khi đi qua hệ cylon trao đổi nhiệt sẽ đi xuống phần lò quay. Dòng liệu đi xuống sẽ tiếp tục phân hủy đá vơi phần cịn lại. Sau đó đi vào vùng phản ứng pha rắn ( 1000 độ C tới 1250 độ C) ở đây các khống C3A, C4AF, C2S pha lỏng được hình thành. Dịng liệu tiếp tục chảy qua vùng kết khối (1250 độ C tới 1450 độ C) khoáng C2S và CaO hịa tan vào pha lỏng để tạo thành khống C3S. Hàm lượng khống C3S hình thành phụ thuộc vào :
- Thành phần hóa phối liệu - Hàm lượng pha lỏng
- Độ nhớt của pha lỏng ( độ nhớt giảm thì C3S tăng) - Thời gian lưu pha lỏng
Dịng Clinker sau đó đi vào khu vực làm nguội trong lị, tại đây khống C3S vẫn tiếp tục được hình thành, khống C3A và C4AF sẽ tái kết tinh vào nhau.
Clinker đi ra khỏi lò sẽ được làm lạnh nhanh từ 1300 độ C xuống 60-100 độ C. Tác dụng của dàn làm lạnh là :
- Ngăn C3S chuyển hóa thành C2S và CaO tự do ở 1250 độ C.
- Ngăn β-C2S chuyển hóa thành -C2S. -C2S sẽ tả ra và không tham gia vào phản ứng thủy hóa của xi măng
- MgO tự do sẽ kết tinh ở dạng tinh thể nhỏ. MgO sẽ phản ứng với nước dễ dàng hơn tránh hiện tượng đá xi măng bị nứt sau khi đóng rắn
- Giảm lượng C3A tự do. Khi này C3A sẽ kết tinh vào C4AF hình thành tinh thể lập phương có kích thước lớn, phản ứng chạm với nước và giảm tác động ăn mòn.
- Gây ra các vết nứt trên clinker, khiến Clinker dễ nghiền hơn
Clinker đi ra khỏi thiết bị làm lạnh có nhiệt độ khoảng 60-100 độ C, sẽ được băng tải xích cào lên đưa về kho chứa ủ clinker. Tại kho chứa clinker sẽ tiếp tục được làm nguội trong tối thiểu 14 ngày.
Kết luận: Từ dây chuyền cơng nghệ đã được định hình trước mà nhờ đó đề tài có thể
Chương 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT
I. MỤC ĐÍCH CỦA CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Từ cơng suất sản xuất clinker mong muốn của nhà máy (công suất thiết kế) và thành phần cấu tử của phối liệu ở trên xác định được lượng nguyên liệu và nhiên liệu cần dùng theo khối lượng (Tấn) – theo thể tích (m3) cho một năm, một tháng, một ngày, một ca, một giờ. Từ đó giúp chọn được số lượng, cơng suất của máy móc, thiết bị từ khâu khai thác đến thành phẩm , từ đó sử dụng máy móc thiết bị được hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
- Tính và chọn được số lượng, kích thước, hình dạng, mẫu mã các kho chứa, dự trữ nhiên liệu, nguyên liệu cũng như clinker thành phẩm.
- Phải xác định được chế độ làm việc rõ ràng của nhà máy để có thể tính được cân bằng vật chất.
II. CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY
* CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY a. Khâu hành chính
Làm việc theo thời gian hành chính của nhà nước 40h/tuần - Làm việc từ thứ 2 tới thứ 6, nghỉ các ngày lễ, tết
- Mỗi ngày làm một ca, mỗi ca dài 8 tiếng.
b.Khâu sản xuất
b.1 Giai đoạn khai thác
Khai thác đá vơi: 1 ca/ngày (mỗi ngày khoan nổ mìn một lần). Khai thác đất sét: 1 ca/ngày.
b.2 Giai đoạn gia công
Gia công đá vôi : 1 ca/ngày. Gia công đất sét : 1 ca/ngày.
b.3 Giai đoạn nghiền trộn phối liệu
Nghiền phối liệu: 3 ca/ngày.
b.4 Giai đoạn nung phối liệu tạo clinker
Khơng được phép tắt lị nhiều lần để đảm bảo tuổi thọ cho lị, cũng như tránh các chi phí phát xin trong việc dừng lị và tái khỏi động lị. Vì vậy để đảm bảo công suất nung luyện của nhà máy cần tiến hành 3 ca/ngày, 7 ngày/tuần.
Mỗi năm sẽ cho phép dừng lò 3 lần: - Đại tu : 30 ngày (thay gạch lót lị)
- Trung tu : 20 ngày ( kiểm tra độ dày gạch lót lị, kiểm tra lị) - Nghỉ tết: 15 ngày
Tổng số ngày làm việc trong một năm 365 – 30 – 20 - 15= 300 ngày.
Các thơng số chế độ nhằm phục vụ cho việc tính tốn cân bằng vật chất cho nhà máy. - Công suất của nhà máy: P= 1,2 triệu tấn clinker/ năm.
- Hao hụt 1% → Công suất thực tế của nhà máy: C1=C.(1+0.5%)=1,2x1,01=1,212 triệu tấn/ năm.
II.1 NUNG PHỐI LIỆU TẠO CLINKER a. Phối liệu: Hao hụt 0.5% - Độ ẩm phối liệu 0.5%
Lượng mất khi nung của phối liệu là : 34,67095%
Hệ số K = 100/(100 - MKN) = 100/(100 - 34,67095) = 1,530713
Lượng phối liệu trước khi nung có kể đến lượng MKN cần có trong 1 năm: PL = C1×K = 1,212.000 × 1,530713 = 1855224,156 T/năm Lượng phối liệu kể đến hao hụt cần có trong 1 năm:
PL1 = PL × (1 + 1%) = 1855224,156 × (1 + 0,01) = 1864500,277 T/năm Lượng phối liệu kể đến độ ẩm phối liệu cần có trong 1 năm:
PL2 = PL1 × (1 + W%) = 1864500,277 × (1 + 0,5%) = 1873822,778 T/năm
Lượng phối liệu cần có trong 1 tháng:
PL3 = PL2/12 = 1873822,778 /12 = 156151,898 T/tháng Lượng phối liệu cần có trong 1 ngày:
PL4 = PL2/300 = 1873822,778 /300 = 6246,076 T/ngày Lượng phối liệu cần có trong 1 ca:
PL5 = PL4/3 = 6246,076 /3 = 2082,025 T/ca Lượng phối liệu cần có trong 1 giờ:
PL6 = PL5/8 = 2082,025 /8 = 260,253 T/giờ Nhiên liệu đốt – Than đá:
- 1 tấn clinker cần 0,12 tấn than đá làm nhiên liệu nung (số liệu được tham khảo ở nhà máy xi măng Tiên Sơn Hà Tây và nhà máy xi măng Bình Phước: lần lượt là 123kg/tclk và 118 kg/tclk; vì vậy đề tài chọn 120kg/tclk ). Hao hụt 1% Lượng than dùng trong 1 năm kể đến hao hụt:
T = C1 × 0.12 × (1 + 1%) = 1212000 × 0,12 × 1,01 = 146894,4 T/năm
Lượng than dùng trong 1 tháng:
T1 = T/12 = 146894,4 /12 = 12241,2 T/tháng Lượng than dùng trong 1 ngày:
T2 = T/300 = 146894,4 /300 = 489,648 T/ngày Lượng than dùng trong 1 ca:
T3 = T2/3 = 489,648 /3 = 163,216 T/ca Lượng than dùng trong 1 giờ:
T4 = T3/8 = 163,216 /8 = 20,402 T/giờ
II.2 NGHIỀN PHỐI LIỆU
Hao hụt: 1 %
Tỉ lệ thành phần các cấu tử trong phối liệu: - Đá vôi: 77.5157 %
- Đất sét: 20.14383 % - Pyrite: 2.34047 %
Độ ẩm của phối liệu sau khi nghiền: W= 0.5% Độ ẩm của nguyên liệu trước khi nghiền:
- Đá vôi: 6% ( chứa trong kho chung nên độ ẩm đá vôi, đất sét bằng nhau) - Đất sét: 6%
- Pyrite: 8%
Đá vôi:
Lượng đá vơi sau khi nghiền trong 1 năm có kể đến hao hụt:
Đ = PL2 × 77.5157% × (1 +1%) = 1873822,778 × 77,5157 % × 1,01 = 1467031,912 T/năm
Lượng đá vôi trong một năm có kể đến thay đổi độ ẩm từ độ ẩm sau khi nghiền mịn sang độ ẩm trước khi nghiền:
Đ1 = Đ × (1 + Wđầu - Wsau) = 1467031,912 × (1 + 6% - 0,5%) = 1547718,667 T/năm
Lượng đá vôi cần cho 1 tháng:
Lượng đá vôi cần cho 1 ngày:
Đ3 = Đ1/300 = 1547718,667 /300 = 5159,062 T/ngày Lượng đá vôi cần cho 1 ca: