Cấu tử SiO Đá vôi Đất sét Than Clinker
Kiểm tra các hệ số và modul: Hệ số bão hịa vơi KH:
=
Hệ số modul alumin p:
Hệ số modul silicat n:
=
Nhận xét như sau:
- Hệ số KH = 0.88 nằm trong khoảng KH = 0.86 – 0.88 (Thỏa mãn). - Hệ số p = 1.14 thỏa với điều kiện p = 1.1 – 1.4
- Hệ số n = 2.61 không thỏa trong khoảng 2.2 – 2.6
- Ta thấy hệ số p đã cao hơn yêu cầu. vì vậy để giảm hệ số p xuống ta cần tăng lượng Fe2O3.
→ Bài toán bổ sung cấu tử Laterite để cung cấp thêm lượng Fe2O3 cho phối liệu.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH Cấu tử Đá vôi Đất sét Laterite Tro than
Thành phần hóa 3 cấu tử khi đã quy về 100% Cấu tử Đá vôi Đất sét Laterite Tro than
Hệ số chuyển đổi 3 cấu tử sau khi nung:
Đá ô : =
SVTH:VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Cứ 1 phần khối lượng cấu tử thứ 3 cần phối hợp với X0 phần khối lượng cấu tử thứ 1 và Y0 phần khối lượng cấu tử thứ 2, biểu thứ như sau: Phương trình như sau: X + Y + Z + q = 100 (8) C = XC1+YC2+ZC3 + (9) X+Y+Z+q F = XF+YF2+ZF3 + (10) X+Y+Z+q S = XS1+YS2+ZS3 + (11) X+Y+Z+q A = XA1+YA2+ZA3+ (12) X+Y+Z+q = − ( . + . ) (13) . = (14)
Thay các trị số của C, F, A, S ở phương trình [9, 10, 11, 12] vào phương trình hệ phương trình sẽ có: ++=− {++= + + = Trong đó: a1 = b1 = c1 = 1; d1 = 100 – q Đặt: a2 = (2.8S1KH + 1.65A1 + 0.35F1) – C1 =(2.8 7.13 0.88 + 1.65 0.99+ 0.35 0.71) – 87.09 = − 67.65 b2 = (2.8S2KH + 1.65A2 + 0.35F2) – C2 =(2.8 68.09 0.88 + 1.65 14.18 + 0.35 14.77) – 1.8 = 194.53 c2 = C3 – (2.8S3KH + 1.65A3 + 0.35F3) = 1.5 – (2.8 22.37 0.88 + 1.65 3.36 +0.35 65.88) = 82.04 d2 = C4 – (2.8S4KH + 1.65A4 + 0.35F4) q = 1.5 – (2.8 67.6 0.88 + 1.65 24.93 +0.35 4.79) = – 518.41
Khi đó:
a3 = n F1 – A1 = 1.1 0.71 – 0.99 = − 0.21 b3 = n F2 – A2= 1.1 14.77 – 14.18= 2.07 c3 = n F3 – A3 =1.1 65.88 – 3.36 = 69.1
d3 = [A4 – pF4] q = [24.93 – 1.1 4.79] 2.5 = 49.15 Thay vào phương trình (15):
+ + = . {− . + . + . = − . − . + . + . = . Giải hệ phương trình có: = . = . = .
Đổi phần trăm X, Y, Z nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung
= = − = − Đổi X0, Y0 ra phần trăm: % ấ ử : = 128.16 = = 82.52% 128.16 + 23.1 + 3.61 + 1 % cấu tử 2: y = Y0 100 X0+Y0+Z + 1 23.1 = % cấu tử 3: z = 0 SVTH:VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
= 128.16 + 23.1 + 3.61 + 1 =2.66%
Trên cơ sở thành phần phối liệu tính thành phần clinker là phối liệu đã nung.
Tiến hành nhân thành phối liệu với hệ số chuyển đổi sau khi nung K.
K =
Cấu tử SiO2 Đá vôi Đất sét Laterite Phối liệu Clinker
Kiểm tra các hệ số và modul:
- Hệ số bão hịa vơi KH:
KH = C− (1.65A + 0.35F) 2.8S = 65.1 − (1.65×4.63 + 0.35×4.21) 2.8×22.72 =0.87 p = Al2O3 = 4.63 =1.1 Fe2O3 4.21 Hệ số module silicate n: %SiO2 n = %(Al2O3+Fe2O3) 22.72 4.63 + 4.21 = 2.6 Nhận xét:
- Hệ số KH = 0.88 thỏa mãn với điều kiện xi măng PCsr40 - Hệ số p = 1.1 thỏa mãn với điều kiện xi măng PCsr40 - Hệ số n = 2.6 thỏa mãn với điều kiện xi măng PCsr40 → Vậy các hệ số đã thỏa mãn với các điều kiện yêu cầu.
- Thành phần khoáng
%C3S = 3.8 (3KH – 2) S = 3.8(3 0.87 – 2) 22.72 = 52.7% %C2S = 8.6 (1 – KH) S = 8.6(1 – 0.87) 22.72 = 25.45%
- Hàm lượng khống nóng chảy có thể tính theo cơng thức: %C4AF = 3.04 F = 3.04 4.21 = 12.8%
SVTH:VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
%C3A = 2.65 (A – 0.64F) = 2.65 (4.63 – 0.64 4.21) = 4.96% - Hàm lượng % CaSO4 tính như sau:
% CaSO4 = 1.7SO3 = 1.7 0.29 = 0.493% Lượng pha lỏng trong clinker:
L = 1.12C3A + 1.35C4AF = 1.12 4.96 + 1.35 12.8 = 25.02% Tít phối liệu:
T = 1.785CaO + 2.09MgO = 1.785 42.28 + 2.09 1.98 = 79.62%
Kết luận:
- Hệ số bão hịa vơi KH = 0.88 thỏa trong khoảng 0.86 – 0.88 của xi măng bền nước biển.
- Hệ số module silicate p = 1.1 thỏa trong khoảng 1.1 – 1.4 của xi măng bền sunfate.
- Thành phần khoáng C4AF = 12.8% thỏa trong khoảng 10 – 18%. - Thành phần C3A = 4.96% thỏa yêu cầu C3A < 4.96%.
- 2C3A + C4AF = 12.8 + 4.96 2 = 22.72% < 25% (thỏa).
- Lượng pha lỏng trong clinker L = 25.02% thoả yêu cầu L = 25 30%. - Tít phối liệu T = 79.62% thoả yêu cầu T = 75 80%.
CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT4.1. Tính tốn cân bằng vật chất 4.1. Tính tốn cân bằng vật chất
4.1.1. Mục đích cân bằng vật chất
- Xác dịnh lượng nguyên liệu tiêu hao trong quá trình sản xuất. - Xác định lượng nguyên liệu cần thiết và dự trữ trong quá trình sản xuất.
- Lựa chọn máy, thiết bị, thiết kế phân xưởng phù hợp với tất cả các khâu trong dây chuyền.
- Lập kế hoạch sản xuất cụ thể cho nhà máy.
4.1.2. Tính chọn lị nung
- Cơng suất thiết kế của nhà máy xi măng là: 1.5 triệu tấn / năm. - Dây chuyền cơng nghệ sản xuất lị quay 3 bệ, phương pháp khơ và có calciner. Có độ ẩm phối liệu w = 0.5 – 1%.
4.1.3. Chế độ làm việc của nhà máy
- Số ngày trong năm: 365 ngày - Số ngày duy tu, bảo dưỡng thiết bị:
+Đại tu: khoảng thời gian bảo trì bàn nghiền, bánh nghiền, tháp phun sương, lọc bụi,… Thời gian thực hiện 30 ngày.
+ Trung tu: công việc vừa phải như sửa chữa, bảo trì hệ thống điện, cơ khí,…
Thời gian thực hiện 20 ngày.
+ Tiểu tu: cơng việc nhỏ, ít tốn thời gian. Thời gian thực hiện: 15 ngày. Vậy, số ngày làm việc trong năm: 365 – 30 – 20 – 15 = 300 ngày.
- Khâu nghiền và nung clinker đòi hỏi máy làm việc liên tục, do đó chế độ làm việc của nhà máy cũng phải liên tục: một ngày làm việc 3 ca.
- Khâu khai thác nguyên liệu một ngày làm việc 2 ca. - Chia một ca làm việc 8 giờ.
4.1.4. Cân bằng vật chất khâu nung
-Năng suất của nhà máy: P = 1 500 000 tấn clinker / năm Hao hụt trong quá trình nung: 0.5%
Độ ẩm phối liệu trước khi vào lò: W = 0.5 – 1% (chọn W = 0.5%) Lượng MKN của phối liệu: 36.62%
Lượng phối liệu trước khi nung có tính đến lượng MKN: = = = . (tấn/năm)
− − . %
Lượng phối liệu kể đến hao hụt:
PL1 = PL (1 + 0.005) = 2366677.2 (1 + 0.005) = 2378510.6 (tấn/năm)
Lượng phối liệu kể đến độ ẩm:
PL2 = PL1 (1 + W) = 2378510.6 (1 + 0.005) = 2390403.1 (tấn/năm)
Lượng phối liệu cần cho sản xuất trong 1 tháng:
á
Lượng phối liệu cần cho sản xuất trong 1 ngày:
à =
Lượng phối liệu cần cho sản xuất trong 1 ca:
=
Lượng phối liệu cần cho sản xuất trong 1 giờ:
ờ =
Phối liệu Tấn
SVTH:VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
sấy nghiền là 2390403.1 tấn/năm.
- Hao hụt trong quá trình sấy nghiền: 0.5%
Bảng 4.2 Tỷ lệ các nguyên liệu
Nguyên liệu Tỉ lệ (%) Lượng phối liệu kể đến hao hụt:
PL3 = PL2 (1 + 0.005) = 2390403.1 (1 + 0.005) = 2402355.12 (tấn/năm)
Lượng nguyên liệu kể đến sự thay đổi độ ẩm từ sau khi sấy nghiền 0.5% đến trước khi sấy nghiền 6%:
X = PL3 x (1+ (WTSN – WSSN) Trong đó:
X: Lượng nguyên liệu có kể đến sự thay đổi độ ẩm (tấn/năm). x: Tỉ lệ phầm trăm nguyên liệu có trong phối liệu (%) WTSN: Độ ẩm nguyên liệu trước sấy nghiền (%)
WSSN: Độ ẩm phối liệu sau sấy nghiền (%)
Bảng 4.3 Lượng nguyên liệu kể đến sự thay đổi độ ẩm
Nguyên liệu Khối lượng
(tấn/năm)
Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 tháng:
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Bảng 4.4 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 tháng
Nguyên liệu Khối lượng
(tấn/năm)
Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 ngày:
Bảng 4.5 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 ngày
Nguyên liệu Khối lượng
(tấn/năm) Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 ca:
Bảng 4.6 Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 ca
Nguyên liệu Khối lượng
(tấn/ca) Lượng nguyên liệu cần cho sản xuất trong 1 giờ:
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Bảng 4.8 Tổng kết lượng nguyên liệu theo khối lượng
Nguyên liệu Đá vôi Đất sét Laterit
4.1.6. Cân bằng vật chất khâu thai khác nguyên liệu
- Độ ẩm các tự nhiên của nguyên liệu: Nguyên liệu
Độ ẩm (%)
- Lượng nguyên liệu cần khai thác trong một năm có kể đến hao hụt 0.5%:
X1 = X (1 + 0.005) Trong đó:
X1: Lượng nguyên liệu cần khai thác trong năm(tấn/năm)
X: Lượng nguyên liệu cần cho khâu sấy nghiền trong năm (tấn/năm)
Bảng 4.10 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong một năm tính đến hao hụt
Nguyên liệu Khối lượng
Trong đó:
X2: Lượng nguyên liệu cần khai thác trong một năm có kể đến sự thay đổi độ ẩm (tấn/năm).
WTN: Độ ẩm tự nhiên của nguyên liệu (%)
WTSN = 6%: Độ ẩm nguyên liệu trước sấy nghiền (%)
Bảng 4.11 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong một năm tính đến thay đổi độ ẩm
Nguyên liệu Khối lượng (tấn/năm)
Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 tháng:
Bảng 4.12 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 tháng
Nguyên liệu Khối lượng (tấn/tháng)
Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 ngày:
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Bảng 4.13 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 ngày
Nguyên liệu Khối lượng (tấn/ngày)
Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 ca:
=
Bảng 4.14 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 ca
Nguyên liệu Khối lượng (tấn/ca)
Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 giờ:
Bảng 4.15 Lượng nguyên liệu cần khai thác trong 1 giờ
Nguyên liệu Đá vôi Đất sét Laterite Nguyên liệu Đá vôi Đất sét Laterite
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
4.2. Tính tốn cân bằng vật chất cho lị nung4.2.1. Lượng vật chất vào lò 4.2.1. Lượng vật chất vào lò
4.2.1.1. Lượng nhiên liệu cần để nung 1kg clinker Gt = 0.096 (kg than/ kg clinker)
Lượng than tiêu tốn:
= × = (tấn than/ năm)
4.2.2. Lượng ngun liệu vào lị có kể đến lượng bụi đi ra khỏi lị
4.2.2.1. Lượng ngun liệu khơ
×
=
−
(kg/kg clinker) Trong đó:
Gtc là lượng nguyên liệu khô lý thuyết att là lượng tổn thất nguyên liệu theo bụi ra ngồi với phương pháp khơ ta chọn att = 1%
Vậy = . × − = . (kg/ kg clinker) 4.2.2.2. Lượng nguyên liệu ẩm cho vào lị = × (kg/ kg clinker)
−
Trong đó:
Gc là lượng ngun liệu khơ
Wc là độ ẩm của phối liệu (vì đây là phương pháp khô nên ta chọn độ ẩm là 1%)
Vậy = . × − = . (kg/ kg clinker) 4.2.2.3. Lượng khơng khí ẩm thực tế vào lị nung = × × (kg/ kg clinker) Trong đó:
rk là khối lượng riêng của khơng khí (rk = 1.293 kg/m3 khơng khí) La là lượng khơng khí ẩm thực tế (m3/ kg than)
L0k
là khối lượng khơng khí khơ lý thuyết (m3/ kg) L0 là lượng khơng khí ẩm lý thuyết (m3/ kg)
dkk là hàm ẩm của khơng khí ẩm (kg ẩm/ kg khơng khí khơ) Xác định hàm ẩm của khơng khí: . × × = − × (kg ẩm/ kg khơng khí khơ) Tra STQTTB tập 2- 101 ta có: Ttb = 25.7oC = 78 P = 745 mmHg P = 745×133.3 = 99308.5(N/ m2) Từ ttb = 25.7 (tra bảng 1.253 – trang 317 STQTTB tập 1) ở 25oC có p =23.8 (mmHg) = 3172.54 (N/m2) ở 26oC có p =25.2 (mmHg) = 3359.16 (N/m2)
vậy ở 25.7oC ta có p = 3301.841 (N/m2) bằng cách nội suy:
= . − . × . . × . × . = . (kg ẩm/ kg khơng khí khơ)
Lượng khơng khí khơ lý thuyết:
= . × + . × + . ×( − )
Với Clv; Slv; Olv là thành phần sử dụng của nhiên liệu than có C 78%, S 1%, O 1.3%
= . × + . × . + . ×( − . )= . (m3/ kg than)
Vậy = ( + . × . ) × . = . (m3/ kg than) = × = . × .= .(m3/ kg than)
Ta được = . × . × . = . (kg/ kg clinker) Tổng lượng vật chất vào lò:
Trang 73
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
∑ = + + = . + . + . = . (kg/ kg clinker)
4.2.3. Lượng vật chất ra khỏi lò
4.2.3.1. Lượng clinker ra khỏi lị nung: xét trên 1 kg 4.2.3.2. Lượng khí CO2 của phối liệu
Trong đó:
là lượng CO2 liên kết trong phối liệu (%)
=
=
từ 0.3 – 0.6 là mức độ phân hủy hoàn tồn cacbonat của bụi khơng thu hồi lại. Chọn = .
clinker)
=
4.2.3.3.
4.2.3.3.1. Ẩm lý học của phối liệu
Trang 74
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
, là khối lượng phân tử của các phần tử tương ứng là 2 phân tử nước và 1 phân tử oxit nhôm.
là phần trăm oxit nhơm có trong phối liệu 4.2.3.3.3. Lượng bụi của phối liệu bay ra = ( − ) × ( − × ) (kg/ kg clinker)
Với: từ 0.3 – 0.6 là mức độ phân hủy hồn tồn cacbonat của bụi khơng thu hồi lại. Chọn = .
= ( .− . ) × ( − . × . ) = . (kg/ kg clinker) 4.2.3.3.4. Lượng khí thải bay ra
= . × = . × = . (m3/ kg than) = . × + . × + . × × = .× . + .× . + .× .× . = .(m3/ kg than) = . × = . × = . = . × ( − ) × = . × ( . − ) = . = . × . + . × . = . Vậy: = + + + + = . (m3/ kg than) = × = . (kg/ kg than) = × = . (kg/ kg than) = × = . (kg/ kg than) = × = . (kg/ kg than) = × = . (kg/ kg than)
Lượng khí thải do nhiên liệu thốt ra:
=( + + + + )× = ( . + . + . + . + . ) × . = . (kg/ kg clinker) Trang 75 SVTH: VŨ QUỐC THỐNG NGUYỄN THÀNH LUÂN – 1812998
Tổng lượng vật chất ra khỏi lò:
∑ =+++++
∑ = + .+ .+ .+ .+ .= .
(kg/ kg clinker)
Sai số giữa lượng vật chất ra vào lò:
G ra − G vao 100 = 4.075 − 4.104 100 = 0.712% 5% (chấp nhận) Gra4.075 Trang 76 SVTH: VŨ QUỐC THỐNG NGUYỄN THÀNH LUÂN – 1812998
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
CHƯƠNG 5: THIẾT LẬP VÀ THUYẾT MINH DÂYCHUYỀN SẢN XUẤT CHUYỀN SẢN XUẤT
5.1.1. Khảo sát địa chất, xác định thành phần hóa học, trữ lượng mỏ
- Bao gồm mỏ đá vôi và mỏ đất sét.
- Đá vôi và đất sét được lấy mẫu thử ở mỏ và đem về thí nghiệm để xác định
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
tác thí nghiệm và tính tốn, đá vơi và đất sét thuộc xã Minh Tâm, huyện Hớn Quản, tỉnh Bình Phước đạt u cầu cơ lý. Vì vậy, có thể sử dụng mỏ đá
vơi, đất sét để sản xuất xi măng.
5.1.2. Khai thác và vận chuyển
- Đá vơi:
Hình 5.1 Cơng tác tại mỏ đá vơi
Đá vơi được khai thác bằng phương pháp nổ mìn được sử dụng rộng rãi khi khai thác các mỏ khống sản. Tuy rằng có nhiều ưu điểm như nhanh chóng, ít bị ảnh hưởng do thời tiết, khí hậu nhưng bên cạnh đó là tay nghề thợ có chun mơn cao, cơng tác an tồn tuyệt đối và có ảnh hưởng nếu khu dân cư xung quanh như nứt tường, ô nhiễm tiếng ồn. Đi cùng với cơng nghệ ngày nay, để giảm khí gây hại sau khi nổ cụ thể sử dụng thuốc nổ ANFO và nhũ tương thay cho thuốc nổ TNT. Trong khai thác đá vôi, đầu tiên phải san phẳng mặt bằng lớp bề mặt, loại bỏ cây cối sau đó dùng mìn nổ vi sai cắt tầng để khai thác.
Theo phương pháp này cơng trình mỏ được khai thác lần lượt từ trên xuống dưới, hết lớp này đến lớp khác. Đá vôi sau khi khai thác bằng phương pháp nổ mìn sẽ được xe ủi gom lại, đá có hai loại kích cỡ: d = 600 – 1000mm và d > 1000mm. Nếu đá có kích cỡ lớn hơn 1000mm thì được đập nhỏ bằng máy đập búa thủy lực để đá đạt kích cỡ d < 1000mm. Sau đó, dùng máy xúc gầu ngửa để lên xe ben chuyển về nhà máy đổ vào bunke chứa đá vôi.
-Đất sét:
+ Máy xúc nhiều gầu là biện pháp khai thác đất sét dành cho phương pháp khô. Đây là loại máy xúc liên tục nhờ có các gầu gắn vào xích vơ tận và roto, quy trình làm việc của máy: xúc, vận chuyển đổ nguyên liệu ở cao độ ngang
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
mức đặt máy, chỉ cần thay đổi vị trí giá mang gầu, máy xúc có năng xuất rất