- Vật liệu nghiền được máng dẫn liệu dẫn vào trung tâm bàn nghiền. Do tác động của thủy lực ly tâm sinh ra khi bàn nghiền quay, vật liệu nghiền sẽ chuyển động dần ra mép bàn nghiền và bị nghiền nát bởi các con lăn. Một vòng chặn bao quanh bàn nghiền có tác dụng dàn đều vật liệu nghiền thành một lớp trên rãnh nghiền. Vật liệu nghiền dần dần bị ép đẩy qua mép của vịng chặn thốt ra khỏi bàn nghiền. Tại đây vật liệu nghiền được dịng khí tạo ra bởi một quạt cuốn lên đưa tới máy phân ly đặt ngay ở phần trên của máy nghiền.
- Tại máy phân ly, vật liệu nghiền được phân loại, các hạt thơ rơi trở xuống bàn nghiền, hạt mịn theo dịng khí thốt ra khỏi máy nghiền và được tách khỏi dịng khí bằng thiết bị lắng, lọc.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
- Về cấu tạo, máy nghiền con lăn đứng đều có các bộ phận chủ yếu là vỏ máy nghiền, bàn nghiền, các con lăn nghiền, hộp giảm tốc và động cơ, hệ thống thủy lực, bộ phận nạp liệu, vành chắn, vòng kim phun và máy phân ly.
+Vỏ máy nghiền có tác dụng bao che các bộ phận bên trong máy nghiền và tồn khơng chịu lực tác động của áp lực nghiền cũng như tải trọng của bàn nghiền và các con lăn. Vỏ máy nghiền bao gồm phần thân hình trụ và phần trên hình cơn. Ở phần trên của vỏ máy được lắp máy phân ly và đường ống thốt khí thải
đưa sản phẩm nghiền ra ngồi. Ở phần thân hình trụ của vỏ máy có bố trí máng nạp liệu.
+Bàn nghiền: có tiết diện hình chữ Y, bề mặt bàn nghiền được lót bởi các tấm lót tạo thành hình đĩa. Các tấm lót được làm từ hợp kim chống mài mòn và được cố định xuống bàn nghiền bằng các bu lông. Bàn nghiền được đỡ bởi một bệ đỡ thuỷ
lực. Tải từ bàn nghiền được truyền tới ổ đỡ qua một màng dầu do một bơm cao áp cung cấp.
+Các con lăn nghiền của máy nghiền gồm ba con lăn nghiền hình trụ, phân bố đều trên bàn nghiền. Đầu con lăn phía trong được nối với một vấu trong tâm, đầu trục phía ngồi được nối với thanh giằng chống xoay tròn liên kết với bệ máy qua các đệm cao su. Các con lăn nghiền có cấu trúc rỗng để có thể giảm khối lượng. Các ổ trục hình cầu cố định bởi vịng đệm hình nón tránh được độ dơ và
tăng tốc tải. Những vịng đệm hình nón sẽ làm cho việc tháo dỡ các con lăn được dễ dàng. Các trụ con lăn được bịt kín cả hai đầu bằng giăng kép có tác dụng chống bụi thâm nhập và được làm kín bằng khí nén cung cấp từ quạt đặt ở ngoài thân máy nghiền. Bề mặt các con lăn tiếp xúc với bàn nghiền được lót các tấm lót chống mài mịn. Các tấm lót này có thể đảo ngược vị trí khi bị mịn q nhiều, do đó làm tăng đáng kể tuối thọ của tấm lót.
+Hệ thống thủy lực của máy nghiền con lăn là ba xi lanh thủy lực tạo nên áp lực nghiền, mỗi xi lanh sử dụng cho một con lăn để đảm bảo tái phân bố đều trên bàn nghiền. Mỗi xi lanh đều được trang bị một bình kích áp, gồm một túi cao su chứa đầy khí nito trong vỏ hộp bằng thép, mỗi con lăn có một địn ghi
với xi lanh thủy lực. Đòn ghi nằm bên ngoài của vỏ con lăn và được nối trực tiếp với đầu phía ngồi của trục con lăn, áp lực nghiền qua các đòn ghi tác dụng lên bàn nghiền và qua nó truyền xuống nền bê tơng.
Hệ thống thủy lực tạo ra áp lực nghiền được thiết kế cho phép nâng các con lăn lên khi máy bắt đầu vận hành, các con lăn chỉ hạ xuống khi bàn nghiền quay, nên tránh được ma sát và rung động mạnh do cấp liệu đột ngột hoặc những thay đổi không mong muốn khác ảnh hưởng tới sự vận hành bình thường của máy nghiền.
+Bộ phận nạp liệu có tác dụng cung cấp đều vật liệu nghiền vào bàn nghiền, một chức năng khác của bộ phận này đảm bảo kín khí, hạn chế khí giả thâm nhập vào máy nghiền. Bộ phận nạp liệu của máy nghiền gồm một van quay và máng nạp liệu. Van quay có khả năng giảm thiểu lượng khí giả lọt vào, đồng thời đảm bảo dòng liệu vào máy nghiền ồn.
+Vành chắn và vành kim phun khí: Bàn nghiền được bao quanh bởi vành chắn và vành kim phun. Vành chắn xung quanh bàn nghiền có tác dụng dàn đều vật liệu thành một lớp có chiều dày nhất định. Vành phun khí có tác dụng phân bố
dịng khí xung quanh mép bàn nghiền để cuốn vật liệu nghiền tràn ra từ vành chắn lên phân ly.
So sánh máy nghiền bi và máy nghiền đứng
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
Nhược điểm
Tại các công ty sản xuất clinker xi măng lớn ở Việt Nam đang sử dụng phổ biến hệ máy sấy nghiền đứng.
Vậy đề tài quyết định chọn hệ máy sấy nghiền đứng là phương pháp sản xuất cho nhà máy Clinker PCSR40 công suất 1.5 triệu tấn / năm.
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN PHỐI LIỆU3.1. Các hệ số tính tốn phối liệu 3.1. Các hệ số tính tốn phối liệu
3.1.1. Các hệ số và modul đặc trưng của clinker xi măng bền nước biển
Trong tính tốn phối liệu sản xuất clinker XMP bền nước biển, người sử dụng các hệ số và modul cơ bản (KH, Hm, p, n) được xác định trên cơ sở hàm lượng % các oxit chính trong clinker XMP bền nước biển để đánh giá chất lượng của clinker về: khả năng đóng rắn, tính chất cường độ, độ bền nước, khả năng nung luyện, khả năng nghiền mịn,… Ngồi ra, chất lượng clinker cịn phụ thuộc vào tính ổn định của quy trình cơng nghệ sản xuất.
- Modul thủy lực (Hm): là các yếu tố thủy lực, hàm lượng các yếu tố này tăng
lên tính bền nước của xi măng tăng XMP có chất lượng tốt khi modul thủy lực Hm 2. XMP có Hm < 1.7 hầu như xi măng khơng có cường độ cao. XMP có Hm = 2.4 và lớn hơn thì xi măng có cường độ cao và kém ổn định thể tích, nhiệt thủy hóa lớn, tính bền nước thấp.
- Modul silicat (n): là tỷ số giữa hàm lượng SiO2 với tổng hàm lượng các oxit (Al2O3 + Fe2O3). Ngồi ra, cịn đặc trưng lượng khống (C3S + C2S) được tạo thành so với khoáng C3A và C4AF. Đối với XMP bền nước biển có n = 2.2 – 2.6 - Modul alumin (p): đặc trưng tỷ số giữa hàm lượng %Al2O3 và %Fe2O3 trong clinker xi măng bền nước biển, tỷ số alumin có giá trị thường p = 0.7 – 1.4
- Hệ số bảo hịa vơi (KH): Là tỷ lệ giữa phần trọng lượng CaO thực tế còn lại
để tạo thành C3S, C2S sau khi đã tác dụng bảo hịa hồn tồn với các oxit Al2O3, Fe2O3 tạo thành C3A và C4AF và phần khối lượng CaO lý thuyết cần thiết để bảo hịa hồn tồn SiO2 tạo thành C3A.
+ Nếu hệ số KH càng lớn hàm lượng C3S trong clinker càng cao, cho xi măng có cường độ cao, đóng rắn nhanh nhưng khó nung luyện vì nhiệt độ kết khối cao. Còn khi hệ số KH nhỏ hàm lượng C3S trong clinker thấp, cho chất lượng xi măng thấp nhưng nhiệt độ kết khối thấp, clinker dễ nung luyện.
+ Đối với XMP bền nước biển có KH = 0.86 – 0.88
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
+ Hệ số p = 1.1 – 1.4
+ Hệ số KH: 0.86 – 0.88
3.1.2. Mục đích tính tốn
Mục đích của việc tính phối liệu để xác định tỉ lệ pha trộn giữa các cấu tử khi nung luyện để có clinker chất lượng theo đúng yêu cầu.
Các phương pháp tính tốn:
- Phương pháp toán học dựa vài hệ số cơ bản KH, n, p và thành phần hóa học của nguyên liệu (cơ sở tính phối liệu của phương pháp này là các hệ số cơ bản KH, n, p và thành phần hóa học của các cấu tử nguyên liệu đã được phân tích):
+ Phương pháp hiệu chỉnh + Phương pháp đồ thị
3.1.3. Ngun tắc tính tốn
- Chọn hệ số
+ Từ yêu cầu chất lượng clinker mà định ra các hệ số KH, n, và p. + Nếu phối liệu 2 cấu tử thì sử dụng một hệ số KH.
+ Nếu phối liệu 3 cấu tử thì sử dụng hai hệ số KH và n hoặc KH và p. + Nếu phối liệu 4 cấu tử thì sử dụng ba hệ số KH, n và p.
- Chọn các cấu tử phụ:
+ Nếu phối liệu 2 cấu tử ngun liệu chính đó là đất sét và đá vơi. +Nếu phối liệu 3 cấu tử ngồi đất sét và đá vơi cịn có thêm một nguyên liệu phụ nữa là laterite hay diatomite.
3.1.4. Các bước tính tốn
- Tro nhiên liệu:
+ Tro nhiên liệu lẫn vào clinker XMP phụ thuộc vào phương thức sản xuất, loại
lị, kích thước lị,…
-Sản xuất clinker xi măng theo phương pháp lị khơ quay
+ Loại lị nung khơng có thiết bị tận dụng nhiệt khí thải, tro lẩn vào clinker 30 – 40%.
- Loại có thiết bị tận dụng nhiệt khí thải, tro lẩn vào clinker là 100%. P×n
q =
Trong đó:
P là Lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng cho 1kg clinker (%) và được xác định theo công thức: =
QH: Nhiệt trị của than (kcal/kg)
Q1: Nhiệt lượng tiêu tốn để điều chế 1kg clinker, phụ thuộc vào phương pháp sản xuất. (750 – 1200 kcal/kg clinker)
A: Hàm lượng tro có trong nhiên liệu %.
n:là lượng tro lẫn vào clinker so với tổng hàm lượng tro có trong nhiên liệu, phụ thuộc vào loại lò, phương pháp sản xuất.
3.2. Tính tốn phối liệu cụ thể
3.2.1. Hệ 2 cấu tử có tro than: đất sét, đá vơi, than trước khi nung
Thành phần hóa của đá vơi, đất sét và than trước khi nung:
Bảng 3.1 Thành phần hóa của đá vơi, đất sét và than trước khi nung
Cấu tử Đá vôi Đất sét
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH Than 67.8 25 4.8 2 0 0.7 0 100 Hệ số chuyển đổi về 100%: 100 Đá vôi: K 1 = 97.96 =1.021 100 Đất sét: K 2 = 99.62 =1.004 100 Than: K 3 = 99.3 = 1.007
Thành phần hóa của nguyên liệu trước khi nung quy về 100%
Bảng 3.2 Thành phần hóa của đá vơi, đất sét và than trước khi nung quy về
100% Cấu tử Đá vôi Đất sét Than Hệ số chuyển đổi từ chưa nung về đã nung:
100 Đá vôi: K 1 = 100 − 42.1 =1.7 100 Đất sét: K 2 = 100 − 8.93 =1.075
=
=
=
=
=
Thay các giá trị C, S, A, F ở (2), (3), (4), (5) vào (6) và giải ra ta có phương trình bậc nhất hai ẩn số: { Trong đó: a1 = (2.8S1KH +1.65A1 + 0.35F1) − C1 = −67.845 b1 = (2.8S2 KH +1.65A2 + 0.35F2 ) − C2 = 199.148 c1 = C3 − (2.8S3 KH +1.65A3 + 0.35F3 ) = −519.667 a2 = b2 = 1 c2 = 100 – q { = . = .
Đổi phần trăm X, Y nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung X0, Y0
Đổi X0, Y0 ra phần trăm
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
Bảng 3.4 Thành phần của clinkerCấu tử SiO 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