LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
48
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
- 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 đòn ghi kết nối
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
49
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
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 tông.
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
Máy nghiền bi Máy nghiền đứng
Ưu điểm - Quá trình nghiền diễn ra bởi va
đập và cọ sát
- Cấu tạo đơn giản, dễ vận hành, chi phí bảo dưỡng khơng cao
- Làm việc tin cậy, ổn định, mức độ
đập nghiền cao
- Có thể nghiền cùng lúc nhiều loại - Vật liệu được trộn đồng nhất
- Có thể nghiền liệu có độ
ẩm cao (tới 20%) so với
khi máy sấy nghiền bi,
phương pháp khô chỉ dùng cho độ ẩm 8%
- Phân ly tốt, năng lượng tiêu tốn riêng để nghiền, tiết kiệm so với máy nghiền bi 30%
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
50
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
- Khả năng tận dụng lại tấm lót (do
đảo đầu tấm lót)
- Giá thành tương đối thấp
- Điều chỉnh cỡ hạt dễ dàng - Chi phí vận hành, bảo
dưỡng thấp, dễ vệ sinh
- Năng suất cao hơn máy nghiền bi
Nhược điểm - Có năng suất khơng cao so với
máy nghiền đứng
- Khá ồn trong quá trình vận hành - Quá trình bảo dưỡng vệ sinh khá
phức tạp
- Khi nguyên liệu có 0 khác nhau sẽ dẫn đến sự phân tầng của vật liệu khi ra khỏi máy
- Giá thành máy tương đối cao
- Cấu tạo phức tạp
- Cần kho chung, cần máy phân tích thành phần hóa
Tại các cơng 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.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
51
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN PHỐI LIỆU 3.1. 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,… Ngoài 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). Ngoài 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 52 SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998 + 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 u 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. Nguyên 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 ngun liệu phụ nữa là laterite hay diatomite.
+ Nếu phối liệu 4 cấu tử thì bao giờ cũng sử dụng 2 ngun liệu chính là đá vơi và đất sét và 2 nguyên liệu phụ là laterite, điatomite, cát.
+ Khi tính tốn giải các phương trình tốn học mỗi cấu tử ngun liệu chiếm một tỷ lệ nhất định, nếu một trong hai cấu tử phụ khi giải ra có giá trị âm thì loại trừ ngay cấu tử đó, xem như bài tốn khơng cần cấu tử đó.
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
53
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
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%.
q = P×n 100×100 Trong đó:
P là Lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng cho 1kg clinker (%) và được xác định theo
công thức: 𝐏 = 𝐐𝟏𝐱𝟏𝟎𝟎 𝐐𝐇
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 lị, 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 vôi, đất sét và than trước khi nung
Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN Tỷ lệ % Đá vôi 4.04 0.56 0.4 49.36 2.15 0.17 41.28 97.96
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH 54 SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998 Than 67.8 25 4.8 2 0 0.7 0 100 Hệ số chuyển đổi về 100%: Đá vôi: K1 = 100 97.96=1.021 Đất sét: K2 = 100 99.62=1.004 Than: K3 = 100 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 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN Tỷ lệ % Đá vôi 4.124 0.572 0.408 50.388 2.195 0.174 42.14 100
Đất sét 62.01 12.9 13.45 1.64 0.86 0.203 8.93 100 Than 68.28 25.176 4.83 1.007 0.000 0.705 0 100
Hệ số chuyển đổi từ chưa nung về đã nung: Đá vôi: K1 = 100
100 − 42.1=1.7
Đất sét: K2 = 100
100 − 8.93=1.075
Thành phần hóa của đá vôi, đất sét và than sau khi nung:
Bảng 3.3 Thành phần hóa của đá vơi, đất sét và than sau khi nung
Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tỷ lệ % Đá vôi 7.128 0.988 0.706 87.09 3.79 0.3 100.00 Đất sét 68.089 14.175 14.77 1.8 0.94 0.22 100.00 Than 68.28 25.18 4.83 1.007 0.000 0.7 100.00
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH 55 SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998 𝐂 = 𝐗𝐂𝟏+𝐘𝐂𝟐+𝐪𝐂𝟑 𝐗+𝐘+𝐪 % (2) 𝐒 = 𝐗𝐒𝟏+𝐘𝐒𝟐+𝐪𝐒𝟑 𝐗+𝐘+𝐪 % (3) 𝐀 = 𝐗𝐀𝟏+𝐘𝐀𝟐+𝐪𝐀𝟑 𝐗+𝐘+𝐪 % (4) 𝐅 = 𝐗𝐅𝟏+𝐘𝐅𝟐+𝐪𝐅𝟑 𝐗+𝐘+𝐪 % (5) 𝑲𝑯 = 𝑪−(𝟏.𝟔𝟓𝑨−𝟎.𝟑𝟓𝑭) 𝟐.𝟖𝑺 % (6)
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: { 𝐚𝟏𝐗 + 𝐛𝟏𝐘 = 𝐜𝟏 𝐗 + 𝐘 = 𝟏𝟎𝟎 − 𝐪 Hoặc { 𝐚𝟏𝐗 + 𝐛𝟏𝐘 = 𝐜𝟏 𝐚𝟐𝐗 + 𝐛𝟐𝐘 = 𝟏𝟎𝟎 − 𝐪 (7) 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 − (2.8S3KH +1.65A3 + 0.35F3 )= −519.667 a2 = b2 = 1 c2 = 100 – q {𝑿 = 𝟕𝟒. 𝟑𝟓 𝒀 = 𝟐𝟑. 𝟏𝟓
Đổi phần trăm X, Y nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung X0, Y0
𝐗𝟎 = 𝐗𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝐌𝐊𝐍= 𝟕𝟒. 𝟑𝟓𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝟒𝟐. 𝟏𝟒𝟎 = 𝟏𝟐𝟖. 𝟓 𝐘𝟎 = 𝐘𝐱𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝐌𝐊𝐍 = 𝟐𝟑. 𝟏𝟓𝐱𝟏𝟎𝟎 𝟏𝟎𝟎 − 𝟔. 𝟗𝟗𝟕= 𝟐𝟓. 𝟒𝟐 Đổi X0, Y0 ra phần trăm %𝐂𝐓𝟏 = 𝐗𝟎 𝐗𝟎 + 𝐘𝟎 = 𝟏𝟐𝟖. 𝟓 𝟏𝟐𝟖. 𝟓 + 𝟐𝟓. 𝟒𝟐= 𝟎. 𝟖𝟑𝟒𝟖 = 𝟖𝟑. 𝟒𝟖% %𝐂𝐓𝟐 = 𝐘𝟎 𝐗𝟎 + 𝐘𝟎 = 𝟐𝟒. 𝟓𝟒𝟗 𝟏𝟐𝟖. 𝟓 + 𝟐𝟓. 𝟒𝟐= 𝟎. 𝟏𝟔. 𝟓𝟐 = 𝟏𝟔. 𝟓𝟐%
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
56
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
Bảng 3.4 Thành phần của clinker
Kiểm tra các hệ số và modul: Hệ số bão hịa vơi KH:
𝐊𝐇 =𝐂 − (𝟏. 𝟔𝟓𝐀 + 𝟎. 𝟑𝟓𝐅) 𝟐. 𝟖𝐒 = 𝟔𝟓. 𝟏𝟗 − (𝟏. 𝟔𝟓𝟒. 𝟔𝟓 + 𝟎. 𝟑𝟓𝟒. 𝟎𝟔𝟓) 𝟐. 𝟖𝐱𝟐𝟐. 𝟕𝟕 = 𝟎. 𝟖𝟖 Hệ số modul alumin p: 𝐩 = (𝐀𝐥𝟐𝐎𝟑)% (𝐅𝐞𝟐𝐎𝟑)%= 𝐀 𝐅 = 𝟒. 𝟔𝟓 𝟒. 𝟎𝟔𝟓= 𝟏. 𝟏𝟒 Hệ số modul silicat n: 𝐧 = (𝐒𝐢𝐎𝟐)% (𝐀𝐥𝟐𝐎𝟑 + 𝐅𝐞𝟐𝐎𝟑)% = 𝐒 𝐀 + 𝐅= 𝟐𝟐. 𝟕𝟕 𝟒. 𝟔𝟓 + 𝟒. 𝟎𝟔𝟓 = 𝟐. 𝟔𝟏 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.
3.2.2. Hệ 3 cấu tử có tro than: đất sét, đá vơi, Laterite
Bảng 3.5 Bảng thành phần hóa học của các nguyên liệu chưa quy về 100%
Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 Tỷ lệ % Đá vôi 5.3 7.35 0.525 64.75 2.82 0.223 74.44
Đất sét 15.762 3.282 3.419 0.461 0.219 0.051 23.1
Than 1.7 0.629 0.12 0.025 0.000 0.018 2.5
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
57
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP GVHD: ThS. HUỲNH THỊ HẠNH
58
SVTH: VŨ QUỐC THỐNG – 1713363 NGUYỄN THÀNH LUÂN − 1812998
Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN Tổng
Đá vôi 4.04 0.56 0.4 49.36 2.15 0.17 41.28 97.96 Đất sét 61.77 12.86 13.4 1.63 0.86 0.2 8.9 99.92 Laterite 20 3 57.9 1.5 6 0 9 100 Tro than 67.8 25 4.8 2 0 0.7 0 100 Hệ số quy về 100% K1 = 100 97.96; K2 =100 100; 𝐊𝟑= 100 99 ; 𝐊𝟒= 100 100 K1 1.02 K2 1 K3 1.01 K4 1
Thành phần hóa 3 cấu tử khi đã quy về 100%
Cấu tử SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3 MKN Tổng
Đá vôi 4.124 0.57 0.4 50.39 2.19 0.17 42.14 100