CHƯƠNG 4 LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT 4.1 Giới thiệu phương pháp sản xuất
4.2 Công nghệ sản xuất
T0
Mỏ đất sét
Mỏ đá vôi Quặng sắt
Khai thác Ô tô vận chuyển
Khai thác
Ô tô vận chuyển Kho bãi chứa
Ô tô vận chuyển
Xe xúc lật Kho ngoài trời
Tiếp liệu hình hộp Kho bãi chứa
Xe xúc lật
Tiếp liệu hình hộp Xe xúc lật Máy đập hàm
Máy đập hàm
Cấp liệu tấm Băng tải 3.1
Băng tải 1.1
Máy đập trục Máy đập búa
Máy đập búa
Băng tải 1.2 Băng tải 2.1 Băng tải 3.2
Máy rải liệu Máy rải liệu Máy rải liệu
Kho dài Kho dài
Kho tròn
Máy rút liệu Máy rút liệu Máy rút liệu
Băng tải 2.2
Băng tải 1.3 Băng tải 3.3
Bunke Bunke
Bunke
Định lượng
Định lượng Định lượng
Băng tải chung 1
Hệ thống tháp trao đổi nhiệt
Clyclon lắng
Gầu nâng
Kho bãi chứa Xe xúc lật
Than Ô tô vận chuyển
Máy nghiền con lăn đứng
Ống khói Lọc bụi
Tháp điều hòa
Máng khí động 1
Máng khí động 2
Xi lô đồng nhất
Xi lô đồng nhất
Định lượng
Gầu nâng
Lò nung
Ghi làm lạnh
Máy đập búa
Băng tải xích
Xi lô clanke Tháp trao đổi nhiệt
Máng khí động
Buồng phân hủy đá vôi Băng tải 4.2
Két than thô Định lượng
Băng tải 4.3 Máy nghiền đứng
Đá bazan Ô tô vận chuyển
Kho chứa Xe xúc Phễu tiếp nhận
Máy đập búa
Máy rải liệu
Kho dài Máy rút liệu Băng tải 7.1
Băng tải 7.2
Xe xúc Kho chứa
Đá mạt Ô tô vận chuyển
Phễu tiếp nhận
Máy đập búa
Máy rải liệu
Kho dài Máy rút liệu Băng tải 8.1
Băng tải 8.2 T0
T0
Dầu
Dầu
T0
Máng khí động
Phễu tiếp nhận
Máy nghiền sấy Băng tải 4.1
Máy rải liệu
Tháp phun ẩm Kho tròn
Bồn Máy rút liệu dầu
Ống khói
Bunke Phế Lọc bụi phẩm
Khí nóng thu hồi từ Ghi làm
lạnh Vít tải
Két than mịn
Định lượng 1 Định lượng 2
Bơm cao áp 1 Bơm cao áp 2
Thạch cao cao Xi lô clinke
Băng tải chung 2 Máy nghiền bi
Gầu nâng 1
Máy phân ly
Cyclon lắng Lọc bụi Ống khói
Ô tô vận chuyển Băng tải 5.1
Xuất clinke
Kho chứa Bunke
Xe xúc Cân định lượng
Phễu tiếp nhận Máy đập
búa
Băng tải 6.1 Máy rải liệu
Kho dài Máy rút liệu
Băng tải 6.2
Bunke
Cân định
lượng Cân định
lượng Cân định
lượng
4.2.1 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền sản xuất xi măng
Quá trình sản xuất xi măng được mô tả qua 3 giai đoạn cụ thể như sau:
4.2.1.1 Quá trình chuẩn bị nguyên nhiên liệu:
+ Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đá vôi: Đá vôi sau khi được khai thác (khoan nổ mìn..) được xe xúc lật đổ vào phễu tíếp liệu để cung cấp cho
Gầu nâng 2
Máng khí động 4 Máng khí động 2
Xi lô xi măng PC40 Xi lô xi măng PCB40
40
Xuất xi măng rời Xuất xi măng rời
Máng khi động Gầu nâng Sàng rung
Kho xi măng Bunke chứa
Máy kiểm tra Băng tải Máy đóng bao
máy đập hàm. Sau khi đập sơ bô tại máy đập hàm với kích thước <100mm được băng tải vận chuyển qua máy đập búa gia công đến kích thước ≤ 25mm. Sau khi đập sơ bộ tại mỏ đá vôi sẽ được vận chuyển về nhà máy bằng hệ thống băng tải cao su lồng máng. Đá vôi sẽ được đồng nhất tại kho đồng nhất thông qua máy rải liệu rải theo phương pháp chevron. Từng lớp vật liệu được trải dọc theo toàn bộ chiều dài của đống và các lớp liệu được rải chồng lên nhau theo chử V ngược. Để rải liệu theo phương pháp này, thiết bị rải liệu lắp trên hệ thống xe lăn di chuyển trên ray dọc đống liệu. Mỗi lớp liệu được rải nằm chồng lên lớp kia dưới dạng chữ V ngược, chiều dày của mỗi lớp phụ thuộc vào tốc độ băng tải và được rút bằng máy rút liệu.
Đá vôi sẽ được băng tải vận chuyển đến bunke chứa.
+ Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị đất sét: Đất sét sau khi được khai thác tại mỏ sẽ được ô tô vận chuyển về nhà máy tiếp liệu để cung cấp cho máy đập trục để đập sơ bộ làm tơi đất sét. Đất sét sau khi đập sơ bộ sẽ đồng nhất thông qua máy rải liệu theo phương pháp Windrow. Theo phương pháp này, vật liệu được rải thành nhiều luống, luống nọ nằm cạnh luống kia hoặc luống nọ nằm trên luống kia. Số luống càng nhiều thì sự không đồng nhất về thành phần hạt càng nhỏ và được rút bằng máy rút liệu đưa đến bunke chứa bằng hệ thống băng tải.
+ Quá trình công nghệ của dây chuyền chuẩn bị phụ gia: Phụ gia sẽ được vận chuyển bằng ô tô về nhà máy sẽ được đập sơ bộ tai máy đập hàm thông qua máy tiếp liệu sau khi đập sơ bộ sẽ được đập nhỏ tại máy đập búa. Phụ gia cũng sẽ được đồng nhất tại kho dài theo phương pháp rải liệu Chevron, sau khi đồng nhất phụ gia sẽ được băng tải đưa đến bunke chứa.
+ Quá trình nghiền và sấy phôi liệu: Sau khi nguyên liệu được định lượng theo tỷ lệ cấp phối nhất định và được đưa xuống băng tải chung. Tỷ lệ phối liệu được điều khiển tự động thông qua việc điều chỉnh năng suất của các cân băng căn cứ vào kết quả phân tích nhanh thành phần hóa học của nguyên liệu đầu vào và bột phối liệu sau khi nghiền. Băng tải chung đưa phối liệu đến máy nghiền con lăn đứng. Trong máy nghiền con lăn đứng vật liệu được nghiền giữa bàn nghiền và con lăn dưới tác động của lực ép và lực ma sát. Bàn nghiền chuyển động quay tròn quanh trục thẳng đứng thông qua hộp giảm tốc và động cơ. Tuỳ theo thiết kế có thể có 2 đến 4 con lăn quay quanh các trục cố định. Các con lăn chuyển động quay được là nhờ lực ma sát với lớp liệu trên bàn nghiền. Lực nghiền được tạo ra bởi các con lăn ép lên lớp liệu trên bàn nghiền thông qua hệ thống lò xo hoặc xi lanh thuỷ lực. Áp lực của các con lăn thường dao động trong khoảng vài trăm bar và có thể tự động điều chỉnh tuỳ theo tính chất của vật liệu nghiền. Vật liệu nghiền được máng dẫn liệu cấp vào trung tâm bàn nghiền. Do tác động của 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
thoát ra khỏi bàn nghiền. Tại đây vật liệu nghiền được dòng 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 thô rơi trở xuống bàn nghiền, còn phần hạt mịn theo dòng khí thoát khỏi máy nghiền và được tách khỏi khí bởi thiết bị lắng, lọc, tại đây phối liệu dược nghiền và sấy đồng thời.
Hỗn hợp nguyên liệu ẩm và thô sau khi ra khỏi máy nghiền sấy đồng thời được sấy khô và nghiền thành bột mịn. Sản phẩm ra khỏi máy nghiền là hỗn hợp bột phối liệu gồm hạt thô và hạt mịn, được cuốn lên tháp phân ly nhờ áp lực của dòng khí. Sự chênh lệch áp suất giữa đầu ra của máy nghiền và đầu vào của tháp phân ly là do các quạt hút áp lực cao. Bột liệu được phân ly thành 2 loại:
+ Loại hạt thụ cú kớch thước lớn hơn 90 àm được tỏch ra khỏi dũng khớ và nhờ máng khí động đưa xuống máy nghiền để nghiền lại.
+ Loại hạt mịn cú kớch thước nhỏ hơn 90 àm theo dũng khớ đi ra cỏc cyclon bờn ngoài của máy phân ly và được tách ra khỏi dòng khí, từ đó chúng được đưa xuống máng khí động, gầu nâng và máng khí động đổ vào silô bột liệu.
Khí nóng cung cấp cho máy nghiền sấy liên hợp được lấy từ hệ thống tháp trao đổi nhiệt cyclon của lò nung có nhiệt độ (350-370) 0C nhờ quạt chịu nhiệt độ cao.
Trong trường hợp khí nóng không đủ cấp cho máy nghiền sấy liên hợp( hoặc độ ẩm nguyên liệu cao hơn mức cho phép khoảng 10 %) thì buồng đốt phụ đốt bằng dầu sẽ được đưa vào hoạt động để cấp thêm khí nóng cho máy nghiền sấy liên hợp.
Khí nóng sau khi đi qua hệ thống sấy nghiền liên hợp và máy phân ly có mang theo một lượng bụi cỡ hạt nhỏ hơn 10 được đưa đến tháp phun ẩm nhờ quạt chịu nhiệt độ cao. Tại tháp phun ẩm, nhiệt độ khí nóng giảm xuống dưới 1500C nhờ điều chỉnh lượng nước phun vào ở dạng sương mù, sau đó được đưa sang lọc bụi tĩnh điện để tách nốt lượng bụi còn lại. Bụi tách ra được hệ thống máng khí động chuyển đến gầu nâng để đưa lên silô phối liệu cùng với bột liệu mịn tách ra từ máy phân ly, còn khí thải sạch được quạt hút khí thải đẩy ra ngoài ống khói.
Ta dùng phương pháp đồng nhất dùng buồng trộn trung tâm, Việc làm đồng nhất thành phần bột phối liệu trong các xi lô nói trên là quá trình đồng nhất liên tục, xảy ra trong thời gian nạp liệu và tháo liệu. Chúng được sử dụng không những để trộn và chứa phối liệu mà đồng thời cũng là thể tích đệm để san bằng những biến động do sự cố dừng đột xuất hoặc theo kế hoạch của các thiết bị kết nối với xi lô.
Hiện nay loại buồng dãn nở này là nền tảng cho tất cả các loại xi lô của hãng, từ xi lô đồng nhất phối liệu đến xi lô chứa xi măng.
Buồng dãn nở được sục khí, bố trí ở đáy xi lô sẽ tiếp nhận áp lực của cốt liệu trong xi lô. Để bột liệu chảy dễ dàng vào buồng và không bị tắc kẹt, hình nón được cấu tạo với nhiều cửa mở với tổng diện tích mặt thoáng bằng khoảng 65% diện tích xung quanh đáy hình nón. Toàn bộ bề mặt của đáy buồng dãn nở được bố trớ các
hộp thông khí theo hình rẻ quạt. Các hộp thông khí này kết hợp thành các phần tử, được cấp khí nén riêng biệt. Một hệ thống điều khiển cấp khí nén được sử dụng nhằm đảm bảo cho xi lô hoạt động với mức tiêu tốn không khí thấp. Sự cấp khí có điều khiển làm cho bột liệu chảy từ buồng chính của xi lô vào buồng dãn nở. Do quãng đường vận chuyển ngắn nên loại trừ được sự hình thành các khu vực chết, tức là những chỗ bột liệu không chuyển động.
Trong thời gian tháo liệu, hình nón của buồng dãn nở sẽ chuyển bột liệu ra phía thành xi lô, và như vậy nó có vai trò tương tự hình nón trung tâm trong xi lô đồng nhất. Quá trình trộn bột liệu xảy ra khi tháo liệu cũng tương tự, với tác động xáo trộn của các phễu bột liệu hình thành. Đáy của silô đồng nhất bột phối liệu có lắp hệ thống dỡ liệu từ đó qua hệ thống máng khí động, gầu nâng để cấp cho hệ thống nạp liệu của lò nung.
Trong quá trình sản xuất, bụi sinh ra được thu hồi nhờ các lọc bụi tay áo ở các khu vực tương ứng.
4.2.1.2 Quá trình nung clinke
Công đoạn này có nhiệm vụ là nung phối liệu dạng bột trong hệ thống lò quay có tháp trao đổi nhiệt xyclon và thiết bị tiền nung canxinater tới nhiệt độ kết khối (1450 – 14700C) để tạo thành các khoáng clinke theo yêu cầu.
Bột liệu sau khi đã được đồng nhất đảm bảo thành phần hóa sẽ được tháo xả qua hệ thống máng khí động vào hệ thống gầu nâng để nâng bột liệu lên ở đỉnh tháp. Bột liệu đổ vào ống khí ra của cyclon tầng 2 để cùng khí nóng đi vào cyclon tầng 1.
Tại cyclon tầng 1, quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và bột liệu được xảy ra (bột liệu sẽ tăng nhiệt độ còn khí nóng sẽ giảm nhiệt độ), bột liệu được lắng xuống và đi theo ống dẫn qua các van đối trọng xuống ống khí ra của cyclon tầng 3 để cùng khí nóng đi vào cyclon tầng 2. Quá trình trao đổi nhiệt và lắng bụi cứ tiếp tục với sự trao đổi nhiệt ngược dòng (trong toàn hệ thống bột liệu đi từ trên xuống, khí nóng từ lò và canxinater đi lên).
Khí thải sau khi ra khỏi cyclon tầng 1 nhờ quạt hút có nhiệt độ 350 – 3700C, một phần được sử dụng cho sấy nguyên liệu trong máy sấy nghiền liên hợp của công đoạn nghiền phối liệu, một phần đến tháp phun ẩm để điều chỉnh nhiệt độ xuống < 1500C và cuối cùng đi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt đẩy ra ngoài khí quyển qua ống khói.
Bụi thu hồi từ tháp phun ẩm và lọc bụi tĩnh điện được đưa về silô đồng nhất nhờ hệ thống vít tải bụi.
Bột liệu sau khi ra khỏi cyclon tầng 4 được chia làm 2 đường nhờ van 2 ngả: một đường đi vào ống đứng buồng khói đầu lò, một đi vào canxinater. Sự phân chia này nhằm mục đích điều chỉnh nhiệt độ tại canxinater và giảm khả năng dính kết của bột liệu tại buồng khói. Bột liệu từ ống đứng buồng khói và canxinater đến cyclon tầng 5 qua ống cong với hành trình dài để tiếp tục trao đổi nhiệt với dòng khí nóng ≈9000C.
Sau khi ra khỏi tầng 5 bột liệu chảy xuống lò quay, lúc này đã đạt mức độ phân hủy cacbonat ≈90%. Do lò có độ dốc (3,5%) và quay liên tục với tốc độ 2,5 – 3 vòng/phút, vật liệu được dịch chuyển từ đầu lò đến cuối lò.
Cùng với quá trình trao nhiệt giữa dòng khí nóng với bột liệu trong tháp trao đổi nhiệt, canxinater và lò quay, trong bột liệu xảy ra các quá trình hóa lý như sấy khô bột liệu, phân hủy khoáng sét, phân hủy cácbonát, phản ứng pha rắn, phản ứng tạo khoáng C3S trong pha lỏng dưới tác dụng nhiệt của vòi đốt trung tâm của lò quay tạo nên khoáng clinke.
Clinke sau khi ra khỏi lò quay được đưa vào thiết bị làm lạnh kiểu ghi đẩy qua máy đập búa xuống gầu xích vận chuyển lên silô clinke. Bụi sinh ra khi đổ clinke xuống silô được thu hồi nhờ lọc bụi tay áo.
Khí thải nóng của hệ thống làm lạnh clinke được thu hồi cho quá trình cháy của vòi đốt trung tâm (gió 2) và các vòi đốt của thiết bị canxinater qua ống gió 3, phần còn lại sau khi qua lọc bụi tĩnh điện nhờ quạt hút khí thải đẩy ra ống khói có trích một phần khí nóng sử dụng cho máy nghiền sấy than ở công đoạn chuẩn bị bột than.
Công đoạn chuẩn bị bột than
Than cám được sấy và nghiền đến độ mịn và độ ẩm yêu cầu để cấp cho vòi đốt của lò quay và thiết bị canxinater.
+ Độ ẩm của bột than 1-1,5 %.
+ Độ mịn của bột than ≤ 8-12 % trên sàng 0,08 mm (4900 lỗ/ cm2) thông thường lò quay càng ngắn thì than càng phải mịn.
Than được đưa về nhà máy bằng sà lan hoặc ô tô, từ đó được đưa vào kho chứa và đồng nhất sơ bộ bằng cách rải thành nhiều lớp theo kho dài.
Từ kho than được chuyển tới két than thô nhờ hệ thống máy rút liệu, phễu cấp liệu và băng tải cao su. Từ két chứa than thô, than được cấp liệu băng tải cào cấp vào máy nghiền sấy liên hợp theo năng suất yêu cầu. Mặt khác khí nóng thu hồi từ việc làm lạnh clinke sau khi qua lọc bụi tĩnh điện được đưa vào máy sấy nghiền liên hợp.
Từ máy sấy nghiền liên hợp các hạt than mịn có kích thước đạt yêu cầu được hút lên hệ thống cyclon lắng nhờ quạt hút khí thải. Quá trình này không qua thiết bị phân loại hạt vì theo sự điều chỉnh của trung tâm điều hành sẽ thay đổi được lưu lượng của quạt hút, nhờ đó thay đổi được vận tốc của dòng khí mang theo bột than mịn. Sản phẩm bột than mịn được thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn.
Khí thải sau khi qua cyclon lắng vào lọc bụi tĩnh điện, tại đây lượng bụi than được thu hồi xuống vít tải chuyển đến két than mịn.
Việc cấp than mịn cho vòi đốt của lò quay và của canxinater được thực hiện nhờ hệ thống bơm khí nén.
4.2.1.3 Công đoạn nghiền, đóng bao xi măng
Công đoạn nghiền xi măng
Tại công đoạn này clinke, thạch cao và các loại phụ gia sau khi đã được gia công sơ bộ và đưa lên các bunke trung gian nhờ băng tải cao su, được tháo qua cửa van ở đáy bun ke của hệ thống cân băng điện tử.
Khi sản xuất xi măng poóc lăng hỗn hợp (PCB): Băng tải chung vận chuyển hỗn hợp clanhke, thạch cao, phụ gia( hỗn hợp thô) tới phễu nạp của máy nghiền bi nghiền xi măng. Tại máy nghiền, hỗn hợp clinke, thạch cao, phụ gia được nghiền thành bột xi măng. Sản phẩm ra khỏi máy nghiền là xi măng bột gồm hạt thô và hạt mịn, được máng khí động rồi đến gầu nâng, máng khí động đổ vào đường ống chung nhờ dòng khí cuốn lên máy phân ly (thiết bị phân loại hạt).
Tại máy phân ly, xi măng bột được phân ly thành 2 loại:
+ Loại hạt thụ cú kớch thước > 90àm được tỏch ra và đưa trở lại mỏy nghiền nhờ máng khí động.
+ Loại hạt mịn có kích thước < 90
àm
đi theo dòng khí sang lọc bụi tĩnh điên. Khí sạch được thải ra ngoài trời nhờ quạt hút khí thải, còn bột xi măng được đưa lên các silô xi măng nhờ hệ thống máng khí động, gầu tải và máng khí động..
Đồng nhất và đóng bao xi măng
Xi măng chứa ở các silô chưa phải đã hoàn toàn đồng nhất về độ mịn và các thành phần tham gia theo đơn nghiền xi măng. Vì thế cần thiết có quá trình đồng nhất xi măng tiếp theo nhờ hệ thống quạt và hệ thống phân phối khí nén.
Từ silô xi măng đã đồng nhất xi măng có thể được xuất xưởng dạng rời hoặc đóng thành bao. Trong thực tế khi đóng bao xi măng thì quá trình đồng nhất xi măng và quá trình đóng bao được tiến hành đồng thời.
Xi măng được tháo dưới đáy silô, nhờ vít tải và máng khí động chuyển đến gầu nâng. Từ gầu nâng xi măng được đổ qua sàng xi măng và vào két chứa xi măng.
Máy đóng bao nhận xi măng từ két chứa, đóng thành bao có khối lượng 50±0,2 kg và được băng tải con lăn, băng tải cao su chuyển ra máng xuất đưa lên ô tô.