Đồ án xi măng bền sun phát (sulfat)

Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

MỤC LỤC

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN...................................................................................2
CHƯƠNG II : BIỆN LUẬN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY..................................6
CHƯƠNG III : TÍNH TỐN PHỐI LIỆU.............................................................8
CHƯƠNG IV : CÂN BẰNG VẬT CHẤT.............................................................22
1.

CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY :...................................................22

2.

CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY :......................................................24

CHƯƠNG V : DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ.....................................................27

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
I. Tình hình sản xuất và tiêu thụ xi măng ở Việt Nam
Xi măng là loại vật liệu quan trọng không thể thiếu được trong các cơng trình xây dựng.
Sự phát triển của ngành xi măng sẽ thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân
Theo Quy hoạch tổng thể phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2020 và định
hướng đến năm 2030 vừa được Thủ tướng Chính phủ phê duyệt, dự báo nhu cầu xi măng
trong nước năm 2015 là 56 triệu tấn, đến năm 2020 là 93 triệu tấn.Trên cơ sở dự báo này,
Quy hoạch đặt mục tiêu đến năm 2015, tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng
khoảng 80 - 90 triệu tấn/năm và đến năm 2020 khoảng 120 - 130 triệu tấn/năm.
(1)
SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

1


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

-Nhưng với những điều kiện tự nhiên của
nước ta như là khí hậu nhiêt đới ẩm gió
mùa(có độ ẩm trung bình 80%-85%) và có
đường bờ biển dài 3400km…là những
ngun nhân gây ảnh trực tiếp đến cơng
trình như là ăn mịn,nứt cấu kiện…từ đó
làm giảm tuổi thọ đáng kể của cơng trình
gây thiệt hại nặng nề về của cải vật chất từ
đó làm cho nền kinh tế sẽ kém phát triển.

Hình 2:Bản đồ nước ta.

-Trước đây các cơng trình ven biển và ngoài hải đảo…đều sử dụng cùng loại xi măng với
các cơng trình thơng thường cho nên sau thời gian 5-7 năm đưa vào sử dụng các cơng
trình xuống cấp và hư hại trầm trọng do tác dụng của ăn mòn muối sunfat.Cho nên việc
sử dụng xi măng đúng chủng loại là rất quan trọng và cụ thể ở đây để chống ăn mòn
sunfat do xâm thực của nước biển thì phải sử dụng xi măng bền sufat(PCsr ) nó sẽ cải
thiện chất lượng và tuổi thọ của cơng trình.Cho nên việc đầu tư sản xuất xi măng bền
sunfat ở Việt Nam nói chung và các tỉnh thành ven biển nói riêng là hợp lý.
1.1 Ngun nhân ăn mịn bê tông trong môi trường biển.
Môi trường biển là môi trường hố học, vì vậy q trình ăn mịn bê tơng trong mơi
trường nước biển có thể được mơ tả tóm tắt như sau:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

2


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Trong xi măng có chứa khống 3CaO.Al2O3, khi thuỷ hố tạo ra khoáng hyđro
aluminat canxi dạng: 3CaO.Al 2O3.6H2O (C3AH6). Khi nước biển thấm vào khối bê tông
sẽ xẩy ra phản ứng :
C 3 AH 6  3Ca 2  3SO4 2  26 H 2 O  C 3 A.3CaSO4 .32H 2 O

Sản phẩm của phản ứng (ettringit) có thể tích tăng gấp 4,76 lần so với các chất
tham gia phản ứng tạo ra ứng suất phá vỡ cấu trúc đá xi măng.
Khoáng C3 S trong xi măng khi thuỷ hố giải phóng ra Ca(OH) 2 và trong khi nước
biển thấm vào bê tông sẽ xẩy ra các phản ứng :
Ca OH  2  Mg 2  SO4 2  2 H 2 O  CaSO4 .2 H 2 O  Mg  OH  2

Các sản phẩm của phản ứng này bị hồ tan và bị rửa trơi trong nước biển.
Bản thân các sản phẩm thuỷ hố chính của xi măng là các hydro silicat canxi cũng
bị phản ứng hoá học tạo thành các sản phẩm dễ bị hồ tan, ví dụ:
3CaO.2 SiO 2 .3H 2 O  3MgSO 4 .nH 2 O  3 CaSO4 .H 2 O   2 SiO 2 .nH 2 O  3Mg  OH  2

1.2 Phân loại và phạm vi sử dụng.
Các phản ứng ăn mịn bê tơng xảy ra do tác động hoá học của các sản phẩm thuỷ
hoá xi măng với các ion trong nước biển. Hậu quả của chúng là phá vỡ cấu trúc đá xi
măng, tạo thành các hợp chất dễ hoà tan làm cho khối bê tơng bị ăn mịn. Trong các phản

ứng ăn mịn sunphat thì đáng sợ nhất là phản ứng tạo ra ettringit từ C 3AH6. Vì vậy muốn
hạn chế ăn mịn cần hạn chế tối đa hàm lượng C 3AH6 trong đá xi măng. C3AH6 được tạo
ra do kết quả thuỷ hố của C3A có trong clanhke xi măng theo phản ứng:

3CaO. Al 2 O3  6 H 2 O 3CaO. Al 2 O3 .6 H 2 O

Vì vậy trong xi măng phải hạn chế thành phần khoáng C 3A của xi măng bền
sunphat (BSF). Trong xi măng lại chia ra thành xi măng BSF thường C 3A  8% và xi
măng BSF cao  5%.
-Tùy theo nồng độ của các yếu tố ăn mịn sunphat,manhe…trong mơi trường mà đá xi
măng và bê tông tiếp xúc,người ta sẽ quyết định chọn xi măng loại vừa hay là cao.
Thông thường nồng độ SO42- của mơi trường ≤400mg/lit,hàm lượng Mg2+<100mg/lit thì
nên chọn xi măng sunphat loại vừa.Còn nều nồng độ SO42- ,Mg2+ vượt quá giới hạn trên
thì người ta chọn loại xi măng bền sunphat loại cao.

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

3


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

- Tuy nhiên phản ứng ăn mịn khơng chỉ xẩy ra đối với C3AH6 mà còn với cả Ca(OH)2 –
một sản phẩm luôn luôn tồn tại trong đá xi măng. Ca(OH)2 trong đá xi măng chủ yếu
được tạo ra do phản ứng thuỷ hoá của C3S theo sơ đồ sau
3 3CaO.SiO 2   6 H 2 O 3CaO2 .SiO 2 .3H 2 O  3Ca OH  2

hoặc

: 3CaO.SiO 2  nH 2 O  CaO 0,8  1,5.SiO 2 .H 2 O 2,5  1  MCa  OH  2

-Để chống ăn mòn do C 3S, trong tiêu chuẩn xi măng BSF của nhiều nước Châu Âu đều
quy định C3S  50%. Việc hạn chế C3S không những làm giảm cơ hội xẩy ra các phản
ứng ăn mịn do rửa trơi mà cịn ngăn chặn được cả khả năng tạo ettringit trong đá xi
măng.Việc hạn chế C3A và C3S đã làm tăng đáng kể khả năng chống ăn mịn bê tơng
trong mơi trường nước biển.
- Xi măn Porland bền sunphat được sử dụng để thi công cho các đê đập ngập mặn,các
cơng trình biển các cơng trình ngầm có sunphat,các đê đập thủy lợi có độ phèn chua,đê
đập thủy lợi có mức nước dao động lên xuống thất thường….
(2)
1.3 Tiêu chuẩn kỹ thuật.
- Các tiêu chuẩn sản xuất và thử nghiệm chất lượng của xi măng thành phẩm được áp
dụng theo TCVN 6067:2004,ASTM C150-1996 (tiêu chuẩn của Mỹ),BS 4027-1996 (tiêu
chuẩn của Anh).

Tên chỉ tiêu

PCsr30

1.Hàm lượng mất khi nung (MKN),%,không lớn
hơn.
2.Hàm magiê oxit(MgO),%,không lớn hơn.

Mức
PCsr40
3
5

3.Hàm lượng anhydrit sunfurit (SO3),%,không lớn
hơn

2,5

4.Hàm lượng tri canxi aluminat (C3A)%,không lớn
hơn.

3,5

5.Tổng hàm lượng tetra canxi fero aluminat và hai
lần tri canxi aluminat(C4AF+2C3A),%,không lớn
hơn.
SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

4

25

PCsr50


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

6.Hàm lượng kiểu quy đổi Na2Oqđ,%,không lớn
hơn.

0,1

7.Hàm lượng cặn không tan (CKT),%,khơng lớn
hơn.

1

8.Hàm lượng Bari ơxít (BaO),%, khơng lớn hơn.
9.Cường độ nén ,N/mm2(MPa),không nhỏ hơn
3 ngày
28 ngày
10.Thời gian đông kết ,phút.
Bắt đầu,khơng lớn hơn
Kết thúc ,khơng nhỏ hơn
11.Độ mịn
Phần cịn lại trên sàng 0,08mm,%,không lớn hơn.
Bề mặt riêng , phương pháp Blaine,cm2/g,khơng
nhỏ hơn
12.Độ ổn định thể tích ,xác định theo phương pháp
Le Chatelier,mm,không lớn hơn
13.Độ nở sunphat ở 14 ngày tuổi,%,khơng lớn hơn.

1,5-2,5
12
30

16
40

20
50

45
375
12
2800

10
3000

8
3200

10
0,04

CHÚ THÍCH:
1)Thành phần xi măng pc lăng bền sun phát phải được tính theo cơng thức :
Tri canxi aluminat (C3A)=(2,650x%Al2O3)-(1.692x%Fe2O3).
Tetra canxifero aluminat (C4AF)=(3,043x%Fe2O3)
Khi hàm lượng các khoáng (C3A) và (C4AF+2 C3A) đạt yêu cầu theo chỉ tiêu 4 và 5 thì
khơng cần thử độ nở sun phát theo chỉ tiêu 13.
2)Hàm lượng kiểm quy đổi tính theo cơng thức :%Na2Oqđ =%Na2O +0.658%K2O
3)Chỉ áp dụng đối với xi măng poóc lăng bền sun phát chứa Bari.
4)Khi độ nở sun phát đạt u cầu theo chỉ tiêu 13 thì khơng cần thử hàm lượng các
khoáng (C3A) và (C4AF+2C3A).

 Vậy việc mở nhà máy sản xuất xi măng bền sunphat là hoàn toàn khả thi

 CHƯƠNG 2: ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY
SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

5


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

-Địa điểm đặt nhà máy là một vấn đề quan trọng đối với dự án ,vị trí nhà máy ảnh hưởng
nhiều đền nguồn nguyên liệu cung cấp cũng như sản phẩm cung ứng từ đó trở thành một
trong những nhân tố làm nên trị giá của sản phẩm . Địa điểm càng có lợi thì giá của sản
phẩm càng thấp sự cạnh tranh càng cao . Do đó biện luận địa điểm đặt nhà máy là một
vấn đề cần thiết trong bước đầu tiên của dự án này .
-Do yếu tố tất yếu về nguồn nguyên liệu và đặc trưng của sản phẩm trong phạm vi sử
dụng trong các công trình ngập mặn,nhiễm phèn bị ăn mịn sunphat …
-Chọn nhà máy sản xuất clinker và nghiền clinker thành xi măng ở Hà Tiên-tỉnh Kiên
Giang.

2.1 Vị trí địa lý
Hình :Bản đồ tỉnh Kiên Giang

Kiên Giang có 200 km bờ biển với ngư trường khai thác thủy sản rộng 63.290 km2. Biển
Kiên Giang có 143 hịn đảo, với 105 hịn đảo nổi lớn, nhỏ, trong đó có 43 hịn đảo có dân
cư sinh sống; nhiều cửa sông, kênh rạch đổ ra biển, tạo nguồn thức ăn tự nhiên phong phú
cung cấp cho các loài hải sản cư trú và sinh sản, là ngư trường khai thác trọng điểm của
cả nước. Theo điều tra của Viện nghiên cứu biển Việt Nam, vùng biển ở đây có trữ lượng
cá, tơm khoảng 500.000 tấn, trong đó vùng ven bờ có độ sâu 20-50 m có trữ lượng chiếm
56% và trữ lượng cá tôm ở tầng nổi chiếm 51,5%, khả năng khai thác cho phép bằng 44%
trữ lượng, tức là hàng năm có thể khai thác trên 200.000 tấn; bên cạnh đó cịn có mực, hải
sâm, bào ngư, trai ngọc, sò huyết,... với trữ lượng lớn, điều kiện khai thác thuận lợi.

Ngoài ra tỉnh đã và đang thực hiện dự án đánh bắt xa bờ tại vùng biển Đơng Nam bộ có
trữ lượng trên 611.000 tấn với sản lượng cho phép khai thác 243.660 tấn chiếm 40% trữ
lượng.

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

6


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

2.2 Điều kiện khí hậu:
- Kiên Giang có khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm quanh năm. Mưa, bão tập trung vào
từ tháng 8 đến tháng 10 với lượng mưa trung bình hàng năm là 2.146,8mm. Nhiệt độ
trung bình hàng năm từ 27 – 27.5oC ., tháng lạnh nhất là tháng 12; khơng có hiện tượng
sương muối xảy ra. Kiên Giang không chịu ảnh hưởng trực tiếp của bão nhưng lượng
nước mưa do bão chiếm một tỷ trọng đáng kể, nhất là vào cuối mùa mưa. Điều kiện khí
hậu thời tiết của Kiên Giang có những thuận lợi cơ bản mà các tỉnh khác ở vùng ĐBSCL
khơng có được như: ít thiên tai, khơng rét, khơng có bão đổ bộ trực tiếp
(3)
2.3 Nguồn nguyên liệu.
 Đá vôi: theo điều tra của Liên đoàn Địa chất Việt Nam, trữ lượng đá vôi trên địa
bàn tỉnh Kiên Giang khoảng hơn 440 triệu tấn. Theo quy họach của tỉnh, trữ lượng đá vôi
cho khai thác sản xuất vật liệu xây dựng là 255 triệu tấn.
Để sản xuất 1 tấn xi măng cần 0,75-0.8 tấn clinker, còn để sản xuất 1 tấn clinker cần
trung bình 1,3 tấn đá vơi.
Với nhà máy xi măng công suất 1.8 triệu tấn/năm, hoạt động trong 50 năm thì cần
lượng đá vơi là:

1.8  0.8 1.3  50  92.6 triệu tấn < 255 triệu tấn
Trữ lượng đá vôi đủ cho nhà máy hoạt động trên 50 năm.
Chất lượng các mỏ đá vơi: nhìn chung chất lượng đá vôi tương đối tốt cho sản xuất xi
măng, hàm lượng CaO từ 52,18-54,47%, MgO từ 0,58-1,52% cặn không tan 1,66% v.v...
Cấu tạo các mỏ cũng không phức tạp dễ khai thác.
 Đất sét: cũng theo điều tra trên thì lượng đất sét để sản xuất xi măng ở Kiên Giang
phân bố trên diện rộng ở khu vực Kiên Lương - Ba Hịn - Hịn Chơng, trữ lượng ước tính
hàng chục triệu m3 đảm bảo lâu dài cho sản xuất xi măng.

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN PHỐI LIỆU
I. Các hệ số và mođul đặc trưng của clinker
1) Khái niệm:

- Tính tốn thành phần phối liệu trong sản xuất clinker xi măng làm cơ sở xác định tỷ lệ
hàm lượng các loại nguyên liệu để sản xuất ra clinker, phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của
nhà máy. Đồng thời có thể tính tốn cân bằng vật chất cho nhà máy, tính tốn lượng
nguyên vật liệu cho các công đoạn sản xuất của nhà máy, từ khâu khai thác đến khâu sản
xuất.
SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

7


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

- Chất lượng clinker xi măng Portland được đánh giá thơng qua thành phần hóa học và
thành phần khống. Trong tính tốn phối liệu sản xuất clinker xi măng Portland, người ta
sử dụng các hệ số và mođun cơ bản (KH, m, n, p) được xác định trên cơ sở hàm lượng %

các oxit chính trong clinker xi măng Portland để đánh giá chất lượng của clinker xi măng
Portland 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 xi măng Portland.
2) Modul thủy lực: Hm (Hydraulic modulus):
- Modul thủy lực đặc trưng cho tỷ lệ % giữa hàm lượng CaO (dạng kết hợp) với tổng
hàm lượng các oxit axit (các yếu tố thủy lực)
CaO tổng  CaO tựdo 


Hm =
SiO 2 tổng  SiO2 tựdo  + Al 2O 3 + Fe 2O3 %


- Xi măng Portland có chất lượng tốt khi modul thủy lực Hm ≈ 2.
- Xi măng với Hm < 1.7 cho thấy hầu như xi măng không có cường độ cao.
- Xi măng với 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.
3) Modul Silicat: n (silica Ratio – SR)
- Là tỷ số giữa hàm lượng SiO2 % với tổng hàm lượng các oxit (Al2O3 + Fe2O3)%



n




%SiO2 toång  %SiO2 tựdo  Cá
c khoá
ng silicat  C3S  C2S

  SR
%Al2O3  %Fe2O 3  Cá
c khoá
ng nó
ng chả
y  C4 AF  C3A 

- Đối với xi măng Portland: n = 1.9 – 3.2
- Tỷ số silicat có giá trị thường nằm trong khoảng giữa 2.2 và 2.6
- Khi n tăng, hàm lượng khống silicat lớn, khống nóng chảy nhỏ, chất lượng xi măng
Portland cao, nhưng khi nung luyện gặp khó khăn, khó tạo pha lỏng, năng suất lị giảm.
- Khi n nhỏ quá, nung luyện dễ tạo pha lỏng, clinker kết tảng nhiều, xử lý lị khó khăn
(tạo ano).

4) Modul alumin: p (alumina ratio – AR)
- Modul alumin đặc trưng tỉ số giữa hàm lượng Al 2O3 (%) và Fe2O3 trong clinker xi măng
Portland.
- Modul alumin còn đặc trưng tỷ lệ hàm lượng giữa khoáng C 3A và các khoáng chứa
Fe2O3.

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

8

Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

p

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh
%Al2O3
%C3A

%FeO
%C4 AF
2 3

- Đối với xi măng Portland p = 1.4 – 1.8
- Nếu p tăng, clinker xi măng Portland sẽ chứa nhiều khống aluminat, phối liệu nung
luyện khó, xi măng Portland đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, kém bền sulfat.
- Ngược lại, p giảm, pha lỏng tạo thành nhiều, xi măng có cường độ khơng cao, nhưng
bền trong mơi trường sulfat.
- Nếu p = 0 ÷ 0,7 : xi măng rất bền trong mơi trường xâm thực.
p = 0,7 ÷ 1,4: xi măng bền trong mơi trường xâm thực.
p > 1,4
: xi măng khơng bền trong mơi trường xâm thực.
5) Hệ số bảo hịa vơi: KH
- Là tỷ lệ giữa phần trọng lượng CaO thực tế còn lại để tạo thành C 3S và C2S sau khi đã
tác dụng bảo hịa hồn tồn với các oxit Al 2O3 và Fe2O3 để tạo thành C3A và C4AF và
phần khối lượng CaO lý thuyết cần thiết để bảo hịa hồn tồn SiO2 tạo thành C3S.
CaO tổng  CaO tựdo   1.65Al2 03  0.35FeO
 0.7SO3
2 3


KH  
2,8SiO 2 toång  SiO 2 tựdo 

- Đối với xi măng Portland KH < 1, thường KH = 0.85 – 0.95
- Nếu KH lớn, hàm lượng alite trong clinker cao, cho xi măng Portland có cường độ cao,
đóng rắn nhanh nhưng khó nung luyện vì nhiệt độ kết khối cao.
- Nếu KH nhỏ, hàm lượng alite trong clinker thấp, chất lượng xi măng Portland thấp
nhưng nhiệt độ kết khối thấp, clinker dễ nung luyện.
II. Tính tốn cụ thể thành phần phối liệu
1. Các yêu cầu của clinker xi măng bền nước biển PCRS40.

- Hệ số module alumine

p = 1.11.4

- Thành phần khoáng

%C3A < 3.5%

. Thành phần hố học của Đá vơi, Đất sé & Than trước khi nung.
Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

Chất
khác

MK
N

Tỷ lệ
%

Đá vôi

4.04

0.56

0.4

49.36

2.15

0.17

2.04

41.28

100.00

Đất sét

64.77

13.86

10.4

1.63

0.86

0.2

1.38

6.9

100.00

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

9


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

Than

67.80

25.00

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

4.80

1.00

0.00

0.70

0.70

0.00

100.00

- Thơng thường với thành phần hóa của hệ các cấu tử nguyên liệu, phải chuyển đổi về
100%.
- Hệ số chuyển đổi về 100% nguyên liệu sau khi nung.

- Thành phần hoá của 2 cấu tử trên sau khi đã chuyển về 100% như sau:
Bảng 3. Thành phần hoá học của nguyên liệu sau khi nung.
SO3

Chất
khác

Tỷ lệ
%

Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

Đá vôi

6.880

0.954

0.681

84.059

3.662

0.290 3.474 100.00

Đất sét

69.570

14.887

11.171

1.751

0.924

0.215 1.482 100.00

Than

67.800

25.000

4.800

1.000

0.000

0.700 0.700 100.00

Thành phần hàm lượng tro lẫn vào clinker được tính theo cơng thức:

Trong đó:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

10


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

 P

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

: Lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng (lượng than cần nung cho 100Kg clinker).
P = 21.8Kg/100Kg clinker

 A

: Hàm lượng tro có trong nhiên liệu.
A = 16.5%

 n

: Lượng tro lẫn vào clinker so với tổng hàm lượng tro trong nhiên liệu.
n= 100% (Ở đây xem như 100% tro trong nhiên liệu lẫn vào clinker)

Trong bài toán 2 cấu tử ta chọn KH = 0.89

Cứ 100 phần clinker (hay phối liệu đã nung) thì có:
+ X phần trăm cấu tử thứ nhất đã nung.
+ Y phần trăm cấu tử thứ hai đã nung.
+ q phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào.

- Ta thiết lập phương trình:

X + Y + q = 100

- Ta có các biểu thức sau:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

11

(1)


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

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:

a 2 = b2 = 1
c2 = 100 – q

Giải hệ phương trình (7) ta có:

Tính tốn các thơng số trên ta được:

a 2 = b2 = 1
c2 = 100 – q = 100 – 3.6 = 96.4

Thay vào ta được kết quả sau:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

12


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Đổi phần trăm X, Y nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung X0, Y0

Đổi X0, Y0 ra phần trăm

Thành phần của clinker:
Bảng 4. Thành phần của clinker xi măng.
Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

Chất
khác

Tỷ lệ
%

Đá vôi

5.201

0.721

0.515

63.546

2.768

0.219

2.627

75.597

Đất sét

14.473

3.097

2.324

0.364

0.192

0.045

0.308

20.803

Than

2.441

0.900

0.173

0.036

0.000

0.025

0.025

3.6

Clinker

22.115

4.718

3.012

63.946

2.96

0.289

2.96

100

Kiểm tra các hệ số & module:

-

Hệ số bão hồ vơi KH:


-

Hệ số module alumin p:


-

Hệ số module silicat n:


SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

13


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Nhận xét:
- Hệ số KH = 0.89 thoả điều kiện đối với PCRS40 là KH = 0.87÷0.89
- Hệ số p = 1.6 không thoả điều kiện đối với PC RS40 là p = 1.1÷1.4
- Hệ số n = 2.9 thoả điều kiện n = 1.7÷3.5
- Ta thấy hệ số p cao hơn so với yêu cầu. vì vậy để giảm hệ số p xuống ta cần tăng
lượng Fe2O3.
- Bài toán tăng thêm vào cấu tử Laterite để cung cấp thêm lượng Fe 2O3 cho phối
liệu.

- Thành phần hoá học của nguyên liệu trước khi nung:
Bảng 1. Thành phần hoá học của nguyên liệu trước khi nung.
Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

Chất
khác

MK
N

Đá vôi

4.04

0.56

0.4

49.36

2.15

0.17

2.04

41.28 100.00

Đất sét

64.77

13.86

10.4

1.63

0.86

0.20

1.38

6.90

Laterite

25.08

19.55

41.41

0.12

0.08

0.00

3.39

10.37 100.00

Than

67.80

25.00

4.80

1.00

0.00

0.70

0.70

0.00

- Hệ số chuyển đổi về 100%:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

14

Tỷ lệ
%

100.00

100.00


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

- Thành phần hoá của phối liệu sau khi nung đã chuyển về 100% như sau:
Bảng 2. Thành phần hoá học của nguyên liệu sau khi nung.
Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

Đá vôi

6.880

0.954

0.681

Đất sét
Laterite
Than

CaO

MgO

SO3

Chất
khác

Tỷ lệ
%

84.059 3.662 0.290 3.474

100.00

69.570 14.887 11.171

1.751

0.924 0.215 1.482

100.00

27.982 21.812 46.201

0.134

0.090 0.000 3.782

100.00

67.800 25.000

1.000

0.000 0.700 0.700

100.00

4.800

Thành phần hàm lượng tro lẫn vào clinker
Trong bài toán 3 cấu tử ta chọn KH = 0.89, p = 1.1
Cứ 100 phần clinker (hay phối liệu đã nung) thì có:

+ X phần trăm cấu tử thứ nhất đã nung.
+ Y phần trăm cấu tử thứ hai đã nung.
+ Z phần trăm cấu tử thứ ba đã nung
+ q phần trăm tro nhiên liệu lẫn vào.
- Ta thiết lập phương trình:

X + Y+ Z + q = 100

- Ta có các biểu thức sau:





SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

15

(9)


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh


Thay các giá trị C, S, A, F ở (10), (11), (12), (13) vào (14), (15) và giải ta có hệ phương
trình bậc nhất hai ẩn số:

Trong đó:

a1 = b1 = c1 = 1
d1 = 100 - q

Tính tốn ta được thông số sau:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

16


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

-

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Thay vào hệ phương trình (16) ta có:

- Giải hệ phương trình trên ta có:

Với
Đổi phần trăm X, Y, Z nguyên liệu đã nung về nguyên liệu chưa nung X0, Y0, Z0

Đổi X0, Y0, Z0 ra phần trăm

Thành phần clinker:
Bảng 3. Thành phần của clinker

Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

Chất
khác

Tỷ lệ
%

Đá vôi

5.109

0.709

0.506

62.416

2.719

0.215

2.579

74.253

Đất sét

12.243

2.619

1.869

0.308

0.163

0.038

0.261

17.598

Laterite

1.273

0.992

2.102

0.006

0.004

0.000

0.172

4.549

Than

2.441

0.900

0.173

0.036

0.000

0.025

0.025

3.6

Clinker

21.066

5.220

4.650

62.766

2.886

0.278

3.037

100

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

17


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Thành phần phối liệu:
Bảng 4. Thành phần của phối liệu

Cấu tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

Chất
khác

MKN

Tỷ lệ
%

Đá vôi

3.396

0.471

0.336

41.492

1.807

0.143

1.715

34.700

84.06

Đất sét

8.142

1.742

1.308

0.205

0.108

0.025

0.173

0.867

12.57

Laterite

0.845

0.659

1.396

0.004

0.003

0.000

0.114

0.349

3.37

Phối liệu

12.383

2.872

3.040

41.701

1.918

0.168

2.002

35.916

100

Kiểm tra hệ số & module:
- Hệ số bão hồ vơi KH:

-

Hệ số module alumin p:


-

Hệ số module silicat n:


-

Thành phần khống:

-

Hàm lượng khống nóng chảy:

-

Lượng pha lỏng trong clinker:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

18


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

-

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Tít phối liệu:

Kết luận:
- Hệ số bão hồ vơi KH = 0.89 thoả điều kiện độ lệch
- Hệ số module alumin p = 1.1 thoả điều kiện p = 1.1÷1.4 cho xi măng PCRS40
- Hệ số module silicat n = 2.1 thoả điều kiện n = 1.7÷3.5 cho xi măng PCRS40
- Thành phần khoáng thoả yêu cầu
- Thành phần khoáng thoả yêu cầu
- Thành phần khoáng thoả yêu cầu
- Thành phần khoáng thoả yêu cầu

- Lượng pha lỏng trong clinker thoả yêu cầu
- Tít phối liệu T = 78.445 % thoả yêu cầu T = 75 80%
Như vậy thành phần như đã chọn có thể sản xuất được xi măng PCRS40.

CHƯƠNG 4: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Mục tiêu :

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

19


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

-

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

u cầu tính tốn các thơng số khối lượng ngun vật liệu dùng để chế tạo clinker
xi măng một cách chính xác từ đó có thể lựa chọn thiết bị sản xuất phù hợp.
Từ số liệu thống kê về vật liệu , phương tiện vân chuyển để lựa chọn thiết bị lưu
trữ nguyên vật liệu phù hợp nhất .

1. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA NHÀ MÁY :
1.1.

Hệ số sử dụng lò :

Kế hoạch làm việc tu sử lò trong một năm được dự định như sau :

o Thời gian làm việc hành chính :
Số ngày làm việc : từ thứ 2 đến thứ 7
Số ca làm việc : 2 ca / ngày.
Thời gian mỗi ca : 4 giờ / ca .
o Thời gian sản xuất :
Khai thác :
Đất sét : 2 ca / ngày , mỗi ca 4 giờ .
Đá vôi : 1 ca / ngày , mỗi ca 4 giờ .
Sản suất :
Quá trình sản xuất gồm 3 giai đoạn : nghiền phối liệu , nung , và nghiền xi
măng được hoạt động xuyên suốt trong năm và chỉ được tạm dừng cho các hoạt
động sữa chữa và bão trì máy móc .
Thời gian bảo trì máy được ước tính như sau :
Thời gian đại tu lị : 20 ngày
Thời gian trung tu lò : 10 ngày
Thời gian kiểm tra kĩ thuật : 10 ngày
 Tổng thời gian hoạt động của quy trình sản xuất là : 365 – 40 = 325 ngày .
Hệ số thời gian sử dụng lò :
K

1.2.

365  40
 0.8904
365

Năng suất làm việc :

Số ngày làm việc của lò : T  365  40  325 ngày
Số giờ làm việc của lò : H  325  24  7800 giờ

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

20


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Năng suất dự tính của nhà máy : 1.8 triệu tấn / năm .
Để sản suất xi măng PCpuz40 ta cần nghiền 95 % clinker (3 – 5 ) % thạch cao
Chọn số phần trăm tất cả phụ gia thêm vào là 5 %
Sản lượng Clinker mỗi năm được tính như sau :
C

M ' (100  5) 1800000  95

 1710000
100
100
tấn / năm

Lượng hao hụt khi nung Clinker là 0.5%
Sản lượng Clinker thực tế :

C1  C  (1  0.005)  1718550
Năng suất theo ngày của phân xưởng nung :
Năng suất theo giờ của phân xưởng nung :

tấn / năm

C1 

1718550
 5288
325
tấn / ngày

C1 

1718550
 220
325  24
tấn / giờ

2. CÂN BẰNG VẬT CHẤT NHÀ MÁY :
2.1.

Tính tốn than nhiên liệu :

Lượng than nhiên liệu dùng để sản suất 1 kg Clinker :
Gt 

q
1350

 0.1868
d
Q t 7225.6
(kg than / kg Clinker )

Cơng thức trên được tính khi độ ẩm của than nhiên liệu là 5% , lượng than khô tuyệt đối
được tính như sau :

G t k  G t (1  0.05)  0.1868  (1  0.05)  0.177

(kg than khô / kg Clinker )

Lượng than sau khi mua về có độ ẩm được xác định là khoảng 10 % , lượng than cần
thiết yêu cầu :
G tt yc  G t k (1  0.1)  0.177  (1  0.1)  0.1947
SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

21

(kg than / kg Clinker )


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Trong quá trình vận chuyển , sấy , nghiền lượng than có thể bị hao hụt .Ước lượng hao
hụt của tất cả q trình cung cấp than cho lị nung la 5 % , như vậy lượng than thực tế cần
G  G tt yc (1  0.05)  0.1947  (1  0.05)  0.204
2.2.

(kg than thực tế / kg Clinker )

Tính tốn tiêu hao nhiên liệu sản xuất :

Tỷ lệ các cấu tử được tính tốn :
Đá vơi
Đất sét
laterite

: 84.06 % , độ ẩm tự nhiên w = 5 %
: 12.57% , độ ẩm tự nhiên w = 10 %
: 3.37 % , độ ẩm tự nhiên w = 4 %

a. Lượng nguyên liệu để sản xuất 1 tấn Clinker :
Hệ số chuyển đổi do mất khi nung của phối liệu :
K

100
100

 1.56
100  MKN 100  35.916

Lượng nhiên liệu khơ lý thuyết được tính như sau :
Đá vôi :
V1 

84.06  1 1.56
 1.311
100
(tấn / tấn Clinker )

Đất sét :

D1 

laterite:
S1 

12.57  11.56
 0.1961
100
(tấn / tấn Clinker )

3.37  1 1.56
 0.052
100
(tấn / tấn Clinker )

Lượng nhiên liệu ẩm tự nhiên :
Đá vôi :

V2  V1  (1  0.05)  1.311 (1  0.05)  1.376
Đất sét :

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

22

(tấn / tấn Clinker )


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

D 2  D1  (1  0.1)  0.1961 (1  0.1)  0.2157
laterite :

S2  S1  (1  0.04)  0.052  (1  0.04)  0.054

(tấn / tấn Clinker )

(tấn / tấn Clinker )

Ngồi ra cịn một số yếu tố ảnh hưởng đến số lượng các loại nhiên liệu như sau :
Hao hụt trong quá trình khai thác : 1 %
Hao hụt trong quá trình vận chuyển và di chuyển nhiên liệu : 3 %
Hao hụt trong quá trình nghiền : 1 %
Hao hụt do nhiên liệu trở thành bụi và thoát ra : 0.5 %
 Tổng hao hụt của các yếu tố khác là 5.5 %
Lượng nhiên liệu thực tế cần thiết :
Đá vôi :

V3  V2  (1  0.055)  1.376  (1  0.055)  1.452

(tấn / tấn Clinker )

Đất sét :

D3  D2  (1  0.055)  0.2157  (1  0.055)  0.2276
laterite :

2.3.

S3  S2  (1  0.055)  0.054  (1  0.055)  0.057

(tấn / tấn Clinker )

(tấn / tấn Clinker )

Tính tốn thạch cao sử dụng :

Giả sữ lượng thạch cao sử dụng là 5% và độ ẩm của đá thạch cao là 9% , hao phí khi
vận chuyển , nghiền là 2% .
Lượng đá thạch cao lý thuyết

:

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

TCo  5% 1800000  90000

23

tấn/năm


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

Lượng đá thạch cao ẩm lý thuyết :

TC1  TCo  (1  0.09)  98100

Lượng đá thạch cao ẩm thực tế

TC2  TC1  (1  0.02)  100062

2.4.

:

tấn/năm
tấn/năm

Lượng nhiên liệu , nguyên liệu cần thiết để nhà máy sản xuất trong 1
năm:

Lượng than cần thiêt :

Gnam  G  C1  0.204 17185550  350584

(tấn)

Lượng nguyên liệu tiêu tốn trong 1 năm là :
Đá vôi

:

Đất sét

:

laterite :

Vnam  V3  C1  1.452 1718550  2495334.6

Dnam  D3  C1  0.2276 1718550  391141

Snam  S3  C1  0.057 1718550  97957

(tấn)

(tấn)

(tấn)

3.1 Bảng tổng kết sử dụng nguyên liệu thực tế:
Lượng nguyên liệu cần thiết
T/năm
T/ngày
T/ca
Đá vôi
2495334
7678
2559
Đất sét
391141
1203
401
laterite
97957

301
100
Thạch cao
100062
308
102
3.2 Bảng tổng kết lượng than sử dụng thực tế:
Nguyên liệu

Nguyên liệu
Than đá

T/năm
199895

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

Lượng nguyên liệu cần thiết
T/ngày
T/ca
615
205

24

T/giờ
320
50
12.5
13

T/giờ
69


Đổ Án Kỹ Thuật Sản Xuất Chất Dính

GVHD:Th.S Huỳnh Thị Hạnh

CHƯƠNG 5: DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ
Thuyết minh dây chuyền cơng nghệ sử dụng máy nghiền đứng:
1. Giai đoạn chuẩn bị phối liệu: Đất sét được khai thác bằng máy xúc nhiều gàu, gia
cơng bằng máy cán trục, sau đó vận chuyển về két chứa bằng băng tải cao su.
Đá vôi đƣợc khai thác bằng phƣơng pháp nổ mìn cắt tầng. Sau khai thác, đá vơi có kích
thước d>1000 mm sẽ tiếp tục được cho nổ mìn tẻ thành khối nhỏ hơn ngay tại cơng
trường. Đá có d <1000mm sẽ dùng xe ủi, xe xúc, xe ben để chở đá đến khu vực gia công.
Trƣờng hợp công trường khai thác gần nhà máy gia cơng (<5km) có thể dùng băng tải
cao su để vận chuyển đá. Sau gia công đá vôi được chứa vào bunke.
Đá vôi, đất sét được tháo từ két chứa và bunke, qua tiếp liệu băng đi đến băng tải chung,
Băng tải này dẫn phối liệu qua thiết bị PGNAA (thiết bị phân tích thành phần hóa), sau
đó đưa vào kho chứa chung (chỉ chứa chung đá vôi và đất sét).
Đá laterite sau khai thác được đưa về kho chứa, gia công bằng máy đập hàm chuyển động
phức tạp, rồi dùng băng tải cao su chuyển đá laterite về kho chứa.
Khi sản xuất, hỗn hợp đá vôi đất sét đƣa đến tiếp liệu băng để cân định lượng, sau đó
theo băng tải cao su đến băng tải chung. Đá laterite từ kho chứa đến tiếp liệu băng để cân
định lượng sau đó theo băng tải cao su đi đến băng tải chung
2. Giai đoạn nghiền và nung phối liệu:
Từ băng tải chung, phối liệu được đưa vào máy sấy nghiền đứng. Sau khi nghiền, thông
qua bộ phận phân ly khơng khí (có trong máy sấy nghiền đứng),các hạt chưa đạt kích
thƣớc yêu cầu sẽ quay lại bàn nghiền để nghiền lại, các hạt đạt độ mịn đƣợc đƣa đến

cyclone thu hồi. Sau khi đi qua cyclone thu hồi, phối liệu mịn đƣợc đƣa đến vít xoắn vận
chuyển, cịn khí và bụi phối liệu đƣợc dẫn đến lọc bụi điện.
Phối liệu mịn từ vít xoắn vận chuyển đi đến máng truợt khí động,qua bơm hịm khí nén
(hoặc gầu nâng) đi đến silo chứa bột phối liệu.
Khí và bụi phối liệu đi đến lọc bụi điện. Sau một thời gian, bụi phối liệu từ lọc bụi điện
đƣợc trả về máng trượt khí động, đến bơm hịm khí nén, về chứa trong silo chứa bột phối
liệu . Khí đã được lọc sạch bụi theo quạt hút đến ống khói thải ra ngồi mơi trƣờng.

SVTH:Phan Thanh Hy Khang-81201588

25