tiểu luận công nghệ sản xuất xi măng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (893.33 KB, 43 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

TIỂU LUẬN

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNGHọc phần: Kỹ thuật bảo vệ môi trường công nghiệpGiảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Lan PhươngSinh viên thực hiện: Lê Minh Sơn 20201917 Bùi Doãn Anh 20201839 Mai Tiến Thành 20201921Lớp: 142644

Hà Nội, tháng 6, năm 2023

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU...3

CHƯƠNG 1. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG...4

1.1 Clinker... 4

1.1.1 Thành phần hóa học của clinker...4

1.1.2 Thành phần pha của clinker:...4

1.1.3 Đặc trưng của các khoáng clinker...5

1.2 Thạch cao...6

1.3 Đá vơi...7

1.4 Phụ gia...7

CHƯƠNG 2. Q TRÌNH SẢN XUẤT CLINKER...9

2.1 Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt...9

2.2 Lị quay nung clinker xi măng theo phương pháp khơ...9

2.3 Lị đứng nung clinker xi măng...9

2.4 Q trình hóa lý xảy ra khi nung clinker...10

2.4.1 Giai đoạn nung nóng và sấy khơ phối liệu...10

2.4.2 Giai đoạn phân hủy các khống sét...10

2.4.3 Giai đoạn phân hủy cacbonat...11

2.4.4 Giai đoạn phản ứng ở pha rắn:...11

2.4.5 Giai đoạn phản ứng tạo khoáng C S khi xuất hiện pha lỏng:...1232.4.6 Giai đoạn làm nguội clinker:...13

CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG...14

3.1 Thuyết minh quy trình sản xuất xi măng:...14

3.1.1 Giai đoạn 1: Khai thác mỏ...14

3.1.2 Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu...14

3.1.3 Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống...15

3.1.4 Giai đoạn 4: Nung Clinker...15

3.1.5 Giai đoạn 5: Nghiền xi măng...162

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

3.1.6 Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng...16

3.2 Sơ đồ quy trình sản xuất xi măng:...17

4.3.2 Xử lí bụi bằng túi vải...22

4.3.3 Xử lí bụi bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện...24

4.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI...27

4.4.1 Đặc điểm chung của sử lý nước thải xi măng...27

4.4.2 Xử lý nước thải...28

4.5 Công nghệ xử lý chất thải rắn...30

4.6 Ô nhiễm tiếng ồn va rung động...31

CHƯƠNG 5. SẢN XUẤT SẠCH HƠN...32

5.1 Sản xuất sạch hơn...32

5.2 Cơ hội sản xuất sạch hơn...33

5.2.1 Quản lý nội vi, quản lý sản xuất tốt...33

5.2.2 Kiểm sốt quy trình...33

5.2.3 Thay đổi / Cải tiến qui trình, thiết bị...34

5.2.4 Thay đổi cơng nghệ...39

5.2.5 Thay đổi nguyên liệu và nhiên liệu...39

5.2.6 Thu hồi, Tuần hoàn, tái sử dụng...40

KẾT LUẬN...43

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

L I M ĐẦẦUỜ Ở

Phát triển kinh tế phải đi đôi với bảo vệ môi trường đây là chủ đề đang được quantâm và ủng hộ của nhiều nước trên thé giới. Vấn đề đặt ra cho các nước đang phát triển làcải thiện môi trường bị ô nhiệm do các chất độc hại phát sinh từ nên công nghiệp và hoạtđộng sản xuất.

Tiêu dùng xi măng trong những năm trở lại đây không ngừng tăng trưởng và làđộng lực quan trọng thúc đẩy ngành công nghiệp xi măng phát triển. Tuy nhiên, bêncạnh những lợi nhuận kinh tế cao, ngành công nghiệp xi măng cũng gây tác hại tiêucực cho mơi trường sinh thái. Đó chính là mặt trái của q trình cơng nghiệp hóa,hiện đại hóa. Hậu quả là môi trường đang ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng dẫn đếnthay đổi khí hậu,… Do đó cần thiết trong việc nghiên cứu công nghệ, thiết kế xâydựng hệ thống xử lý nước thải, khí thải cho ngành cơng nghiệp xi măng nói chung vàcác ngành cơng nghiệp khác nói riêng. Đã có nhiều doanh nghiệp lớn đang sử dụngcơng nghệ sản xuất hiện đại, tiên tiến trên thế giới vào sản xuất xi măng. Cùng đó,với thế hệ cơng nghệ như hiện tại, việc nung luyện clinker, nghiền xi măng... cũngvẫn tạo ra nhiều bụi với các khí thải, nước thải gây ảnh hưởng tiêu cực đến môitrường.

Vậy, quy trình sản suất xi măng trải qua những giai đoạn nào? Nước thải và khíthải của ngành cơng nghiệp này đươc xử lý ra sao? Đề tài “ Công nghệ sản xuất ximăng” sẽ làm rõ những thắc mắc trên.

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG 1. NGUYÊN LI U S N XUẦẤT XI MĂNGỆ Ả1.1 Clinker

Clinker là bán sản phẩm trong quá trình sản xuất xi măng. Clinker được sản xuấtbằng cách nung kết hợp hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét và quặng sắt với thành phần xácđịnh đã được định trước, Clinker có dạng cục sỏi nhỏ, kích thước 10-50mm.

Nguyên liệu được pha trộn theo tỷ lệ xác định rồi đem nung ở nhiệt độ cao khoảng1450 – 1455 C nhằm tạo hợp chất chứa thành phần pha cần thiết (gồm các loại khoáng và0

pha thủy tinh).

Khố ngchính

Alumo Manganat

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

1.1.3 Đặc trưng của các khoáng clinker

Khoáng Alit (54CaO.16SiO2.Al2O3.MgO = C54S16AM): là khoáng chính của clanhkexi măng pc lăng. Alit là dạng dung dịch rắn của khống C S với ơxit Al32O3 và MgO lẫntrong mạng lưới tinh thể thay thế vị trí của SiO . Khoáng C S được tạo thành ở nhiệt độ lớn23

hơn 1250 C do sự tác dụng của CaO với khống C S trong pha lỏng nóng chảy và bền vững02

đến 2065 C (có tài liệu nêu giới hạn nhiệt độ bền vững của C S từ 1250 C 1900 C). Alit có0

Khống Bêlít (β-C2S): có cấu trúc dạng tròn, phân bố xung quanh các hạt Alit.Bêlit là một dạng thù hình của khoáng C S, tồn tại trong clanhke khi làm nguội nhanh.2

Trong quá trình nung clanhke, do phản ứng của CaO với SiO ở trạng thái rắn tạo thành2

khoáng C S ở nhiệt độ 600 1100 C. Khoáng C S có 4 dạng khác nhau về hình dáng2 0 2

cấu trúc và các tính chất, gọi là dạng thù hình, đó là , '- , - và - C2S.

Sự thay đổi trạng thái cấu trúc của Bêlít khi tăng nhiệt độ tới xuất hiện pha lỏng vàkhi làm nguội tới nhiệt độ bình thường rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều yếu tố khácnhau. Sự biến đổi thù hình của C S trong quá trình làm nguội mơ tả sau đây đã đơn giản hóa2

rất nhiều.

Khi làm nguội clanhke, nếu tốc độ làm nguội chậm sẽ xảy ra sự biến đổi thù hình từdạng - C S sang dạng - C S kèm theo hiện tượng clanhke bị tả thành bột vì có sự tăng thể22

tích. Ngun nhân vì - C S có khối lượng riêng là 2,97 g/cm , nhỏ hơn khối lượng riêng2 3

của - C S là 3,28 g/cm . - C S khơng có tính kết dính ở điều kiện nhiệt độ và áp suất2 3 2

thường, vì vậy để tránh hiện tượng tả clanhke do sự biến đổi thù hình từ - C S sang - C S22

ở 575 C, cần ổn định bằng cách đưa một số ôxit khác như P0 , BaO... vào mạng lưới cấu

trúc của nó tạo thành dung dịch rắn.

Khi tác dụng với nước, khống Belit thủy hóa chậm, tỏa nhiệt ít và cũng tạothành các tinh thể dạng sợi (có công thức viết tắt là CSH gọi là Tobermorit) đan xen vào(B)

nhau tạo cho đá xi măng có cường độ cao. Tốc độ phát triển cường độ của khoáng Belitchậm hơn khống Alit; phải sau 1 năm đóng rắn cường độ của Belit mới bằng của Alit.Belit thải ra lượng Ca(OH) ít hơn Alit nên nó tạo cho đá xi măng có độ bền ăn mịn rửa trơi2

cao hơn đá xi măng Alit.

Khoáng canxi aluminat (C A): 3 là chất trung gian màu trắng nằm xen giữa các hạtAlit và Belit cùng với alumo ferit canxi (C AF). Trong thành phần của C A cũng chứa một43

số tạp chất như SiO , Fe2 2O3 , MgO, K O , Na22O.6

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Aluminát canxi là khoáng quan trọng cùng với Alit tạo ra cường độ ban đầu của đá ximăng. Xi măng chứa nhiều C A toả nhiều nhiệt khi đóng rắn, nếu thiếu hoặc khơng có thạch3

cao để làm chậm sự đơng kết thì xi măng sẽ bị đóng rắn rất nhanh (khơng thể thi cơngđược). C A có tỷ trọng 3,04 g/cm , là khống đóng rắn nhanh, cho cường độ cao nhưng kém3 3

bền trong môi trường sun phát.

Khoáng Canxi alumo ferit (C AF): 4 cũng là chất trung gian, có tỷ trọng 3,77 g/cm ,3

màu đen, nằm xen giữa các hạt Alit và Belit cùng với khoáng C A. Khi nung clanhke, do3

phản ứng của CaO với Fe2O3 tạo thành các khống nóng chảy ở nhiệt độ thấp (600 700OC)như CaO.Fe2O3 (CF) , C F ... Sau đó các khống này tiếp tục phản ứng với Al22O3 tạo thànhcác khoáng Canxi alumo ferit có thành phần thay đổi như C F, C26A2F, C AF, C46AF2. Cáckhống này bị nóng chảy hồn toàn ở nhiệt độ 1250 C và trở thành pha lỏng cùng với cácO

khống Canxi aluminat, tạo ra mơi trường cho phản ứng tạo thành khoáng C S, nên chúng3

thường được gọi là chất trung gian hoặc pha lỏng clanhke.

Khi tác dụng với nước, Canxi alumo ferit thuỷ hoá chậm, toả nhiệt ít và cho cường độthấp.

1.2 Th ch caoạ

Cấu tạo của thạch cao tự nhiên CaSO4.2H O2

- Thạch cao tự nhiên hàm lượng CaSO4.2H2O chiếm từ 94- 98% - Tác dụng của thạch cao:

+ Thạch cao tác dụng với C4AF

Là phụ gia cho thêm vào xi măng để kéo dài thời gian ninh kết, giảm tốc độ đóng rắn củaxi măng.

Clinker khi nghiền mịn đóng rắn rất nhanh, do phản ứng C A với nước xảy ra rất nhanh. Do3

đó phải giảm tốc độ đóng rắn của clinker bằng thạch cao. Khi có mặt thạch cao q trìnhđóng rắn xảy ra phản ứng:

C3A + CaSO4.2H2O + 26 H O → 6 CaO. Al22O3.3SO .3H O32 C A + CaSO34.2H2O + 26 H O → 3 CaO. Al22O3.3SO .3H O32

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Khi tạo hỗn hợp vữa, bao quanh thạch cao lúc đầu là C3A.CaSO .3H42O xốp, hìnhkim. Ion SO tiêp tục đi qua lỗ xốp ra môi trường. SO bao quanh C A tạo thành lớp42- 42- 3

C3A.CaSO .12H42O xít đặt giả bền, ngăn cản không cho ion Al thốt ra ngồi, vì vậy mà3+

q trình phản ứng chậm lại và thời gian ninh kết kéo dài. C3A.CaSO .12H42O xít đặt giả bền,ngăn cản khơng cho ion Al thốt ra ngồi, vì vậy mà q trình phản ứng chậm lại và thời3+

gian ninh kết kéo dài.

Hàm lượng thông thường 3-6 %

Nếu cho quá nhiều thạch cao, nồng độ SO cao, tạo nên mơi trường bão hịa nhanh4

2-C3A.CaSO .12H42O thành C3A.CaSO .31H42O có cấu trúc xốp, làm tăng tốc độ dính ướt, qtrình tạo hydrosunfua aluminat nhanh, làm tăng tốc độ ninh kết.

Nếu cho ít thạch cao, nồng độ SO ít, làm Al tiếp tục thốt ra mơi trường, tăng q trình42- 3+

đóng rắn.1.3 Đá vôi

CaCO3 chiếm khoản 60 – 97%.Tdụng của đá vôi trong nghiền ximăng:

- Là chất cứng, giòn, dể nghiền đối với hệ nghiền đứng.

- Dể tạo ra những hạt có kích thước nhỏ từ 5-10mm Rate 45 tăng; Blaine tăng- Tạo độ dẻo cho hồ xi măng. Cường độ ban đầu khi đóng rắn

- Tăng hiệu xuất kinh tế vì giá thành thấp

- Tuy nhiên làm giảm cường độ của ximăng vì bản chất đá vơi khơng tạocường độ cho xi măng.

1.4 Ph gia ụ

Là vật liệu Silic hoặc Silic và Alumin Cấu tạo tự nhiên thành phần chủ yếu là silichoat tính;

Phụ gia càng tốt mức độ hoạt tính ( khả năng hút vơi) càng cao.

Pouzzolane thuộc nhóm phụ gia hoạt tính (thủy lực) làm tăng mật độ và cường độcủa xi măng trong môi trường nước. Đồng thời giúp tăng sản lượng, hạ giá thành sản phẩm.

Thành phần chính là các khống hoạt tính nhóm alumo silicat. Tự bản thân khơng cótính thủy lực. Trong mơi trường điện ly có Ca(OH) từ phản ứng hydrat clinker, chúng có2

khả năng tạo khống hydrosilicat canxi CSH hoặc hydrosilicat alumin CAH có tính thủylực. Độ hoạt tính càng lớn khi hàm lượng oxyt silic vô định h ìn h càng cao.

Ảnh hưởng đến chất lượng:

- Cường độ xi măng ban đầu phát triểu chậm8

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

- Cường độ sau phát triển cao, bền trong môi trường thủy hóa- Sử dụng nhằm thăng quả năng bền nước và hạ giá thành

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

CHƯƠNG 2. Q TRÌNH S N XUẦẤT CLINKERẢ2.1 Lị quay nung clinker theo phương pháp ướ t.

Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt cịn gọi là lị quay có thiết bị trao đổinhiệt bên trong. Nó là 1 ống kim loại hình trụ rỗng, đặt nghiêng 1 góc α so với mặtphẳng ngang α = 3 - 50, tỉ lệ giữa L/D =30 - 40 lần. Lò quay phương pháp ướt thường cócác loại sau: D × L = 3 × 100m; 3,6 × 120m ; 4 × 150m ; 5× 185m 7 × 270m. Lị có kíchthước khác nhau, sẽ có năng suất khác nhau. Tịan bộ chiều dài lị được đặt trên hệ thốngbệ đỡ có con lăn và đặt trên các trụ lị bằng bê tơng.

Lị quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều, phối liệu vào đầu cao (đầu lạnh )của lò, clinker ra đầu thấp ( đầu nóng ) của lị, nhiên liệu và khơng khí đi vào đầu thấpcủa lị, q trình cháy và sự trao đổi nhiệt xảy ra theo chiều dài của lị, cuối cùng khí thảiđược đi ra phía đầu cao của lò. Nguyên, nhiên liệu đi ngược chiều nhau, kết quả nguyênliệu được đốt nóng từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ kết khối, cịn khí nóng có nhiệt độgiảm dần theo chiều dài lị ra ống khói, nhiệt độ khí thải khỏang 200 - 3000C.

Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt trong lị người ta thường bố trí các thiết bị traođổi nhiệt bên trong lị như: xích trao đổi nhiệt, các tấm kim loại trao đổi nhiệt ở các dơnnhư dơn sấy, dơn đốt nóng, dơn phân hủy, phổ biến là xích trao đổi nhiệt.

2.2 Lị quay nung clinker xi măng theo phương pháp khơ.

Lị quay nung clinker xi măng theo phương pháp khô về cấu tạo thân lò vànguyên tắc làm việc ngược chiều như lò quay phương pháp ướt. Tuy nhiên cũng cónhững điểm khác nhau: kích thước lị rất ngắn so với lò phương pháp ướt,tỉ lệ L/D = 15 - 17 lần, phổ biến là loại lị có kích thước: D × L =3,5 × 50m ; 4 × 60m.

Bột phối liệu từ kết chứa có W = 0,5 - 1% vào hệ thống xyclon trao đổi nhiệt nhờvít tải chuyển vận, khí nóng từ trong lị đi vào buồng khói rồi lên xylon, vật liệu và dịngkhí quyển chuyển động ngược chiều nhau, do tác dụng của dịng khí vật liệu trongxyclon ln ln ở trạng thái lơ lửng, vì vậy sự tiếp xúc giữa dịng khí và vật liệu tốthơn, q trình trao đổi nhiệt giữa khí và vật liệu tốt hơn. Hệ thống xyclon trao đổi nhiệtđặt phía đầu cao của lị, có thể là xyclon 3 bậc, 4 bậc hoặc nhiều bậc. Ở mỗi bậc xyclonvật liệu và dòng khí có nhiệt độ xác định, nhiệt độ vật liệu được tăng dần từ trên xuốngdưới, nhiệt độ dịng khí giảm dần theo chiều từ dưới đi lên. Kết quả bột phối liệu vào

tiếp tục q trình nung luyện.

2.3 Lị đ ng nung clinker xi măng.ứ

Lò đứng là 1 ống hình trụ đứng rỗng, ngồi là vỏ thép, trong lót gạch chịu lửa.Chiều cao và đường kính lị thường có tỉ lệ xác định H / D= 3,5 - 4 lần, tùy theokích thước lị mà có năng suất khác nhau, để tăng hiệu quả sấy thường mở rộng dơn sấy

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Lị đứng cơ khí hóa cao thường có thiết bị nạp liệu, tháo clinker hịan tịan tự động.Bột phối liệu từ silơ chứa vào thiết bị làm ẩm, tạo viên, chuyển xuống thiết bị nạp liệu vàolị và q trình nung luyện được tiến hành trong lò đứng tương tự trong lò quay.

Dựa vào chiều cao lò, nhiệt độ nung mà phân chia lò đứng thành 3 hoặc 4 dôn, phổbiến hơn là 3 dôn: dôn sấy, dôn nung và dôn làm lạnh.

2.4 Quá trình hóa lý x y ra khi nung clinker ả

Để thu được clinker xi măng có thành phần khống mong muốn, cần phải chế tạo bộtphối liệu có đủ thành phần hóa học. Phối liệu từ khi vào lị tới khi ra lị (trải qua q trìnhtăng nhiệt độ từ nhiệt độ bình thường tới khi đạt nhiệt độ kết khối, rồi sau đó nguội dần tớinhiệt độ bình thường) có nhiều biến đổi hóa lý phức tạp qua nhiều giai đoạn. Có thể chia cácgiai đoạn phản ứng một cách tương đối như sau:

Khi nhiệt độ của phối liệu được nâng dần từ nhiệt bình thường tới khoảng 250 3000C là quá trình khử nước lý học, nung nóng phối liệu và lúc này có thể xảy ra một vàiloại phản ứng hóa học nhưng khơng ảnh hưởng lớn tới q trình tạo khống clinker sau này.Trong công nghệ sản xuất clinker bằng lò quay phương pháp khơ có hệ thống tháptrao đổi nhiệt cyclon, giai đoạn này xảy ra ở cyclon cấp I, tại đó bột phối liệu được trộn lẫnvới dịng khí nóng có nhiệt độ 450 – 500 C từ dưới đi lên và truyền nhiệt cho bột phối0

-liệu. Sau đó bột phối liệu nóng được tách ra khỏi dịng khí (nhờ lực ly tâm) và chảy xuốngcyclon cấp II.

Khi nhiệt độ tăng dần, các loại khoáng sét như caolinit, montmorilonit, ilit, v.v...,

caolinit chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc tự nhiên của nó: caolinit cấu trúc phân tán mịn

475 - 505 C. 0

sang meta caolinit, nếu tăng thêm nhiệt độ thì một phần phân hủy thành dạng vơ địnhhình Al2O3 và SiO có hoạt tính:2

Al2O3.2SiO .2H22O Al2O3.2SiO2 Al2O3 + 2SiO2Trong cơng nghệ sản xuất clinker bằng lị quay phương pháp khơ, giai đoạn nàyxảy ra ở cyclon cấp II và cấp III, tại đó bột phối liệu được trộn lẫn với dịng khí nóng có

như ở cyclon cấp I, bột liệu được nâng nhiệt dần và xảy ra các phản ứng phân huỷkhoáng sét và một phần khoáng cacbonat, được tách ra khỏi dịng khí (nhờ lực ly tâm)và chảy xuống cyclon cấp IV hoặc vào thiết bị tiền nung (precalciner).

900 Co

500 Co

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

2.4.3 Giai đoạn phân hủy cacbonat

bị phân hủy nhiệt theo phản ứng:

Đây là phản ứng dị thể thuận nghịch, nếu khống chế tốt các điều kiện, phản ứngcó thể xảy ra hoàn toàn.

Phản ứng phân hủy cacbonat bắt đầu xảy ra ở những trung tâm thế năng, đó lànhững vị trí có khuyết tật cấu trúc ở trên cạnh, trên mặt và các góc tạo nên bề mặtkhoáng cacbonat.

+ Nhiệt độ tăng cao, tốc độ phản ứng nhanh.

+ Khoáng canxit kết tinh thơ, hạt to, thì tốc độ phân giải chậm và ngược lại.Trong các lị quay phương pháp khơ khơng có thiết bị precalciner, q trình nàythường xảy ra ở cyclon cấp IV và cấp V, trước khi bột liệu được đưa vào lò quay. Tuy

cacbonat là giai đoạn chậm nhất. Do đó, sau khi ra khỏi hệ thống tháp trao đổi nhiệt,lượng cacbonat bị phân huỷ thường chỉ mới đạt 40 – 50%. Q trình này tiếp tục xảy ratrong lị quay với tốc độ chậm hơn vì khi đó bột liệu khơng cịn trộn lẫn với dịng khínóng ở trạng thái lơ lửng như trong hệ thống cyclon, điều này dẫn đến phải kéo dài thânlò.

Để tăng hiệu suất phân huỷ cacbonat ở trạng thái lơ lửng nhằm tăng năng suất vàrút ngắn chiều dài thân lò, người ta đã chế tạo ra thiết bị precalciner. Trong thiết bị

– 60% nhiên liệu nung clinker và ở đó q trình phân huỷ cacbonat xảy ra hồn tồn.

Trong q trình sét, đá vơi phân hủy, các oxit mới sinh lập tức phản ứng với nhau hìnhthành khống clinker.

Trước hết là sự hình thành canxi aluminat (CA) ở nhiệt độ khoảng 700 C, sau đó CA0

kết hợp với CaO ở 900 - 1000 C để chuyển thành C0 và cuối cùng tạo thành C A ở 1200

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

CaO và Al2O3 hình thành C AF. Nhiều cơng trình nghiên cứu cho rằng các khống ferit tạo4

thành một dãy dung dịch rắn C6A2F - C AF - C46AF2, mà cơng thức khống đại diện của nó làC4AF (tetracanxi alumo ferit).

Từ trên 700 C bắt đầu phản ứng của CaO với SiO tạo thành dicanxi silicat (Co 2 2S).Q trình trên có thể đơn giản hóa bằng các phương trình phản ứng như sau:

cường độ ban đầu cao và phát triển cường độ nhanh.

Sự xuất hiện pha lỏng (nhiệt độ bắt đầu nóng chảy - điểm ơtecti) xảy ra càng sớmkhi trong hệ phản ứng có càng nhiều cấu tử, ví dụ:

CaO - SiO - Al2 2O3 - Fe2O3 1335CaO - SiO - Al2 2O3 - Fe2O3 - Na2O 1315CaO - SiO - Al2 2O3 - Fe2O3 - Na O - MgO2 1300

Một số nhà nghiên cứu cho rằng các khoáng Ferit cùng với các khoáng Canxi

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

Khi pha lỏng xuất hiện thì C S, CaO bắt đầu hòa tan vào pha lỏng và kết hợp với2

C2Shòa tan + CaOhòa tan 3CaO.SiO2 kết tinh

Các cation có tác dụng làm giảm độ nhớt của pha lỏng được sắp xếp theo thứ tự:

K+ < Na < Ba < Sr < Ca < Mg < Fe < Mn+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 2+

giàu sắt để điều chỉnh. Trên thực tế ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu của tất cả các nhà

phụ gia khơng thể thiếu trong sản xuất clinker xi măng pc lăng.

Trong lò quay nung clinker xi măng, giai đoạn phản ứng pha lỏng để tạo khống

trình này cần khoảng thời gian từ 25 – 30 phút để tất cả CaO trong bột liệu có thể liên

Tốc độ làm nguội clinker ảnh hưởng rất lớn tới hình thái cấu trúc của khốngclinker và tính chất của clinker.

Để giữ được các khống clinker đã tạo thành khi nung ở nhiệt độ kết khối thì việclàm nguội nhanh clinker là cần thiết để hạn chế sự phân hủy các khống đó, đặc biệt để

Khi làm nguội nhanh, đồng thời với sự đông cứng đột ngột của pha thủy tinh, các

Khi làm nguội nhanh, clinker dễ nghiền hơn do có ứng suất nội lớn.

Giai đoạn làm nguội clinker xảy ra ngay ở cuối zôn nung chuyển sang zơn làm

đưa ra khỏi lị quay. Q trình làm nguội tiếp theo được thực hiện trong thiết bị làmnguội. Trong công nghệ sản xuất clinker xi măng có các dạng thiết bị làm nguội khácnhau như làm nguội kiểu lò hành tinh, làm nguội kiểu ống quay và làm lạnh kiểu ghi,trong đó thiết bị làm nguội kiểu ghi có hiệu suất làm nguội nhanh nhất.

14(1250-1450oC) pha lỏng

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

CHƯƠNG 3. QUY TRÌNH S N XUẦẤT XI MĂNGẢ3.1 Thuyếết minh quy trình s n xuấết xi măng:ả

Gồm 6 giai đoạn sau:

- Giai đoạn 1: Khai thác mỏ.

- Giai đoạn 2: Gia công sơ bộ nguyên liệu.- Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống.- Giai đoạn 4: Nung Clinker.

- Giai đoạn 5: Nghiền xi măng.- Giai đoạn 6: Đóng gói xi măng.

Xác định nguồn khống sản,thăm dị địa hình và đánh giá chất lượng.

Đá vôi, đất sét, quặng sắt…được vận chuyển từ mỏ khai thác về nhà máy thường ởdạng viên tảng có kích thước lớn, nên phải được đập nhỏ trước để tiện cho việc nghiền, sấykhô, chuyển tải và tồn trữ.

Vật liệu sau khi được đập nhỏ và có độ hạt đồng đều nên giảm được hiện tượng phân licủa độ hạt khác nhau trong quá trình vận chuyển và tồn trữ, có lợi cho việc tạo ra thànhphần liệu sống và sự phối liệu được chính xác. Nhưng trong sản xuất xi măng độ hạt của vậtliệu là hạt vừa, nếu hạt quá nhỏ sẽ làm cho hệ thống đập nhỏ phức tạp thêm.

Máy đập nhỏ:

Đập nhỏ là quá trình làm giảm nhỏ độ hạt của vật liệu bằng phương pháp cơ học.Trước đây, đập nhỏ được chia làm 3 giai đoạn là đập thô, đập vừa và đập nhỏ. Hiện nay chỉáp dụng một giai đoạn đập nhỏ đã đạt được đường kính hạt là 1100mm, có khi cịn nhỏ hơn25mm. Như vậy, hệ thống đập nhỏ đã được đơn giản đi rất nhiều, không những giảm đượcvốn đầu tư, giảm ơ nhiễm mà cịn nâng cao hiệu suất lao động.

Thiết bị đập nhỏ:

Có nhiều kiểu thiết bị đập nhỏ như: kiểu hàm, kiểu cối xay, kiểu trục cán, kiểu búa…Tuỳ thuộc vào điều kiện kinh tế và trình độ kỹ thuật của từng nước mà sử dụng thiết bị đậpnhỏ phù hợp để mang lại hiệu quả kinh tế cao và dễ vận hành, sửa chữa. Thường thì các nhàmáy sử dụng máy đập nhỏ kiểu búa đơn quay để đập nhỏ đá vôi, Mergel, than, Clinker…(ngày nay sử dụng máy nghiền để nghiền).

Ưu điểm của loại máy này năng lực sản xuất lớn, tỉ suất đập nhỏ cao, cấu tạo đơngiản, thân máy nhỏ, độ hạt đồng đều, dễ thay thế linh kiện. Tuy nhiên nó cũng có nhữngnhược điểm là: đầu búa, rãnh răng lược, tấm lót chống bị mài mịn; khi sản xuất tạo nhiềubụi; khơng thích hợp đập nhỏ các vật liệu bị ẩm ướt hoặc vật liệu dính.

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

3.1.3 Giai đoạn 3: Nghiền, sấy phối liệu sống.

Sấy phối liệu sống:

Phối liệu đã được định lượng gồm đá vôi, đất sét sẽ được nạp vào máy nghiền đứng.Tại đây phối liệu được nghiền và sấy khơ bằng khí thải từ lị nung. Sau khi sấy thì lượngnước có trong ngun liệu, chủ yếu là trong đất sét giảm xuống rất nhiều, tạo điều kiện chocác giai đoạn sau như nung Clinker, tồn trữ xi măng.

Nghiền phối liệu sống:

Sử dụng phương pháp nghiền bi để nghiền phối liệu sống.Đặc điểm của máy nghiền bi thép là:

- Áp dụng rộng rãi trong việc nghiền vật liệu rắn, năng lực sản xuất lớn.- Khi độ hạt liệu vào là 20 ÷ 30mm thì độ nhỏ của sản phẩm có thể đạt tới 0,1mm.- Có thể tiến hành nghiền, sấy cùng một lúc.

- Kết cấu đơn giản, dễ kiểm tra, dễ thay thế linh kiện.- Vận hành tốt.

- Phát ra tiếng ồn khá lớn khi vận hành, tiêu hao nhiều năng lượng

Clinker là sản phẩm nung thiêu kết ở 1450 C của đá vôi, đất sét và một số phụ gia điều0

2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2

Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→1300 C là quá trình hồn thiện tinh thể Alite, cho0

tới 1300 C thì pha lỏng bắt đầu đông kết, phản ứng tạo thành silic 3 canxi cũng kết thúc.0

Lúc này trong vật liệu cịn một số oxit canxi chưa hố hợp với silic 2 canxi, gọi là oxit canxitự do.

Sau khi nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội. Mục đích là để tăng chất lượngClinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư của Clinker, giảm hao nhiệt,

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận tiện cho việc tồntrữ, vận hành và nghiền Clinker.

Sau khi làm nguội, Clinker được chuyển lên xilo Clinker. Từ đây, Clinker được nạpvào máy nghiền xi măng cùng thạch anh và các phụ gia điều chỉnh; hệ thống nghiền sơ bộcó thiết bị lọc bụi hiệu suất cao.

Mục đích của việc nghiên xi măng: có 2 mục đích.- Xi măng càng mịn thì càng tăng diện tích bề mặt.

- Tăng tính năng thuỷ phân hố rất mạnh, nó bao bọc cát sạn trong bê tơng vàdính kết lại với nhau.

Nhưng thực tế nếu nghiền quá mịn sẽ giảm sản lượng của máy nghiền, tăng tiêu haođiện năng. Đồng thời, kích cỡ hạt càng mịn thì khi tồn trữ dễ mất đi hoạt tính, giảm độ bềnvững của bê tơng. Vì vậy độ mịn của xi măng được khống chế trong khoảng 88µm, dư trênrây khoảng 5→10%.

Sau khi nghiền, xi măng chưa thể xuất xưởng ngay mà phải qua tồn trữ trunggian. Tồn trữ xi măng có tác dụng như sau:

Khống chế nghiêm ngặt chất lượng xi măng.Cải thiện chất lượng xi măng.

Xi măng xuất xưởng có 2 kiểu: xi măng bao và xi măng rời. Xi măng bao là dùngmáy đóng bao đổ xi măng vào túi giấy. Máy đóng bao có 2 loại chính: máy đóng bao quaytrịn và máy đóng bao cố định. Việc đóng xi măng rời và vận tải xi măng rời phải sử dụngmáy đóng và xe chuyên dụng.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

3.2 S đơồ quy trình s n xuấết xi măng:ơ ả

Thạch cao Quặng sắt

Đá vôi Đất sét

Phụ gia

Máy đập

Silo thạch cao Máy đập

Silo quặng sắtMáy đập

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

CHƯƠNG 4. X LÝ KHÍ TH IỬ Ả4.1 Thành phấồn khí th i và tác h i c a chúngả ạ ủ

Khí thải nhà máy xi măng bao gồm các chất chính: khói bụi, CH , VOC,4NOx, SOx, CO và CO .2

Khi những chất này phát sinh với lượng lớn sẽ dẫn đến sự nóng lên tồncầu. Các chất khí này làm ô nhiễm không khí, gây tác động xấu đến hệ sinh thái.Như là giảm tốc độ tăng trưởng của cây trồng, thay đổi thành phần hóa học của đất.Đối với con người, khí thải ơ nhiễm khơng khí sẽ gây ra các bệnh về đườnghô hấp, dị ứng da, mắt; tiếp xúc lâu dài sẽ gây các bệnh ung thư.

4.2 Quy trình x lý khí th i ử ả

GIAI ĐOẠN 1: XỬ LÝ NO TRONG KHÍ THẢI XI MĂNGX

Ở giai đoạn này, để loại bỏ NOx, sử dụng phương pháp SNCR. Cách tiếnhành: dung môi được bơm từ bể chứa đến các vịi phun, dung mơi dạng sương mùphun trực tiếp vào dịng khí thải.

Dung mơi hay dùng nhất để khử NOx là Amoniac (NH ), hoặc Ure 3[CO(NH )2 2]. Sản phẩm cuối cùng của phản ứng là N không gây tác hại đến con2người và môi trường.

Từ các thiết bị sản xuất của nhà xưởng, Chụp hút bụi cục bộ hút trực tiếpkhông khí bị ơ nhiễm ngay tại nguồn phát sinh, là biện pháp thơng gió hiệu quảnhất đối với các phân xưởng sản xuất xi măng.

Nhớ các chụp hút cục bộ, khí độc hại khơng phát tán và xâm nhập vào vùnglàm việc trong phân xưởng. Hiệu quả thơng gió đạt được ở lưu lượng trao đổikhơng khí nhỏ nhất.

Chụp hút cục bộ về cấu tạo phải đáp ứng những yêu cầu nhất định.Vị trí tỏa độc hại nếu được cần phải chụp kín tồn bộ khu vực;Chụp hút khơng cản trở thao tác bình thường của cơng nhân;Các khí độc hại phải được hút theo đúng chiều phát sinh của chúng.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

GIAI ĐOẠN 2: XỬ LÝ BỤI TRONG KHÍ THẢI XI MĂNG

Bụi ở các cơng đoạn sẽ được hút vào thiết bị lọc bụi tay áo. Tại đây khí vàcác hạt sẽ bị giảm vận tốc dẫn tới các hạt tỷ trọng lớn sẽ rơi xuống dưới.

Các hạt bụi nhỏ hơn sẽ bám lại trên bề mặt của túi lọc, sau khi bị rung sẽ rơixuống dưới. Lương bụi bị giữ lại sẽ được thu hồi quay lại quy trình sản xuất.

Khí sạch sẽ di chuyển lên trên và được quạt đẩy ra ống khói thải ra ngồimơi trường, mang dịng khí trong sạch khơng độc hại.

GIAI ĐOẠN 3: XỬ LÝ SO VÀ CÁC CHẤT Ô NHIỄM CỊN LẠIXTRONG KHÍ THẢI NHÀ MÁY XI MĂNG

Dịng khí sau đi qua thiết bị lọc bụi sẽ được dẫn đến tháp hấp phụ nhiều tầngchứa than hoạt tính.

SO2 và các chất ơ nhiễm khác bị giữ lại trong lớp than hoạt tính. Sản phẩmcuối cùng là khí sạch thải ra khơng khí.

Sau một thời gian sử dụng than hoạt tính sẽ bão hịa, lúc đó than sẽ được hoànnguyên.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

4.3 Các phương pháp x lý b i trong khí th iử ụ ả

Để sử dụng hợp lý các thiết bị lọc bụi cần cân nhắc đến các yếu tố: Kíchthước hạt bụi, tiêu chuẩn xả thải, nhiệt độ của dịng khí thải, điều kiện vận hành,nồng độ ban đầu,…Nên việc lựa chọn thiết bị và công nghệ chủ yếu được xác địnhtheo hướng dẫn sau:

Cyclone:Dùng trong các trường hợp bụi thơ có nồng độ cao (>20mg/m ),3khơng địi hỏi hiệu quả lọc cao

Túi vải: Cần hiệu quả lọc tương đối cao, cần thu bụi khơ, lưu lượng khí thảicần lọc khơng q lớn, nhiệt độ khí thải khơng q cao

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện: Khi cần lọc bụi tinh, đòi hỏi hiệu quả rất cao, lưulượng khí thải cần lọc rất lớn, cần thu hồi bụi có giá trị

Xử lý bụi bằng cyclone là phương pháp lợi dụng lực ly tâm khi dịng khơngkhí chuyển động để tách bụi ra khỏi khơng khí.

4.3.1.1. Cấu tạo của hệ thống lọc bụi bằng cyclone

Hệ thống hút lọc bụi dạng Cyclone là hệ thống lọc bụi được sử dụng rộng rãihiện nay. Hệ thống này được cấu tạo bởi quạt ly tâm và hệ thống ống dẫn và theocác phương tiếp tuyến, ống dẫn vào theo đường ống xoắn và van xả bụi.

Cấu tạo của hệ thống lọc bụi bằng cyclone

</div>