Tính cân bằng vật chất cho nhà máy xi măng Pooclăng sản xuất theo phương pháp khô lò đứng công suất 80.000 tấn clanke một năm.DOC

Giới thiệu
Trong những năm gần đây nên kinh tế Việt Nam đang ngày càng
phát triển tăng mạnh cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, cho
nên yêu cầu đời sống nhân dân ngày càng tăng, ngày càng nâng cao đến
nhu cầu về nhà ở, các công trình công cộng, đờng phố, khu văn hoá
ngày càng phát triển mạnh mẽ, có kiến trúc phức tạp và có độ bền cao
phù hợp với tâm sinh lý, hợp vệ sinh con ngời. Do vậy ngày nay ngành
xây dựng phải phát triển mạnh mẽ để đáp ứng đợc những yêu cầu trên.
Mặt khác trong qua trình đổi mới hiện nay ở nớc ta để góp phần
xây dựng thành công mục tiêu công nghiệp hoá hiện đại hoá đòi hỏi
chúng ta phải đẩy mạnh tốc độ xây dựng cơ sở hạ tầng, muốn vậy chúng
ta phải đẩy nhanh tốc độ của ngành xây dựng.
Ngành xây dựng muốn phát triển đợc thì các tế bào, mắt xích của
ngành phải đợc phát triển một cách hài hoà mạnh mẽ. Ngành Vật Liệu
Xây Dựng phải đợc chú trọng sản xuất từ thô sơ đến những nhà máy sản
xuất có những máy móc thiết bị hiện đại để đảm bảo đợc số lợng cũng
nh chất lợng cho từng công trình xây dựng. Trong ngành công nghiệp
Vật Liệu Xây Dựng thì xi măng là loại vật liệu chủ chốt, rất quan trọng
đối với tất cả các công trình xây dựng cơ bản thuộc mọi lĩnh vực của nền
kinh tế quốc dân. Nó là một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự
tăng trởng của ngành xây dựng.
Hiện nay nhu cầu sử dụng xi măng của nớc ta đang tăng nhanh về
số lợng, chỉ tiêu về sản xuất xi măng và vôi là 20% Error: Reference
source not found 25%, đòi hỏi cao về chất lợng. Trong khi đó chúng ta
mới đáp ứng đợc một phần về yêu cầu xi măng cho sự nghiệp xây dựng
đất nớc, trong khi đó nguồn nguyên liệu sản xuất xi măng ở nớc ta rất rồi
rào.
Do đó trong nhiệm vụ làm đồ án môn học khoa Công nghệ Vật
Liệu Xây Dựng đã giao cho em đồ án: Tính cân bằng vật chất cho
nhà máy xi măng Pooclăng sản xuất theo phơng pháp khô lò đứng
công suất 80.000 tấn clanke/năm .

1
Chơng I:
Giới thiệu về xi măng pooclăng
I. Giới thiệu chung về xi măng.
Xi măng Pooclăng là chất kết dính hyđrat đợc sản xuất bằng cách
nghiền mịn clinke xi măng Pooclăng với thạch cao đôi khi có cả các phụ
gia khác.
Clinke xi măng Pooclăng sản xuất băng cách nung thiêu kết hỗn
hợp nguyên liệu đồng nhất, phân tán mịn gồm đá vôi, đất sét ( nguyên
liệu chính ) và một số nguyên liệu khác đóng vai trò điều chỉnh ( quặng
sắt, cát quắc ).
Khi nghiền clinke xi măng Pooclăng phải pha thêm thạch cao để
điều chỉnh tốc độ đóng rắn và một số tính chất khác của xi măng. Nếu xi
măng không có thạch cao thì khi trộn xi măng với nớc sẽ ninh kết và khi
2
đóng rắn sản phẩm có tính chất cơ lý thấp, hàm lợng thạch cao chiếm 3%
- 5% trong xi măng. Các phụ gia nghiền cùng cinke có tác dụng cải thiện
một số tính chất của xi măng, hay tăng số lợng sản phẩm làm giảm giá
thành sản phẩm. Các phụ gia có thể là phụ gia khoáng hoạt tính ( <
15% ), phụ gia trơ ( < 10% ), phụ gia dặc biệt ( < 1% ).
Xi măng Pooclăng là chất kết dính hyđrat đợc sản xuất bằng cách
nghiền mịn clinke xi măng Pooclăng với thạch cao đôi khi có cả các phụ
gia khác.
Clinke xi măng Pooclăng sản xuất băng cách nung thiêu kết hỗn
hợp nguyên liệu đồng nhất, phân tán mịn gồm đá vôi, đất sét ( nguyên
liệu chính ) và một số nguyên liệu khác đóng vai trò điều chỉnh ( quặng
sắt, cát quắc ).
Khi nghiền clinke xi măng Pooclăng phải pha thêm thạch cao để
điều chỉnh tốc độ đóng rắn và một số tính chất khác của xi măng. Nếu xi
măng không có thạch cao thì khi trộn xi măng với nớc sẽ ninh kết và khi

đóng rắn sản phẩm có tính chất cơ lý thấp, hàm lợng thạch cao chiếm 3%
- 5% trong xi măng. Các phụ gia nghiền cùng cinke có tác dụng cải thiện
một số tính chất của xi măng, hay tăng số lợng sản phẩm làm giảm giá
thành sản phẩm. Các phụ gia có thể là phụ gia khoáng hoạt tính ( <
15% ), phụ gia trơ ( < 10% ), phụ gia dặc biệt ( < 1% ).
1. Những đặc trng cơ bản của clinke xi măng Pooclăng.
Clinke xi măng Pooclăng tồn tại ở dạng tảng có kích thớc khác
nhau thờng 10mm Error: Reference source not found 40mm phụ thuộc
chủ yếu vào thành phần phối liệu, độ đồng nhất của phối liệu, độ mịn của
phối liệu cũng nh phơng pháp công nghệ và dạng lò nung.
a.)Thành phần hoá học của clinke:
Gồm các ôxit chính là Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, CaO , SiO
2
chiếm 95% Error:
Reference source not found 97% trong cinke. Ngoài ra trong clinke xi
măng Pooclăng còn có các ôxit khác nh MgO , TiO
2
, K
2
O , Na
2
O , P

2
O
5
,
SO
3
với hàm lợng nhỏ.
Hàm lợng các ôxit trong clinke xi măng Pooclăng dao động trong
khoảng rộng:
* CaO : ( 63 ữ 66 )%
* SiO
2
: ( 21 ữ 24 )%
3
* Al
2
O
3
: ( 04 ữ 09 )%
* Fe
2
O
3
: ( 02 ữ 04 )%
* ( K
2
O + Na
2
O) : ( 0,4 ữ 01 )%
* MgO : ( 0,5 ữ 05 )%

* ( TiO
2
+ Cr
2
O
3
) : ( 0,2 ữ 0,5 )%
* SO
3
: ( 0,3 ữ 01 )%
* P
2
O
5
: ( 0,1 ữ 0,5 )%
Khi hàm lợng các ôxit trên thay đổi dẫn đến tính chất của xi măng
sau này cùng bị thay đổi.
b.)Vai trò của các ôxit chính trong Clinke:
CaO ở trong những điều kiện nhất định liên kết với các ôxit khác tạo
ra các khoáng chính ( C
2
S , C
3
S , C
3
A , C
4
AF ) quyết định ninh kết
đóng rắn và cờng độ xi măng. Khi CaO dan đến khoáng C
3

S lớn, xi
măng đóng rắn nhanh, cờng độ cao, nhng nhiệt độ nung luyện cao,
CaO tự do lớn và xi măng không bền trong môi trờng nớc và môi tr-
ờng sunfat.
Ôxit Silic ( SiO
2
) khi nung luyện tác dụng với oxit Canxi ( CaO ) để
tạo thành khoáng Silicát canxi. Khi lợng SiO
2
nhiều thì khoáng silicát
canxi có bazơ thấp hơn C
2
S, xi măng ninh kết đóng rắn chậm ở thời
kỳ đầu cờng độ không cao nhng xi măng lền trong nớc và môi trờng
sunfat, cờng độ cuối cùng cao.
Ôxit nhôm ( Al
2
O
3
) tác dụng với các oxit khác khi nung luyện tạo ra
các khoáng chính C
3
A , C
4
AF. Khi hàm lợng Al
2
O
3
nhiều thì khả năng
tạo ra các khoáng C

3
A càng lớn. Xi măng ninh kết đóng rắn nhanh, c-
ờng độ không cao và kém bền trong môi trờng nớc và môi trờng
sunfat.
Ôxit sắt ( Fe
2
O
3
) có tác dụng làm giảm nhiệt độ thiêu kết khi nung
luyện clinke, tham gia tạo khoáng alumo ferit canxi dạng C
4
AF. Xi
măng bên trong môi trờng nớc, mác xi măng không cao. Khi Fe
2
O
3
tăng thì khoáng C
4
AF cao dẫn đến pha lỏng khi nung luyện lớn, khả
năng bám dính lớn, là bị sự cố đặc biệt là lò dứng.
Ôxit magie ( MgO ) gây nên sự thay đổi thể tích không đồng thời khi
4
đóng rắn của xi măng.
Ôxit Titan ( TiO
2
) tuỳ hàm lợng khác nhau mà gây ảnh hởng khác
nhau. Khi hàm lợng 0,1% Error: Reference source not found 0,5% có
khả năng kết tinh tốt các khoáng clinke. Khi hàm lợng 2% Error:
Reference source not found 4% thì thay thế một lợng SiO
2

làm tăng c-
ờng độ xi măng, hàm lợng > 4% thì làm giảm cờng độ xi măng.
Ôxit Cr
2
O
3
và P
2
O
5
khi hàm lợng 0,1% Error: Reference source not
found 0,3% làm tăng cờng độ đóng rắn của xi măng vào thời kỳ đầu
và cờng độ cuối cùng cao. Nhng khi hàm lợng 1% Error: Reference
source not found 2% thì tác dụng ngợc lại.
Các oxit kiềm ( K
2
O + Na
2
O ) khi hàm lợng >1% thì chúng gây nên
tính không ổn định của thời kỳ ninh kết và tạo thành các vết mẫu trên
bề mặt dung dịch hay bê tông. Các oxit này có khả năng tác dụng với
CaO , Al
2
O
3
tạo thành ( Na, K )
2
O.8CaO.3Al
2
O

3
(K, Na) hay ( K, Na )
2
SO
4
khi tác dụng với SO
3
.
c.) Thành phần khoáng của clike xi măng Pooclăng
Trong clike xi măng Pooclăng gồm chủ yếu là các khoáng silic cát
canxi ( hàm lợng 70% Error: Reference source not found 80% ), các
khoáng aluminat và alumo ferit canxi.
Khoáng silicat canxi gồm 2 khoáng alít và belít:
- Khoáng silicat là khoáng quan trọng nhất của clinke xi măng
tạo cho xi măng có cờng độ cao, tốc độ kết rắn nhanh và quyết
định nhiều tính chất khác của xi măng.
- Trong clike xi măng Pooclăng alít chiếm 45% Error: Reference
source not found 60%, alít là dung dịch rắn của khoáng C
3
S với
một lợng nhỏ các ôxit khác nh MgO , P
2
O
5
, Cr
2
O
3
với hàm l-
ợng 2% Error: Reference source not found 4%. C

3
S bền vững
trong khoảng nhiệt độ 1200
0
C Error: Reference source not
found 1250
0
C đến 1900
0
C Error: Reference source not found
2070
0
C. Nhiệt độ lớn hơn 2070
0
C thì C
3
S bị nóng chảy, nhỏ hơn
1200
0
C thì C
3
S bị phân huỷ: C
3
S = C
2
S + CaO tự do
- Belít là khoáng cũng quan trọng trong clinke có đặc điểm đóng
rắn chậm nhng cờng độ cuối cùng tơng đối cao. Belít là dung
dịch rắn của khoáng C
2

S với một lợng nhỏ từ 1% Error:
Reference source not found 3% các ôxit khác nh Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
,
Cr
2
O
3
Trong clinke belít chiếm từ 20% Error: Reference
5
source not found 30%.
Belít tồn tại nhiều dạng thù hình khác nhau Error: Reference source
not found C
2
S , Error: Reference source not found C
2
S, Error:
Reference source not found C
2
S, Error: Reference source not found
C
2
S. Trong đó:
- Error: Reference source not found C

2
S tồn tại ở nhiệt độ 1425
0
C
Error: Reference source not found 2130
0
C khi nhiệt độ lớn hơn
2130
0
C thì Error: Reference source not found C
2
S chuyển thành
Error: Reference source not found C
2
S.
- Error: Reference source not found C
2
S bền vững với nhiệt độ
830
0
C Error: Reference source not found 1425
0
C khi < 830
0
C và
làm lạnh nhanh thì Error: Reference source not found C
2
S
chuyển về Error: Reference source not found C
2

S.
- Error: Reference source not found C
2
S không bền luôn có hớng
chuyển về Error: Reference source not found C
2
S ở nhiệt độ
Error: Reference source not found 525
0
C. Khi Error: Reference
source not found C
2
S chuyển thành Error: Reference source not
found C
2
S làm tăng thể tích Error: Reference source not found
10% và bị phân huỷ thành bột.
- Error: Reference source not found C
2
S hầu nh không tác dụng
với dụng với nớc và không có tính kết dính.
Aluminat canxi tồn tại trong clinke dới hai dạng C
3
A , C
5
A
3
tạo cho xi
măng tính ninh kết đóng rắn nhanh nhng cờng độ thấp và dễ gây nên
hiện tợng không ổn định thể tích trong sản phẩm đã đóng rắn khi tiếp

xúc với môi trờng có các muối sunfat. Nên trong một số loại xi măng
có khống chế:
* Xi măng thuỷ công % C
3
A Error: Reference source
not found 5%
* Xi măng bền sunfat % C
3
A Error: Reference source
not found 8%
Trong clike xi măng Pooclăng hàm lợng CaO lớn nên aluminat
canxi chỉ tồn tại chủ yếu ở dạng C
3
A.
Pha alumo pherit canxi là dung dịch rắn của các alumo ferit canxi
thành phần khác nhau phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu ban đầu,
điều kiện nung luyện có thể có trong clike xi măng tạo thành các
dung dịch rắn C
6
A
2
F, C
4
AF, C
6
AF
2
. Trong clike xi măng Pooclăng pha
alumo ferit canxi có thành phần gần với C
4

AF, trong đó thờng hoà tan
6
Error: Reference source not found 1% MgO.
Pha thuỷ tinh chiếm 4% Error: Reference source not found 15% ở
dạng cấu trúc thuỷ tinh do sự hoà tan một số ôxit nh CaO, Al
2
O
3
,
Fe
2
O
3
, Na
2
O, K
2
O có ảnh hởng đến tính chất các khoáng của clinke,
chúng làm thay đổi nhiệt độ hình thành các khoáng chủ yếu.
Ngoài ra trong clike xi măng Pooclăng còn có CaO tự do và MgO tự
do chúng nằm ở dạng các hạt già lửa và tác dụng rất chậm với nớc gây
nên sụ thay đổi thể tích không đều khi đóng rắn, làm giảm cờng độ
của xi măng. Đối với xi măng hàm lợng CaO tự do thờng phải Error:
Reference source not found 0,5% Error: Reference source not found
1%. Trong clike xi măng sau khi nung luyện hàm lợng vôi tự do là:
* Đối với lò quay Error: Reference source not found
1%
* Đối với lò đứng Error: Reference source not found 3% Error:
Reference source not found 6% có khi đạt tới 8% Error: Reference
source not found 9% đây là nguyên nhân làm cho xi măng lò đứng kém

ổn định thể tích, cờng độ thấp.
Trong clike xi măng Pooclăng các khoáng đợc thể hiện là:
- Hàm lợng C
3
S > C
2
S > C
3
A > C
4
AF
- Cờng độ nén 28 ngày C
3
S > C
2
S > C
3
A > C
4
AF
- Tốc độ đóng rắn C
3
A > C
3
S > C
4
AF > C
2
S
Độ nên sunfat C

2
S > C
4
AF > C
3
S > C
3
A
d.) Đặc tr ng của clike xi măng Pooclăng đ ợc đánh giá bởi các hệ
số sau:
Hệ số hoà KH: biểu thị tỷ số lợng ôxit canxi trong clinke thực tế liên
kết với ôxit silic SiO
2
tạo thành C
3
S.
KH gọi là mức độ bão hoà CaO của ôxit axit:
Giá trị của KH trong clike xi măng phụ thuộcvào thành phần và
tính chất của nguyên liệu sử dụng, dạng lò nung, điều kiện nugn luyện và
các nhân tố khác khi KH càng lớn thì khoáng C
3
S nhiều, xi măng ninh
kết và đóng rắn nhanh cờng độ cao nhng không bền trong môi trờng nớc
và môi trờng sunfat hỗn hợp nguyên liệu khó thiêu kết. Khi KH thấp thì
khoáng C
3
S thấp C
2
S nhiều nên xi măng ninh kết và đóng rắn chậm trong
thời kỳ đầu, cờng độ cuối cùng cao. Vì vậy trong xi măng hệ số KH =

7
2
3232
8,2
35,065,1
SiO
OFeOAlCaO
KH

=
0,85 Error: Reference source not found 0,95.
Hệ số silicat ( n ) là tỷ số giữa SiO
2
và tổng hàm lợng Fe
2
O
3
+ Al
2
O
3
Khi tăng hệ số n thì làm tăng hàm lợng khoáng silicat canxi có độ
baza thấp, do đó xi măng có thể ninh kết đóng rắn chậm ở thời kỳ đầu và
cờng độ cuối cùng cao. Khi n giảm thì hàm lợng các khoáng nóng chảy
lớn, clinke dễ nung luyện và có nhiệt độ nung thấp. Vì vậy đối với xi
măng Pooclăng n = 1,7 Error: Reference source not found 3,5.
Hệ số Alumin ( P ): là tỷ số giữa hàm lợng oxit nhôm và oxit sắt trong
clinke
Hệ số P xác định tỷ lệ giữa khoáng C
3

A và C
4
AF. Khi P nhỏ thì xi
măng có độ bền cao trong nớc, khi P lớn thì xi măng ninh kết và đóng
rắn nhanh nhng cờng độ cuối cùng thấp. Vì vậy trong xi măng pooclăng
hệ số P = 1% Error: Reference source not found 2,5%.
Ngoài 3 hệ số chính ở trên, ngời ta còn sử dụng thêm các hệ số
khác
Hệ số M
S

Khi M
S
tăng thì độ bền của xi măng trong moi trờng ăn mòn tăng
lên và cờng độ tăng lên.
Hệ số đóng rắn M
E
Khi M
E
lớn thì cờng độ ban đầu của xi măng cao, nhiệt Hydrat lớn
nhng độ bền trong môi trờng xâm thực thấp.
Hệ số nhiệt M
K
Khi M
K
càng lớn thì xi măng toả nhiệt càng lớn, M
K
thờng nằm
trong khoảng giới hạn 0,3 Error: Reference source not found 1,8
Hệ số nhiệt M

K
8
3232
2
OFeOAl
SiO
n
+
=
32
32
OFe
OAl
P =
ACAFC
CSC
M
S
S
34
23
+
+
=
SC
SC
M
E
2
3

=
AFCSC
ACSC
M
K
42
33
+
+
=
AFCSC
ACSC
M
K
42
33
+
+
=
Khi M
K
càng lớn thì xi măng toả nhiệt càng lớn, M
K
thờng nằm
trong khoảng giới hạn 0,3 Error: Reference source not found 1,8
e.) Các tính chất cơ bản của xi măng pooclăng
Khối lợng riêng và khối lợng thể tích:
- Error: Reference source not founda khối lợng riêng là tỷ số giữa
khói lợng của xi măng với thể tích của xi măng nó phụ thuộc
vào thành phần khoáng clinke xi măng và phụ gia cho cao

- Khối lợng đổ đống của xi măng ( Error: Reference source not
found
Y
) là tỷ số giữa khối lợng của xi măng với thể tích đổ
đống của xi măng. Khối lợng thể tích đống phụ thuộc vào khối
lợng riêng và khả năng nèn chặt của xi măng.
Lợng nớc yêu cầu và độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng:
- Lợng nớc yêu cầu ( lợng nớc tiêu chuẩn ) là lợng nớc cần thiết
để hydrat hoá các khoáng của clinke xi măng và bảo đảm cho
hồ xi măng có độ dẻo tiêu chuẩn.
- Lợng nớc yêu cầu cầu xi măng phụ thuộc vào thành phần
khoáng clinke, độ mịn của xi măng và loại phụ gia cho và khi
nghiền clinke xi măng.
Thời gian ninh kết của xi măng pooclăng: là thời gian từ khi trộn xi
măng với nớc cho hỗn hợp tơng đối linh động đến khi xi măng nớc
đặc lại và có cờng độ ban đầu nào đó thì gọi là thời gian ninh kết của
xi măng pooclăng. Thời gian ninh kết của xi măng pooclăng phụ
thuộc vào thành phần khoáng của clinke, độ nghiền mịn của xi măng
và loại, lợng phụ gia trong xi măng, điều kiện môi trờng đóng rắn và
tỷ lệ nớc.
Cờng độ của xi măng: là một tính chất quan trọng của xi măng là khả
năng rắn chắc khi tác dụng với nớc và chuyển hỗn hợp dẻo thành
dạng đã tạo cho sản phẩm có cờng độ cao. Cờng độ của xi măng có
thể đánh giá bằng các phơng pháp khác nh cờng độ chịu uốn, cuờng
độ chịu nén, cờng độ chịu kéo Cờng độ của xi măng Pooclăng phụ
thuộc vào thành phần khoáng của xi măng, cấu trúc của clike xi măng
Pooclăng, độ nghiền mịn và thành phần hạt, thời gian bảo quản của xi
măng, điều kiện môi trờng bảo quản xi măng, loại và lợng phụ gia
trong xi măng.
9

Tính ổn định của xi măng Pooclăng: các chất kết dính nói chung và xi
măng nói riêng khi đóng rắn cần phải ổn định thể tích. Xi măng nếu
thay đổi thể tích không đồng thời sẽ đẫn đến làm giảm cờng độ của bê
tông khi đóng rắn, có khi dẫn đến phá hỏng sản phẩm. Nguyên nhân
do trong xi măng có CaO, MgO tự do lớn lên nên khi xi măng đã
đong rắn thì CaO, MgO tự do với nớc làm tăng thể tích sản phẩm vì
vậy đối với xi măng hàm lợng CaO tự do Error: Reference source not
found 1,5%, hàm lợng MgO Error: Reference source not found 5%.
II.) Nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất clike xi măng Pooclăng.
1. Nguyên liệu sản xuất xi măng Pooclăng.
Các nguyên liệu chính để sản xuất xi măng Pooclăng là đá vôi, đất
sét, ngoài ra còn sử dụng nguyên liệu điiêù chỉnh là xỉ pyrit, quặng sắt,
boxit
Quy phạm quy định chất lợng của các nguyên liệu dùng để sản
xuất clike xi măng Pooclăng: ( trang bên )
Nguyên liệu Các chỉ tiêu Giá trị
Đá vôi hàm lợng Cao; %; min
hàm lợng MgO; %; max
hàm lợng SiO
2
; %; max
hàm lợng đất lẫn; %; max
50
3,5
8
7
Đất sét hàm lợng SiO
2
; %
hàm lợng Al

2
O
3
; %
hàm lợng Fe
2
O
3
; %; min
hàm lợng MKN; %; max
60 Error:
Reference
source not
found 68
12 Error:
Reference
source not
found 22
5
8
Xỉ pyrit hàm lợng Fe
2
O
3
; min
hàm lợng CaO; %; min
hàm lợng SiO
2
; %; min
63

0,5
9
10
hàm lợng Al
2
O
3
; %; min
hàm lợng MgO; %; max
0,9
0,5
a.) Đá vôi:
Đá vôi sản xuất clike xi măng chủ yếu để cung cấp oxit CaO, trong
đá vôi hàm lợng các cấu tử cacbonat đạt từ 76% Error: Reference source
not found 80%. tính chất hoá học và hoá lý của đá vôi ảnh hởng đến việc
*lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng. Trong đá vôi có chứa các hỗn
hợp chất nh sắt, đất sét.
b.)Đất sét
Đất sét xử dụng để sản xuất clike xi măng chủ yếu cung cấp SiO
2
,
Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
. Đất sét là khoáng kết tủa hạt nhỏ, dễ tạo thành huyền phù

khi khuấy trộn với nớc thành phần khoáng chủ yếu của đất sét là khoáng
alumo silicat ngậm nớc tồn tại ỏ dạng Al
2
O
3
, 2SiO
2
.2H
2
O. Ngài ra trong
đất sét còn lẫn các hợp chất khác nh cát, tạp chất hữu cơ, Fe
2
O
3
và oxit
kiềm
c.) Các phụ gia điều chỉnh
Phụ gia đa vào hỗn hợp nguyên liệu xi măng khi thành phần hoá
học của nó không đảm bảo yêu cầu đã định để tăng thành phần hoá học
của nó không đảm bảo yêu cầu đã định nh để tăng hàm lợng SiO
2
trong
phối liệu thờng dùng phụ gia là cát, trepen, diatomit để tăng hàm lợng
Fe
2
O
3
dùng quặng sắt, còn khi để tăng hàm lợng Al
2
O

3
ta dùng quặng
Boxit làm phụ gia điều chỉnh.
d.)Các phụ gia
Pha vào khi nghiền clike xi măng Pooclăng để cải thiện 1 số tính
chất của xi măng và hạ giá thành sản phẩm là thạch cao, phụ gia khoáng
hoạt tính ( xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện)
2. Nhiên liệu sản xuất xi măng Pooclăng
Để nung luyện clike xi măng Pooclăng, ngời ta có thể sử dụng
nhiên liệu rắn, lỏng, khí.
Nhiên liệu lỏng thờng dùng là dầu marut có nhiệt trị là Q = 8000
Error: Reference source not found 11000 Kcal/kg
Nhiên liệu khí sử dụng là khí thiên nhiên có Q = 8000 Error:
Reference source not found 9000 Kcal/kg
11
Nhiên liệu rắn thờng dùng là than, khi nung clike xi măng trong lò
đứng thì sử dụng than ngắn lửa, chất bốc thấp 3 Error: Reference
source not found 6%, nhiệt trị của than Q = 5500 Error: Reference
source not found 6500 Kcal/kg.
Nếu nung trong lò quay thì sử dụng than có hàm lợng chất bốc cao
15% Error: Reference source not found 20% có nhiệt trị Q
M
Error:
Reference source not found 550 Kcal/kg.
chơng ii
bàI toán phối liệu
1.) Thành phần hoá của nguyên liệu cho trớc:
Bài toán phối liệu nhằm mục đích tính toán thành phần, hàm lợng
nguyên vật liệu trong phối liệu để sản xuất Clinke. Bài toán phối liệu rất
quan trọng, nó là điều kiện đầu tiên để quyết định đến chất lợng của xi

măng sau này.
Trong đồ án này nguyên liệu dùng để sản xuất Clinke xi măng
Pooclăng gồm 3 cấu tử là:
Đá vôi
Đất sét
Quặng sắt
Bảng thành phần hoá học của nguyên liệu cha nung:
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO MKN

Đá vôi 1,4 0,16 0,5 54,76 1,27 42,4 100.49
12
Đất sét 64,73 19,5 6,28 2,37 1,05 4,82 98,75
Quặng 15,92 4,85 71,15 1,35 3,25 2,63 99,15
( Bảng 01 )
Bảng thành phần hoá của nguyên liệu cha nung quy về 100%
SiO
2
Al
2
O

3
Fe
2
O
3
CaO MgO MKN

Đá vôi 1,39 0,159 0,497 54,493 1,2638 42,1972 100
Đất sét 65,54 19,74 6,36 2,4 1,06 4,9 100
Quặng 16,05 4,89 71,76 1,36 3,277 100
( Bảng 02 )
2.) Bảng thành phần hoá học của nguyên liệu đã nung quy về 100%:
Ta có:
K
1
: K
đá vôi


K
2
: K
đất sét
K
3
: K
quặng sắt
Bảng thành phần của nguyên liệu đã nung quy về 100%:
SiO
2

Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO

Đá vôi 2,4047 0,275 0,859 94,493 1,9683 100
Đất sét 68,917 20,757 6,6877 2,52 1,1183 100
Quặng 16,49 5,0237 73,723 1,397 3,3661 100
Tro than 60,5 27,2 5 6,6 0,7 100
( Bảng 03 )
3.) Xác định lợng tro đọng lại trong Clinke:
13
7300199,1
1972,42100
100
100
100
1
=

=

=
MKN
K

051524,1
9,4100
100
100
100
1
=

=

=
MKN
K
02735,1
663,2100
100
100
100
1
=

=

=
MKN
K
Theo số liệu của than cám số 4 có độ tro A = 15%, ta có các số liệu
sau:
C
lv

H
lv
S
lv
O
lv
N
lv
A
lv
W
lv

68 1,6 1,0 1,5 0,8 15 12 100
( Bảng 04 )
Thành phần hoá của tro than(%):
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO C khác
60,5 27,2 5 6,6 0,7 -
( Bảng 05 )
* Xác định nhiệt trị của than: áp dụng công thức thực nghiệm của

Mendeleep:
Q
C
LV
= 81.C + 300.H 26.( O - S )
= 81.68 + 300.1,6 26.( 1,5 1,0 )
= 5975 ( kcal/kg )
Q
T
LV
= Q
C
LV
6.( 9.H
lv
+ w
lv
)
= 5975 6.( 9.1,6 + 12 )
= 5726 ( kcal/kg )
* Tính hàm lợng tro đọng trong Clinke
áp dụng công thức:
q: Hàm lợng tro lẫn trong Clinke
A: Hàm lợng tro than, theo đầu bài A = 15%
B: Mức hấp thụ tro của Clinke, lò đứng B = 100%
P: Lợng than tiêu tốn nung 1kg Clinke
Q
TT
: Nhiệt trị cần tiêu tốn để sản xuất 1kg Clinke,
sản xuất bằng lò đứng cơ giới hoá Q

TT
= 1100 ữ
1200 chọn Q
TT
= 1200
Q
T
LV
: Nhiệt trị của than ( nhiệt trị thấp làm việc), đã
tính ở trên, Q
T
LV
= 5726 ( kcal/kg )
Vậy
Vậy:
14
100.100
BAP
q =
LV
T
TT
Q
Q
P =
2096,020957,0
5726
1200
==P
%144,3

100.100
100.15.2096,0
==q
4.) Xác định hệ số bão hoà, môđun Silicat và môđun aluminat theo thành
phần khoáng yêu cầu:
Bảng thành phần khoáng:
C
3
S C
2
S C
3
A C
4
AF

55 20 8 15 98
( Bảng 06 )
Bảng thành phần khoáng quy về 100%
C
3
S C
2
S C
3
A C
4
AF

56,12 20,41 8,163 15,307 100

( Bảng 07 )
Hệ số bão hoà: KH
+Yêu cầu: KH = 0,85 ữ 0,95
Mođun Silicat: n
+Yêu cầu: n = 1,7 ữ 3,5
Mođun Aluminat: P
+ Yêu cầu: P = 1 ữ 1,5
5.) Tính cấp phối cho phối liệu :
Đây là bài toán phối liệu có lẫn tro than, vậy ta phải tính bài toán
theo bảng thành phần hoá của nguyên liệu đã nung quy về 100%. ( Theo
bảng 03_ tính thành phần nguyên liệu đã nung )
Gọi : Phần trọng lợng đá vôi là X
Phần trọng lợng đất sét là Y
Phần trọng lợng quặng sắt là Z
Ta ký hiệu bảng thành phần hoá của Clinke và các cấu tử nh sau:
15
892,0
41,20.33,112,56
41,20.89,012,56
.33,1
.89,0
23
23
=
+
+
=
+
+
=

SCSC
SCSC
KH
931,1
307,15.05,2613,8.44,1
41,20.39,112,56
.05,2.44,1
.33,1
43
23
=
+
+
=
+
+
=
AFCAC
SCSC
n
2533,164,0
307,15
163,8.15,1
64,0
.15,1
4
3
=+=+=
AFC
AC

P
Oxit Đá vôi
cấu tử 1
Đất sét
cấu tử 2
Quặng sắt
cấu tử 3
Tro than
cấu tử 4
Clinke
SiO
2
S
1
S
2
S
3
S
4
S
Al
2
O
3
A
1
A
2
A

3
A
4
A
Fe
2
O
3
F
1
F
2
F
3
F
4
F
CaO C
1
C
2
C
3
C
4
C
( Bảng 08 )
Bảng số liệu của các cấu tử sau khi nung
Oxit Đá vôi
cấu tử 1

Đất sét
cấu tử 2
Quặng sắt
Cấu tử 3
Tro than
cấu tử 4
Clinke
SiO
2
3,6547 69,8802 14,6576 60,5 S
Al
2
O
3
0,3481 19,8801 5,3215 27,2 A
Fe
2
O
3
0,2784 6,8083 75,0862 5,0 F
CaO 93,9785 2,2332 1,5578 0,7 C
( Bảng 09 )
Hàm lợng các oxit trong Clinke đợc tính:
Trong đó: x + y + z + q = 100
Thế các giá trị trên vào công thức của các hệ số tính theo thành
phần hoá :
Ta có đợc hệ phơng trình 3 ẩn sau
a
1
.X + b

1
.Y + c
1
.Z = d
1
( 1 )
a
2
.X + b
2
.Y + c
2
.Z = d
2
( 2 )
a
3
.X + b
3
.Y + c
3
.Z = d
3
( 3 )
16
100

4321
AqAzAyAx
A

+++
=
100

4321
FqFzFyFx
F
+++
=
100

4321
SqSzSySx
S
+++
=
qzyx
CqCzCyCx
C
+++
+++
=
4321

FA
S
n
S
FAC
KH

+
=

=
.8,2
.35,0.65,1
Trong ®ã c¸c gi¸ trÞ trªn ®îc x¸c ®Þnh nh sau :
a
1
= ( 2,8.KH.S
1
+ 1,65.A
1
+ 0,35.F
1
) – C
1
= ( 2,8.0,892.3,6547 + 1,65.0,3481 + 0,35.0,2784 ) – 93,9785
= - 84,1787
b
1
= ( 2,8.KH.S
2
+ 1,65.A
2
+ 0,35.F
2
) – C
2
= ( 2,8.0,892.69,8802 + 1,65.19,8801 + 0,35.6,8083 ) – 2,2332

= 207,485
c
1
= ( 2,8.KH.S
3
+ 1,65.A
3
+ 0,35.F
3
) – C
3
= ( 2,8.0,892.14,6576 + 1,65.5,3215 + 0,35.75,0862 ) – 1,5578
= 70,1117
d
1
= [- ( 2,8.KH.S
4
+ 1,65.A
4
+ 0,35.F
4
) + C
4
].q
= [- ( 2,8.0,892.60,5 + 1,65.27,2 + 0,35.5,0 ) + 0,7 ].3,144
= - 600,928
a
2
= n.( A
1

+ F
1
) – S
1
= 1,931.( 0,3481 + 0,2784 ) – 3,6547
= - 2,4449
b
2
= n.( A
2
+ F
2
) – S
2
= 1,931.( 19,8801 + 6,8083 ) – 69,8802
= - 18,3449
c
2
= n.( A
3
+ F
3
) – S
3
= 1,931.( 5,3215 + 75,0862 ) – 14,6576
= 140,61
d
2
= q.[ S
4

– n.( A
4
+ F
4
)]
= 3,144.[ 60,5 – 1,931.( 27,2 + 5,0 )]
= - 5,2763
a
3
= b
3
= c
3
= 1
d
3
= 100 – q = 100 – 3,144
17
= 96,856
Thay vào ta có hệ phơng trình 3 ẩn:
- 84,1787.X + 207,485.Y + 70,1117.Z = - 600,928 ( 1 )
- 2,4449.X - 18,3449.Y + 140,61.Z = - 5,2763 ( 2 )
X + Y + Z = 96,856 ( 3 )
Giải ra ta có :
X = 68,9620
Y = 23,6473
Z = 4,2467
Bảng thành phần các cấu tử trong Clinke phối liệu đã nung: ( Bảng 10 )
( Trang bên ).
Cấu tử SiO

2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO

Đá vôi 2,5204 0,2401 0.1920 64,8094 1,2001 68,9620
Đất sét 16,5249 4,7011 1,6099 0,5281 0,2833 23,6473
Quặng 0,6225 0,2260 3,1886 0,0662 0,1434 4,2467
Tro than 1,9021 0,8552 0,1572 0,2075 0,0220 3,1440

21,5699 6,0224 5,1477 65,6112 1,6488 100
( Bảng 10 )
6.) Chuyển thành phần phối liệu đã nung sang cha nung:
Để nung đợc 100kg Clinke thì cần:
- Khối lợng đá vôi là:
- Khối lợng đất sét là:
- Khối lợng quặng sắt là:
- Khối lợng than là:
Do MKN
than
= 100 A
tro
= 85%
18

)(69,120
86,42100
962,69.100
100
.100
kg
MKN
X
M
dv
dv
=

=

=
)(322,25
6124,6100
6473,23.100
100
.100
kg
MKN
Y
M
ds
ds
=

=

=
)(379,4
0870,3100
2467,4.100
100
.100
kg
MKN
Z
M
qs
qs
=

=

=
)(96,20
85100
144,3.100
100
.100
kg
MKN
q
M
than
than
=

=

=
Ta có:
X + Y + Z + Q = 120,766 + 25,333 + 4,385 + 20,58
= 171,351 ( kg )
Lợng cấu tử nguyên liệu trong 100 kg phối liệu là :
- Khối lợng đá vôi là:
- Khối lợng đất sét là:
- Khối lợng quặng sắt là:
- Khối lợng than là:
Bảng thành phần hoá của phối liệu cha nung:
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO MKN

Đá vôi 1,4709 0,1401 0,1121 37,8225 0,7004 30,1880 70,434
Đất sét 9,6440 2,7436 0,9396 0,3082 0,1654 0,9772 14,778
Quặng 0,3633 0,1319 1,8612 0,0386 0,0837 0,0773 2,556
Than 1,1101 0,4991 0,0917 0,1211 0,0128 10,3972 12,232

12,5883 3,5147 3,0046 38,2904 0,9623 41,6397 100
( Bảng 11 )
7.) Tính tít phối liệu và hàm lợng pha lỏng:
Tính tít phối liệu
T = 1,785.CaO + 2,09.MgO
= 1,785.38,2904 + 2,09.0,9623
= 70,36
-Theo quy phạm thì T = 65 ữ 75 Tit phối liệu rất phù hợp.
Hàm lợng pha lỏng đợc xác định:
L = 1,12.C
3
A + 1,35.C
4
AF
= 1,12.8,163 + 1,35.15,307
= 29,807
19
)(434,70
351,171
69,120.100
064,171
.100
kg
X
M
dv
===
)(778,14
351,171
322,25.100

064,171
.100
kg
Y
M
ds
===
)(556,2
351,171
379,4.100
064,171
.100
kg
Z
M
qs
===
)(232,12
351,171
96,20.100
064,171
.100
kg
Q
M
than
===
8.) Kiểm tra lại giá trị KH và n theo thành phần hoá:
Giá trị của hệ số KH tính theo thành phần khoáng và tính theo thành
phần hoá không có sự sai khác.

Giá trị của hệ số n tính theo thành phần khoáng và tính theo thành
phần hoá không có sự sai khác.
Chơng III
tính cân bằng vật chất
20
892,0
5699,21.8,2
1477,5.35,00224,6.65,16112,65
.8,2
.35,0.65,1
2
3232
=

=

=
SiO
OFeOAlCaO
KH
931,1
1477,50224,6
5699,21
3232
2
=
+
=
+
=

OFeOAl
SiO
n
Cân bằng vật chất là tỷ số giữa nguyên liệu đa vào trong sản xuất
và số lợng sản phẩm thu đợc trong quá trình sản xuất. Qua số liệu cân
bằng vật chất cho ta biết đợc số lợng nguyên liệu hay sản phẩm cần thiết
ở mỗi công đoạn. Trên cơ sở đó lựa chọn thiết bị máy móc cho cả dây
chuyền sản xuất, hoạch toán giá thành và làm cho dây chuyền công nghệ
cân đối, đồng bộ. Phơng pháp tính căn cứ vào sản lợng yêu cầu, tính lợng
nguyên liệu theo từng khâu của quá trình sản xuất.
I. Chế độ làm việc của nhà máy.
1.) Đặc điểm sản xuất xi măng theo phơng pháp lò đứng:
Quá trình sản xuất tối u nhất là phải thờng xuyên, liên tục, đặc biệt
với công đoạn nung luyện và sấy thùng quay ( bởi vì mỗi khi dừng hoạt
động thì khi hoạt động trở lại phải nhóm lại lò rất tốn kém và mất thời
gian ). Tuy nhiên lò cũng không thể hoạt động thờng xuyên trong một
thời gian dài. Bởi vì trong một thời gian làm việc các thiết bị máy móc bị
hỏng hóc cần đợc sửa chữa và bảo dỡng, đặc biệt ở đôn nung nung lớp
gạch chịu lửa thờng bị ăn mòn, với đôn xây bằng gạch Cr-Mg bình quân
3 ữ 5 tháng thì phải thay lớp gạch chịu lửa khác.
Với dây chuyền sản xuát xi măng nhất thiết phải có hệ thống dự trữ
nguyên liệu ở khâu trung gian, cũng nh ở các khâu mà phổ biến là hệ
thống xylô. Nh vậy giúp cho các phân xởng làm việc độc lập với nhau
trong một khoảng thời gian nhất định. Tuy nhiên để tận dụng tối đa khả
năng làm việc của máy móc thiết bị thì các máy móc nên chọn đúng
công suất và chế độ làm việc của chúng nên chọn đồng bộ.
Để cho nhà máy xi măng lò đứng làm việc thuận lợi ta chia nhà
máy làm 3 phân xởng:
- Phân xởng xi măng
- Phân xởng nung luyện

- Phân xởng chuẩn bị phối liệu
2.) Lập chế độ làm việc của nhà máy:
a.) Lập chế độ làm việc cho phân xởng nung luyện :
ở phân xởng này yêu cầu phải làm việc liên tục không nghỉ chủ
nhật và những ngày lễ trong năm, chỉ nghỉ 6 ngày tết nguyên đán và 49
21
ngày sữa chữa, một ngày làm việc 3 ca và mỗi ca làm việc 8 tiếng.
Vậy số ngày làm việc trong năm :
365 ( 49 + 6 ) = 310 ngày
b.) Phân xởng chuẩn bị phối liệu :
Số ngày trong năm: 365 ngày
Số ngày dừng sửa chữa: 45 ngày
Số ngày nghỉ các ngày lễ, tết: 10 ngày
Vậy số ngày làm việc là: 365 - ( 45 + 10 ) = 310 ngày
Riêng với phân xởng gia công đá và phân xởng phụ gia xỷ lò
cao làm việc 2 ca trong ngày, chỉ sấy thùng quay làm việc 3 ca,
mỗi ca 8 tiếng.
Tổng số ngày làm việc trong năm : 310 ngày.
c.)Phân xởng xi măng:
Công đoạn đóng bao:
- Số ngày trong năm: 365 ngày.
- Số ngày chủ nhật: 51 ngày.
- Các ngày lễ công nhân đợc nghỉ: 10 ngày.
- Thời gian sửa chữa: 9 ngày.
- Tổng thời gian công nhân đợc nghỉ: 70 ngày.
- Tổng thời gian công nhân làm việc trong năm: 295 ngày.
- ở công đoạn này công nhân làm việc một ngày 2 ca, mỗi
ca 8 tiếng.
- Số ca làm việc trong năm là: 295x2 = 590 ca.
- Số giờ làm việc là: 4720 giờ.

Công đoạn nghiền ủ:
- ở công đoạn này công nhân không nghỉ chủ nhật, mỗi
ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 8 tiếng.
- Trong năm sửa chữa, bảo dỡng là: 55 ngày.
- Tổng các ngày nghỉ lễ tết: 10 ngày.
- Tổng số ngày làm việc trong năm: 300 ngày.
Lịch làm việc:
Khâu đóng bao:
Số ngày
trong năm
Sửa
chữa
Nghỉ
chủ nhật
Các
ngày lễ
Ngày
làm việc
Ca/năm Giờ/năm
22
365 9 51 10 295 590 4720
Công đoạn nghiền ủ xi măng:
Số ngày
trong năm
Sửa
chữa
Nghỉ
chủ nhật
Các
ngày lễ

Ngày
làm việc
Ca/năm Giờ/năm
365 50 0 10 300 600 4800
Phân xởng nung luyện:
Số ngày
trong năm
Sửa
chữa
Nghỉ
chủ nhật
Các
ngày lễ
Ngày
làm việc
Ca/năm Giờ/năm
365 49 0 6 310 930 7440
Phân xởng chuẩn bị phối liệu:
Sửa chữa Ngày lễ Ngày
làm việc
Ca/năm Giờ/năm
Phân xởng sấy 45 10 310 930 740
Phân xởng khác 45 10 310 620 4960
II. Tính cân bằng vật chất.
1.) Tính cân bằng vật chất cho phân xởng lò nung:
* Sơ đồ dây chuyền công nghệ :
23
Xylô phối liệu đồng nhất
Cấp liệu vít
Vít tải phối liệu đồng nhất

Gỗu nâng phối liệu đồng nhất
Bunke
Vít định lợng
Máy vê viên
Theo yêu cầu thiết kế công suất nhà máy là 80000 T clinke/năm.
Đây chính là lợng Clinke trong xylô clinke Q = 10800 ( T/n ). Gọi K
I
là
lợng hao hụt ở khâu thứ i thì lợng vật liệu đa vào trớc khâu i là:
24
Trộn hai trục làm ẩm
Băng tải cao su
Nứoc
Nứoc
Máy rải liệu
Lò nung
Ghi quay
Băng tải xích
Máy đập hàm
Gầu tải 1
Băng tải cào
Xylô clinke
i
ii
K
QQ

=

100

100
.
)1(
1. Khối lợng Clinke trớc băng tải cào ( hao hụt ở băng tải cào là K
1
= 0,05% ):
2. Khối lợng Clinke trớc gầu tải ( 1 ) ( hao hụt ở gầu tải ( 1 ) là K
2
= 0,05% ):
3. Khối lợng Clinke trớc máy kẹp hàm ( hao hụt ở máy kẹp hàm là
K
3
= 0,3% ):
4. Khối lợng Clinke trớc ghi quay ( hao hụt ở băng tảI xích + ghi
quay là K
4
= 0,05%):
5. Khối lợng viên phối liệu cho vào nung:
Trong đó: K
5
: hao hụt trong lò nung
Lấy k
5
= 2,5%
w : Độ ẩm của viên liệu
Chọn w = 13%
f : Phế phẩm khi nung, lấy theo kinh nghiệm.
f = 3%
MKN = 41,6397%
6. Khối lợng phối liệu trớc băng tải cao su ( hao hụt ở băng tải cao

su là k
6
= 0,05% ):
7. Khối lợng bột phối liệu ẩm đa vào máy vê viên
Trong đó: k
7
: Hao hụt ở máy vê viên, lấy k
7
= 0,1%
w : Lợng ẩm đa vào máy vê viên.
25
)/.(80040
05,0100
100
.80000
100
100
1
01
nclinkeT
K
QQ =

=

=
)/.(1,80080
05,0100
100
.80040

100
100
.
2
12
nClinkeT
K
QQ =

=

=
)/.(1,80321
3,0100
100
.1,80080
100
100
.
3
23
nClinkeT
K
QQ =

=

=
)/.(3,80361
05,0100

100
.1,80321
100
100
.
4
34
nClinkeT
K
QQ =

=

=
fwMKNK
QQ

=
100
100
.
100
100
.
100
100
.
100
100
.

5
45
)/(2,167353
3100
100
.
13100
100
.
6397,41100
100
.
5,2100
100
.3,80361
5
nTQ =

=
)/(9,167436
05,0100
100
.2,167353
100
100
.
6
56
nT
k

QQ =

=

=
wk
QQ
+
=
100
100
.
100
100
.
7
67