đồ án kỹ thuật vật liệu xây dựng Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng công suất 66000 tấn Clanhkenăm

Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
MỤC LỤC
Trang
A. Lời mở đầu 2
Chương I. Giới thiệu chung Clanhke xi măng poóclăng 3
Chương II. Nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất Clanhke 10
B. Công nghệ sản xuất 12
Chương I. Giới thiệu về công nghệ sản xuất 12
Chương II. Lựa chọn dây chuyền sản xuất 14
Chương III. Tính toán phối liệu 16
Chương IV. Tính cân bằng vật chất 23
C. Tính toán và chọn các thiết bị sản xuất 41
Chương I. Tính toán và lựa chọn các thiết bị máy móc 41
Chương II. Chọn hệ thống xylô-bunke 45
Chương III. Chọn hệ thống vận chuyển 49
Chương IV. Tính toán và lựa chọn thiết bị lò nung 53
A.LỜI MỞ ĐẦU
Trong nền xây dựng cơ bản phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại
hoá diễn ra rất sôi động và rộng khắp trên cả nước, ngành sản xuất vật liệu
xây dựng có mét vai trò đặc biệt quan trọng. Ximăng là chất kết dính đang
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
1
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
được dùng rộng rãi, phổ biến nhất hiện nay, tuy nhiên trên thực tế thì hàng
năm nước ta phải nhập một lượng lớn Clanhke xi măng từ các nước khác ,chủ
yếu là từ Trung Quốc. Do vậy việc đầu tư xây dựng thêm nhiều nhà máy xi
măng là một nhu cầu cấp thiết.
Trong phạm vi yêu cầu làm đồ án môn học Công nghệ chất kết dính vô

cơ, dưới sự hướng dẫn của GV.TS Vũ Đình Đấu, em đã thực hiện đề tài
“Thiết kế phân xưởng nung Clanhke xi măng lò đứng công suất 66000 tấn
Clanhke/ năm”. Trong quá trình làm đồ án do kiến thức có hạn nên chắc chắn
không tránh khỏi còn có sai sót, em rất mong được sự đóng góp ý kiến của
thày cô và các bạn.
Em xin chân thành cám ơn!
Sinh viên
Nguyễn Bắc Sơn
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆUCHUNG VỀ CLANHKE XI MĂNG PCB
Ximăng poóclăng hỗn hợp (PCB) là chất kết dính hyđrát có khả năng đông kết
rắn chắc và phát triển cường độ trong môi trường không khí và nước, thường được
gọi là chất kết dính rắn trong nước hay chất kết dính thuỷ lực, nó được phát minh
và đưa vào sử dụng trong xây dựng từ đầu thế kỷ 19, về sau nó được phát triển
ngày càng hoàn thiện về tính năng kỹ thuật và công nghệ sản xuất. Các chủng loại
xi măng poóclăng là chất kết dính được sử dụng chủ yếu trong xây dựng quốc gia,
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
2
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
nó còn dược coi là một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự tăng trưởng
của ngành xây dựng và phát triển đất nước.
Xi măng poóclăng được sản xuất bằng bằng công nghệ nghiền mịn clanhke xi
măng poóclăng với thạch cao (thạch cao đóng vai trò là phụ gia điều chỉnh thời
gian đông kết). Để cải thiện tính chất kỹ thuật và giảm giá thành sản phẩm, trong
quá trình nghiền clanhke người ta đưa vào các chất phụ gia khoáng hoạt tính, phụ
gia đầy( phụ gia trơ) và ta gọi sản phẩm này là xi măng poóclăng hỗn hợp (PCB).
Đây là loại sản phẩm được sử dụng rộng rãi nhất ở nước ta và cũng là sản phẩm
chính của nhà máy. Theo tiêu chuẩn Việt Nam qui định thì tổng lượng phụ gia đưa

vào tính với khối lượng clanhke không được vượt quá 40% trong đó phụ gia gầy
không vượt quá 20%.
Thành phần chính trong xi măng hỗn hợp là clanhke, phô gia thạch cao và một
số các loại phụ gia khác. Clanhke là nguyên liệu chính đóng vai trò quyết định cho
tính chất của xi măng. Clanhke được sản xuất bằng cách nung đến thiêu kết hỗn
hợp nguyên liệu đồng nhất phân tán mịn gồm đá vôi, đất sét (nguyên liệu chính) và
một số nghuyên liệu khác đóng vai trò điều chỉnh (xỉ pyrít, quặng sắt ).
Clanhke ximăng poóclăng là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất xi măng
tồn tại ở dạng hạt, kích thước từ (10
÷
14 mm) và phụ thuộc vào dạng lò nung.
Theo cấu trúc vi mô clanhke xi măng là hỗn hợp các hạt nhỏ của nhiều pha tinh thể
và một lương nhỏ pha thuỷ tinh .
1. Thành phần khoáng của clanhke xi măng poóclăng :
Trong clanhke xi măng poóclăng gồm chủ yếu là các khoáng silíccát canxi (hàm
lượng 70
÷
80%), các khoáng Aluminat canxi và Alumôferit Canxi.
Khoáng silicát canxi gồm hai loại khoáng là khoáng Alít và khoáng Belít.
- Khoáng Alít (3CaO.SO
2
ký hiệu là C
3
S ) là khoáng quan trọng nhất của
clanhke xi măng, tạo cho xi măng có cường độ cao, tốc độ đông kết rắn chắc
nhanh và loại khoáng này có ảnh hưởng nhiều đến các tính chất của xi măng.
Trong clanhke xi măng khoáng C
3
S chiếm từ (45
÷

60)%. Alit là một dung dịch
rắn của 3CaO.SiO
2
và một lượng nhỏ các chất khác có hàm lượng nhỏ từ (2
÷
4)% như MgO, P
2
O
5
, Cr
2
O
3
, C
3
S ở dạng tinh khiết sẽ bền vững trong khoảng
nhiệt độ (1200
÷
1250)
0
C đến (1900
÷
2070)
0
C. Nhiệt độ lớn hơn 2070
0
C thì
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
3

Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
C
3
S bị nóng chảy, nhỏ hơn 1200
0
C thì bị phân huỷ thành C
2
S (C
3
S = C
2
S + CaO
tù do).
- Khoáng bêlít (2CaO.SiO
2
: đicalcium silicát, ký hiệu C
2
S ):
Trong clanhke xi măng C
2
S chiếm khoảng 20
÷
30%, là thành phần quan trọng
của clanhke, có đặc tính là đông kết rắn chắc chậm nhưng cường độ cuối cùng cao.
Bêlít là dung dịch rắn của 2CaO.SiO
2
với một lượng nhỏ các ô xít khác như Al
2
O

3
,
Fe
2
O
3
, Cr
2
O
3
Khoáng C
2
S được tạo thành trong clanhke ở 4 dạng thù hình α
C
2
S, α‘C
2
S, β C
2
S , γ C
2
S .
+ α C
2
S : bền vững ở điều kiện nhiệt độ cao từ 1425
÷
2130
0
C, ở nhiệt độ
lớn hơn 2130

0
C, α C
2
S bị chảy lỏng, ở nhiệt độ nhỏ hơn 1425
0
C khoáng α C
2
S
chuyển sang dạng α’ C
2
S .
+ α’C
2
S bền vững ở nhiệt độ 830
÷
1425
0
C, khi nhiệt độ nhỏ hơn 830
0
C và
làm lạnh nhanh thì α’C
2
S chuyển sang dạng βC
2
S, còn khi làm nguội chậm bị
chuyển sang dạng γC
2
S.
+ βC
2

S không bền luôn có xu hướng chuyển sang dạng γC
2
S đặc biệt là ở
nhiệt độ nhỏ hơn 500
0
C. Khi βC
2
S chuyển thành γC
2
S làm tăng thể tích khoảng
10% và bị phân rã thành bét.
+ γC
2
S thì hầu như không tác dụng với nước và không có tính chất kết dính,
chỉ trong điều kiện hơi nước bão hoà, khoảng nhiệt độ 150
÷
200
0
C, γC2S mới có
khả năng dính kết.
Chất trung gian phân bố giữa khoáng Alít và Bêlít là các pha Aluminôferit, pha
canxi Aluminat và pha thuỷ tinh.
- Pha canxi Aluminat tồn tại trong clanhke ở hai dạng C
3
A, C
5
A
3
. Do trong
clanhke lượng CaO dư nên pha Canxi Aluminat thường nằm chủ yếu ở dạng C

3
A,
đặc điểm của C
3
A là đông kết rắn chắc nhanh, dễ tạo nên các ứng suất làm nứt,
tách cấu trúc đá xi măng khi chúng làm việc trong môi trường xâm thực sunfat.
Trong một số loại xi măng chuyên dụng có khống chế hàm lượng khoáng này
(ximăng thuỷ công lượng C
3
A < 5%, xi măng bền sunfat lượng C
3
A < 8%).
- Pha Alumôferit là dung dịch rắn của các khoáng canxi Alumôferit (còn
được gọi là xêlít). Khoáng canxi Aluminôferit có thành phần khác nhau phụ thuộc
vào thành phần nguyên liệu ban đầu, điều kiện nung luyện, trong clanhke chúng
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
4
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
thường tồn tại dưới dạng sau: C
6
A
2
F, C
4
AF, C
2
F, nhưng thành phần chính là C
4

AF
và trong đó hoà tan khoảng 1% MgO và TiO
2
.
- Pha thuỷ tinh có trong clanhke xi măng poóclăng với hàm lượng từ 5
÷
10%. Thành phần của pha thuỷ tinh bao gồm một số loại ô xít như CaO, Fe
2
O
3
,
Na
2
O, K
2
O, Hàm lượng của pha thuỷ tinh phụ thuộc vào thành phần hỗn hợp
nguyên liệu ban đầu và điều kiện làm lạnh clanhke. Sự có mặt của pha này trong
clanhke xi măng poóclăng làm ảnh hưởng đến tính chất của các khoáng khác và
đặc biệt là làm thay đổi nhiệt độ tạo khoáng chính.
- Ngoài ra trong clanhke xi măng poóclăng còn tồn tại một lượng CaO và
MgO tù do, chúng thường là các hạt già lửa nên tác dụng với nước rất chậm khi xi
măng đã đông kết rắn chắc chúng mới thuỷ hoá gây nên ứng suất phá hoại cấu trúc
của sản phẩm như bị nứt, rữa, Làm thay đổi thể tích của sản phẩm và làm giảm
cường độ của đá xi măng.
2 . Thành phần hoá của clanhke xi măng poóclăng :
Clanhke xi măng poóclăng bao gồm các khoáng chính là CaO, SiO
2
, Al
2
O3,

Fe
2
O
3
với tổng hàm lượng là 95
÷
97% (theo khối lượng). Ngoài ra còn có các ôxít
khác với hàm lượng nhỏ như : MgO, TiO
2
, Na
2
O, P
2
O
5
, SO
3
, Hàm lượng các ô xít
phụ thuộc vào nguyên vật liệu ban đầu và quy trình công nghệ sản xuất. Trong
clanhke xi măng poóclăng tỷ lệ thành phần các ôxít thường dao động trong
khoảng:
CaO : 63
÷
66 % ; SO
3
: 0,3
÷
1 %
SiO
2

: 21
÷
24% ; P
2
O
5
: 0,1
÷
0,3 %
Al
2
O
3
: 4
÷
9 % ; K
2
O + Na
2
O : 0,4
÷
1 %
Fe
2
O
3
: 2
÷
4 5 ; TiO
2

+ Cr
2
O
3
: 0,2
÷
0,5 %
Hàm lượng các ô xít này thay đổi sẽ làm cho tính chất của xi măng cũng thay
đổi theo.
- Canxi ôxít (CaO):
Chủ yếu trong nguyên liệu đá vôi, trong quá trình nung luyện tạo thành
clanhke ở các điều kiện nhất định chúng sẽ liên kết với các ôxít khác tạo nên các
hợp chất hoá học quyết định tốc độ đông kết rắn chắc và cường độ của xi măng.
Khi hàm lượng CaO càng lớn thì khả năng tạo thành các hợp chất dạng khoáng
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
5
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
canxi silicat có độ bazơ cao (C
3
S) trong clanhke càng nhiều, cho xi măng đông kết
rắn chắc nhanh cường độ cao nhưng xi măng lại kém bền trong môi trường xâm
thực sunfat. Hàm lượng CaO nhiều đòi hỏi nhiệt độ nung phải lớn khó nung luyện
và để lại trong clanhke một lượng canxi ôxít tự do nhiều, có hại cho xi măng. Vì
vậy, trong clanhke xi măng người ta phải khống chế hàm lượng CaO hợp
lý(khoảng 63
÷
66%). Tuy nhiên, khả năng phản ứng CaO với các ôxít khác để tạo
thành các khoáng trong clanhke còn phụ thuộc vào bản chất của các ôxít trong

nguyên liệu, chế độ gia công hỗn hợp nguyên liệu và chế độ nung.
- Ôxít Silic điôxít (SiO
2
) :
Chủ yếu trong nguyên liệu đất sét, trong quá trình nung luyện clanhke SiO
2
sẽ
tác dụng với CaO tạo thành các hợp chất dạng khoáng canxi silicat. Khi hàm lượng
SiO
2
càng nhiều thì ngoài việc tạo thành khoáng C
3
S ra, khoáng canxi silicat có độ
bazơ thấp (C
2
S) được hình thành sẽ tăng lên. Hàm lượng khoáng C
2
S tăng làm xi
măng đông kết rắn chắc chậm và cường độ phát triển chậm ở thời kỳ đầu của quá
trình rắn chắc đá xi măng. Tuy nhiên loại xi măng có hàm lượng C
2
S cao lại có khả
năng bền trong nước và môi trường xâm thực sunfat. Khi hàm lượng SiO
2
trong
clanhke Ýt, khoáng C
3
S được tạo thành nhiều, sẽ làm cho xi măng đông kết rắn
chắc nhanh, cường độ cao song quá trình nung luyện khó, để lại lượng vôi (CaO)
tù do lớn. Vì vậy trong clanhke xi măng thì ôxít SiO

2
cần phải khống chế ở một tỉ
lệ thích hợp (thường chiếm khoảng 21
÷
24% khối lượng clanhke).
Ngoài ra, độ hoạt tính của SiO
2
cũng ảnh hưởng đến quá trình công nghệ
sản xuất xi măng, khi SiO
2
có độ hoạt tính càng cao thì quá trình tạo khoáng khi
nung càng nhanh và càng triệt để.
- Nhôm ô xít (Al
2
O
3
): nằm ở dạng khoáng C
3
A và C
4
AF. Trong clanhke xi
măng ôxít này được đưa vào chủ yếu từ đất sét, khi nung luyện, ôxít nhôm tham gia
vào quá trìmh tạo nên các khoáng nóng chảy canxi Aluminat. Khi hàm lượng Al
2
O
3
càng nhiều khoáng C
3
A tạo thành càng lớn, khả năng xuất hiện pha loãng trong
clanhke càng sớm và càng nhiều, còn đối với xi măng, nó có khả năng tạo cho xi

măng đông kết rắn chắc nhanh nhưng cường độ thấp và kém bền trong môi trường
sunfat. Trong clanhke hàm lượng ô xít nhôm chiếm khoảng 4
÷
8%.
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
6
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
- Sắt ôxít (Fe
2
O
3
): có tác dụng làm giảm nhiệt độ thiêu kết của quá trình nung
luyện và tham gia vào quá trình tạo khoáng tetracalcium Aluminôferit (C
4
AF).
Hàm lượng ô xít này trong clanhke xi măng càng lớn thì nhiệt độ nung được hạ
thấp, khoáng C
4
AF được tạo thành nhiều xi măng nâng cao được độ bền trong môi
trường xâm thực sunfat nhưng lại cho xi măng có cường độ thấp (mác thấp). Vì
vậy trong quá trình nung luyện clanhke cần đặc biệt chú ý thành phần ôxít này ở
một tỷ lệ hợp lý mới có tác dụng tốt cho việc giảm nhiệt độ nung luyện, nếu quá
nhiều, pha lỏng xuất hiện trong clanhke sẽ lớn, gây nên hiện tượng bám dÝnh lò
đặc biệt trong công nghệ xi măng lò đứng, thông thường tổng hàm lượng ôxít
Fe
2
O
3

chiếm khoảng 2
÷
4%.
Ngoài các ôxít chính tham gia vào quá trình tạo khoáng còn có một hàm lượng
nhỏ các ôxít khác cũng hoà tan trong đó, có khả năng làm ảnh hưởng lớn đến tính
chất và chất lượng của xi măng đó là:
- Magiê ôxít (MgO): là thành phần có hại cho xi măng, là nguyên nhân gây sự
mất ổn định thể tích khi xi măng đã đông kết rắn chắc. Thường trong sản xuất xi
măng lượng ôxít MgO được khống chế với hàm lượng nhỏ hơn 5%.
- Titan ôxít (TiO
2
): thành phần ôxít này gây ảnh hưởng tới xi măng tuỳ thuộc vào
hàm lượng của nó trong clanhke. Nếu hàm lượng của nó từ 0,1
÷
0,5% thì sẽ làm tốt
cho quá trình kết tinh các khoáng, ngược lại khi hàm lượng từ 2
÷
4% thì TiO
2
sẽ
thay thế một phần SiO
2
trong xi măng, nếu hàm lượng lớn hơn 4% thì làm giảm
cường độ của xi măng.
- Crôm ôxít (Cr
2
O
3
) và phốt pho ôxít (P
2

O
5
) : khi hàm lượng của các ôxít này
nằm vào khoảng 0,1
÷
0,3% sẽ có tác dụng tốt là thúc đẩy quá trình đông kết ở thời
kỳ đầu, tăng cường độ cho xi măng. Nhưng với hàm lượng lớn (1
÷
2%) có tác dụng
ngược lại làm chậm thời gian đông kết rắn chắc và làm suy giảm cường độ của đá
xi măng.
- Ôxít kiềm Kali và kiềm Natri (K
2
O + Na
2
O): trong clanhke hàm lượng chúng
khoảng 0,5
÷
1%. Khi hàm lượng các ô xít này lớn hơn 1% sẽ gây nên sự mất ổn định
thể tích của xi măng đặc biệt là gây nên sự tách, nứt trong bê tông thuỷ công do các
ôxít kiềm này có khả năng tác dụng với CaO, Al
2
O
3
tạo nên các khoáng trương nở thể
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
7
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn

tích là Na
2
O.8CaO.3Al
2
O
3
(NC
8
A
3
), K
2
O.8CaO.3Al
2
O
3
(KC
8
A
3
) hoặc tác dụng với
SO
3
tạo nên khoáng nở thể tích là K
2
SO
4
, Na
2
SO

4
,
3 . Đặc trưng của clanhke xi măng poóclăng :
Chất lượng của clanhke xi măng được đánh giá qua thành phần hoá học và
thành phần khoáng. Trong quá trình nung luyện, các ôxít trong clanhke tương tác
với nhau theo một mối liên hệ xác định được biểu diễn bằng các hệ số (môđun). Để
đánh giá một cách tổng quát hơn thành phần của xi măng người ta thường đánh giá
chúng thông qua các hệ số đặc trưng.
CÁC HỆ SỐ ĐẮC TRƯNG CỦA CLANHKE XI MĂNG LÀ:
a. Hệ số bazơ (kýhiệu m) :
32322
OFeOAlSiO
Cao
m
++
=
Thông thường hệ số bazơ vào khoảng 1,7
÷
2,4. Khi hệ số này nhỏ hơn 1,7 xi măng
có cường độ không cao. Khi m lớn hơn 2,4 xi măng có cường độ cao nhưng nhiệt
độ nung phải lớn, độ ổn định thể tích kém, nhiệt độ thuỷ hoá lớn và kém bền trong
môi trường nước xâm thực.
b. Hệ sè Silicat (ký hiệu n) là tỷ số giữa SiO
2
với tổng hàm lượng Fe
2
O
3
và Al
2

O
3
:
3232
2
OFeOAl
SiO
n
+
=
Khi hệ số n tăng làm tăng hàm lượng khoáng silicat canxi có độ bazơ thấp,
do đó xi măng có thể ninh kết đóng rắn chậm ở thời kỳ đầu và cường độ cuối
cùng cao. Khi n giảm thì hàm lượng các khoáng nóng chảy lớn, clanhke có
nhiệt độ nung thấp, dễ nung luyện. Đối với xi măng poóclăng thường hệ số n
từ 1,7
÷
3,5.
c. Hệ sè Alumin (P): là tỷ số giữa hàm lượng ô xít nhôm và ô xít sắt trong
clanhke :
32
32
OFe
OAl
P
=
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
8
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn

Hệ sè P xác định tỉ lệ giữa khoáng C
3
A và C
4
AF. Khi P nhỏ thì xi măng có độ ổn định
trong môi trường xâm thực của nước và sunfat, khi P lớn thì xi măng đông kết rắn chắc
nhanh nhưng cường độ cuối cùng thấp. Thông thường hệ số p từ 1
÷
2,5.
d. Hệ số bão hoà (ký hiệu KH): là tỉ số giữa lượng canxi ô xít (CaO) trong
thực tế liên kết với ô xít Silic (SiO
2
) tạo thành khoáng C
3
S :
2
3232
SiO8,2
OFe35,0OlCaO
KH
×
×−×−
=
A1,65

Giá trị KH trong clanhke xi măng phụ thuộc vào thành phần và tính chất
của nhiên liệu sử dụng, dạng lò nung, điều kiện nung luyện và một số nhân tố
khác. Khi giá trị KH lớn thì khoáng C
3
S tạo thành nhiều, xi măng đông kết rắn

chắc nhanh cường độ cao nhưng không bền trong môi trường nước và sunfat,
hỗn hợp nguyên liệu khó thiêu kết. Khi giá trị KH thấp thì khoáng C
3
S tạo
thành Ýt hơn C
2
S nên xi măng đông kết rắn chắc chậm, cho cường độ thấp ở
thời kỳ đầu nhưng cường độ cuối cùng lại cao. Hệ số KH thích hợp thuờng dao
động trong khoảng 0,85
÷
0,95.
Ngoài ra để đánh giá tỉ lệ thành phần clanhke xi măng người ta còn dùng một
số các hệ số khác như:
* Hệ số M
S
:
ACAFC
SCSC
M
34
23
S
+
+
=
Khi M
S
tăng thì độ bền của xi măng trong môi trường ăn mòn tăng lên và
cường độ tăng lên.
* Hệ số đóng rắn M

E
:
SC
SC
M
2
3
E
=
Khi M
E
lớn thì cường độ ban đầu của xi măng cao, nhiệt hyđrat lớn nhưng độ
bền trong môi trường xâm thực thấp.
* Hệ số nhiệt M
K
:
AFCSC
ACSC
M
42
33
k
+
+
=
Khi M
K
càng lớn thì xi măng toả nhiệt càng lớn, M
K
thường nằm trong

giới hạn 0,3
÷
1,8.
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
9
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
CHƯƠNG II
NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU TRONG SẢN XUẤT CLANHKE XI MĂNG
I. Nguyên liệu sản xuất Clanhke xi măng:
Nguyên liệu trực tiếp để sản xuất clanhke xi măng bao gồm đá, đất và các phụ
gia điều chỉnh thành phần phối liệu như quặng sắt, nguyên liệu giàu silíc, các
nguyên liệu chính dùng để sản xuất clanhke xi măng poóclăng cần phải thoả mãn
các qui phạm đã qui định sau:
Nguyên liệu Các chỉ tiêu Giá trị
Đá vôi
Hàm lượng CaO, %
Hàm lượng MgO, %
Hàm lượng SiO
2
, %
Hàm lượng sét, %
> 65
< 3
< 8
< 7
Đất sét
Hàm lượng SiO
2

, %
Hàm lượng Al
2
O
3
,%
Hàm lượng Fe
2
O
3
,%
Hàm lượng MKN,%
60
÷
68
12
÷
22
> 5
< 8
Quặng sắt
Hàm lượng Fe
2
O
3
,%
Hàm lượng CaO, %
Hàm lượng SiO
2
, %

Hàm lượng Al
2
O
3
, %
Hàm lượng MgO, %
> 63
> 0,5
> 9
> 0,9
< 0,5
1. Đá vôi:
Đá vôi để sản xuất clanhke xi măng chủ yếu để cung cấp ôxít CaO, trong đá
vôi hàm lượng các cấu tử CaO chiếm từ 76
÷
80% và có lẫn một lượng nhỏ các hợp
chất khác như sắt, đất sét, các tạp chất hữu cơ, Tính chất và thành phần của loại
đá vôi ảnh hưởng đến việc lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng.
2. Đất sét:
Đất sét sử dụng để sản xuất clanhke xi măng nhằm cung cấp các ôxít SiO
2
,
Al
2
O
3
, Fe
2
O
3

bao gồm đất sét, đất hoàng thổ, phiến thạch sét. Đất sét là khoáng kết
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
10
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
tủa giàu hạt nhỏ, dễ tạo thành huyền phù khi khuấy trộn với nước. Thành phần
khoáng chủ yếu của đất sét là khoáng Alumôsilicat ngậm nước tồn tại ở dạng
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O. Ngoài ra trong đất sét còn có lẫn các hợp chất khác như cát, tạp
chất hữu cơ, Fe
2
O
3
và các ôxít kiềm,
3. Phô gia điều chỉnh:
Phô gia điều chỉnh đưa vào hỗn hợp nguyên liệu xi măng khi thành phần
hoá học của nó không đảm bảo yêu cầu đã định. Như để làm tăng hàm lượng
SiO
2
trong phối liệu thường dùng phụ gia điều chỉnh là cát, trêpen, điatômit.
Khi hàm lượng ôxít sắt trong phối liệu thấp thì dùng quặng sắt làm phụ gia
điều chỉnh.

Ngoài ra trong sản xuất clanhke còn dùng nguyên liệu gián tiếp đó là các chất
phụ gia đưa vào khi nghiền clanhke nhằm đích kinh tế và cải thiện một số tính chất
như thạch cao, phô gia khoáng hoạt tính ( xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện)
II. Nhiên liệu để sản suất xi măng:
Nhiên liệu để sản xuất xi măng là nguyên liệu dùng để sản xuất clanhke như
sấy phối liệu và nung phối liệu thành clanhke. Nhiên liệu thường dùng là rắn, lỏng
hoặc khí. Nhiên liệu khí sử dụng thường là khí thiên nhiên có nhiệt trị từ 8000
÷
9000 kCal/kg. Nhiên liệu lỏng thường dùng là dầu mazut có nhiệt trị từ 8000
÷
11000 kCal/kg. Nhiên liệu rắn sử dụng là than, đây cũng là nhiên liệu để nung
clanhke phổ biến trong sản xuất xi măng ở nưóc ta. Đối với lò đứng thường sử
dụng nhiên liệu rắn là than ngắn lửa, chất bốc thấp từ 3
÷
6%, nhiệt trị của than cao
5500
÷
6500 kcal/kg. Nếu nung trong lò quay thì sử dụng than có chất bốc cao từ
15
÷
20%, nhiệt trị lớn hơn 5500 kcal/kg.
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
11
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
B. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
Quá trình sản xuất xi măng poóclăng bao gồm ba giai đoạn chính: chuẩn bị

nguyên liệu, nung và nghiền clanhke .
1. Giai đoạn chuẩn bị nguyên liệu :
Tuỳ theo tính chất của nguyên liệu sử dụng nhiều hay Ýt nước, tình hình thiết bị
và lò nung người ta chuẩn bị nguyên liệu theo phương pháp khô, ướt và phương pháp
kết hợp giữa khô và ướt. Giai đoạn chuẩn bị chia ra làm các bước sau:
- Tính toán sự phối hợp nguyên liệu đạt tỉ lệ yêu cầu.
- Đập vụn đá vôi thành cỡ từ 1
÷
3 cm, đất sét cũng được đập nhỏ, sau đó có
thể đưa vào sấy để làm giảm bớt độ Èm (đối với phương pháp khô) hoặc đưa vào
bể lọc đánh tơi đất sét (đối với phương pháp ướt). Các chất phụ gia điều chỉnh
được đưa vào (nếu cần) để điều chỉnh thành phần phối liệu theo yêu câù. Đối với
sản xuất xi măng trong lò đứng dùng nhiên liệu là than thì cần phải nghiền sơ bộ
than đến kích thước vừa phải, cho lên máy sấy để làm giảm độ Èm rồi đưa cùng
vào hỗn hợp nguyên liệu.
- Đem nghiền nhỏ hỗn hợp nguyên liệu trong máy nghiền bi và đưa qua hệ
thống xylô để kiểm nghiệm lại thành phần hoá học và thành phần hạt cho đạt yêu
cầu trước khi đưa vào nung.
Trong việc chuẩn bị nguyên liệu cần chú ý đến độ nghiền mịn. Nguyên liệu
càng nghiền nhỏ, phản ứng khi nung càng nhanh, đỡ tốn nhiên liệu. Mặt khác, có
nghiền nhỏ thì SiO
2
mới có khả năng phản ứng triệt để với CaO, làm giảm bớt
lượng CaO tù do sau này trong xi măng do đó chất lượng xi măng càng được nâng
cao.
2. Giai đoạn nung :
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
12
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân

SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Nung là giai đoạn kế tiếp theo việc chuẩn bị nguyên liệu, gồm có các bước
chính là: làm khô ( làm bay hơi nước tự do), gia nhiệt trước, phóng nhiệt, thiêu kết
và làm nguội clanhke.
Tốc độ nung clanhke không những phụ thuộc vào thành phần hoá học mà
còn phụ thuộc vào độ nhỏ và mức độ trộn đều của hỗn hợp nguyên liệu sống.
3. Giai đoạn nghiền clanhke thành xi măng :
Clanhke sau khi ra lò thường phải để ở trong kho từ 1
÷
2 tuần mới đem
nghiền thành bột. Mục đích là để cho CaO tù do trong clanhke hút hơi Èm trong
không khí được tôi thành Ca(OH)
2
hoặc cacbonat hoá thành CaCO
3
làm cho xi
măng có tính ổn định tốt hơn. Ngoài ra theo kinh nghiệm cho thấy loại clanhke như
trên dễ nghiền nhỏ hơn là loại clanhke mới ra lò.
Khi nghiền clanhke, người ta thường pha trộn thêm 2
÷
5% thạch cao sống
(CaSO
4
. 2H
2
O) để điều chỉnh thời gian ninh kết của xi măng cho phù hợp với điều
kiện thi công. Ngoài ra còn trộn thêm vào xi măng poóclăng dưới 20% chất phụ
gia hoạt tính hoặc dưới 20% chất phụ gia trơ, vừa để cải thiện tính chất của xi
măng poóclăng, vừa để tăng sản lượng và hạ giá thành.
CHƯƠNG II: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát:
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
13
ỏn cụng ngh cht kt dớnh vụ c GVHD :TS.V ỡnh u, TS. Bựi Danh I,ThS.Vn Vit Thiờn n
SVTH :Nguyn Bc Sn

II. La chn nguyờn vt liu v nhiờn liu cho sn xut:
1. ỏ vụi:
Ngun nguyờn liu ỏ vụi H Dng.Thnh phn hoỏ hc nh sau:
Thnh phn CaO SiO
2
Fe
2
O
3
Al
2
O
3
MgO MKN
Hm lng 54.61 1.77 0.74 1.17 0.95 41.75
2. t sột:
t sột ly t m sột Si Sn .Thnh phn hoỏ hc nh sau:
Thit k phõn xng nung clanhke xi mng lũ ng
cụng sut 66000 tn Clanhke/nm
14
Đá vôi
Đất sét
Than Quặng sắt

Kho đá vôi Kho đất sét Kho than
Kho quặng
Đập hàm Đập búa
Đập hàm
Đập búa Sấy thùng quay
Xy lô đá
Xy lô đất
Xy lô than
Bun ke
Định l ợng Định l ợng
Định l ợngĐịnh l ợng
Kho xi măng bao
Đóng bao
Bun ke
Xy lô chứa
Nghiền bi
Xy lô ủ đá
Đập hàm clanhke

Lò nung
Máy vê viên
Trộn hai trục ẩm
Xy lô đồng nhất
Nghiền bi
Định l ợng
Định l ợng
Bun ke
Kho xỷ lò caoĐập hàm
Kho thạch cao
Bun ke

Định l ợng
Sấy thùng quay
quay
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Thành
phần
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO CaO MKN
Hàm
lượng
64.32 20.35 6.02 1.19 1.1 5.53
3.Quặng sắt:
Thành phần hoá của quặng sắt:
SiO
2
Al
2
O
3
Fe

2
O
3
CaO MgO MKN
13.65 5.59 72.02 1.52 2.85 3.12
4. Nhiên liệu:
Nhiên liệu là than cám 3 có thành phần hoá như sau:
C
lv
H
lv
S
lv
O
lv
N
lv
A
lv
W
lv
Σ
71 1.6 2 1.5 0.8 15 8 100
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU
I. Lập bảng thành phần phối liệu:
Nguyên liệu dùng cho sản xuất clanhke gồm có 3 cấu tử có lẫn tro:
- Đá vôi
- Đất sét
- Quặng sắt

Bảng 1. thành phần hoá học của nguyên liệu.
CaO SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO MKN Tổng
Đá vôi 52,51 0,32 0,48 0,61 0,94 42,9 97,75
Đất sét - 59,7 5,9 19,5 - 12,6 97,7
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
15
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Quặng
sắt
1,5 13,2 5,1 73,8 3,2 - 96,8
Trong tính toán phối liệu thì tổng hàm lượng các thành phần phải bằng 100%.
Vì vậy ta phải quy về 100% bằng cách:
- Nếu tổng hàm lượng các thành phần nhỏ hơn 100% và chênh lệch nhỏ(<
2%) thì ta cho phần chênh lệch đó vào cột chất khác để tổng hàm lượng bằng
100%.
- Nếu tổng hàm lượng các ôxít nhỏ hơn 100% và chênh lệch lớn (> 2%), hay
tổng hàm lương các ôxít lớn hơn 100% ta phải qui về 100% bằng cách nhân trị số
hàm lượng từng ôxít với hệ số chuyển đổi R

i
:
100
i
1
R
i
×
Σ
=
trong đó: - R
i
: hệ số chuyển đổi
- i : hàm lượng ôxít thứ i.
sau khi qui về 100% ta có bảng sau:
Bảng 2. thành phần nguyên liệu qui về 100%:
CaO SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO MKN Tổng
Đá vôi 53,7 0,33 0,49 0,62 0,96 43,9 100
Đất sét - 61,1 20 6 - 12,9 100
Quặng

sắt
1,55 13,63 5,26 76,23 3,3 - 100
Trong quá trình nung ta phải dùng nhiên liệu là than, nên trong thành phần sản
phẩm thu được phải kể đến hàm lượng các ôxít trong than đọng lại. Qui tất cả
thành phần các ôxít của các khoáng về sau khi nung.
Bảng 3. Thành phần phối liệu sau khi nung:
CaO SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO SO
3
Tổng
Đá vôi 95,85 0,6 1,1 0,21 1,7 - 100
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
16
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Đất sét - 70,1 23 6,9 - - 100
Quặng sắt 1,55 13,63 5,26 76,23 3,3 - 100
Tro than 6,58 60,31 27,15 4,98 0,79 0,19 100
II. Xác định lượng tro đọng lại trong Clanhke:
Nhiên liệu là than cám 3 (tham cám Quảng Ninh).

Than có cỡ hạt là 0,1
÷
15mm.
Chất bốc: 8%
Độ tro : 15%.
Thành phần hoá của tro than:
SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
CaO MgO
SO
3
Tổng
60,59 27,2 5 6,6 0,8
0,2
100,3
Thành phần hoá của than cám:
C
lv
H
lv
S
lv

O
lv
N
lv
A
lv
W
lv
Tổng
71 1,6 2,0 1,5 0,8 15 8 100
* Xác định nhiệt trị của than: áp dụng công thức tính trực tiếp:
(Kcal/kg) 6244
)25,1(266,13007181
)(2630081
=
−×−×+×=
−×−×+×=
lvlvlvlvlv
c
SOHCQ
(Kcal/kg) 6109,6
)86,1.9(62446
)9(6QQ
lv
c
lv
t
=
+×−=
+×−=

lvlv
WH
* Tính hàm lượng tro đọng lại trong clanhke :
áp dụng công thức:
100100
BAP
q
×
××
=
Trong đó: - q: hàm lượng tro lẫn trong clanhke.
- A: hàm lượng tro than, A = 15%.
- B: mức hấp thụ tro của clanhke, đối với lò quay phương pháp
khô chọn B = 60 %
- P: lượng than tiêu tốn nung 1kg clanhke .
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
17
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
P được xác định bằng công thức:
lv
t
tt
Q
Q
P
=

tt
Q
: Nhiệt trị cần tiêu tốn để nung 1kg clanhke. Đối với lò quay theo
phương pháp khô
tt
Q
= 1200 Kcal/kg.

Kcal/kg 6,6109
=
lv
t
Q
: Nhiệt trị thấp làm việc của than.
Tính được:
19,0
6,6109
1200
==P
( kg than/kg clanhke).
Thay các giá trị vừa tính được ở trên vào công thức tính hàm lượng tro ở trên
ta được hàm lượng tro trong clanhke là:
%85,20285,0
100100
1001519,0
==
×
××
=
q

III. Xác định các hệ số bão hoà vôi, môđun Silicát, môđun Aluminát theo
thành phần khoáng:
Thành phần hoá của clanhke như sau:
C
3
S C
2
S C
3
A C
4
AF Tổng
53 22 12 13 100
* Hệ số bão hoà vôi ( KH = 0,85
÷
0,95 ):
0,88
221,3353
22.0,8953


33.1
89.0
23
23
=
×+
+
=
×+

×+
=
SCSC
SCSC
KH
* Môđun Silícát n (n = 1,7
÷
3,5 ):
1,87
132,05121,44
221,3353

05.244.1
33.1
43
23
=
×+×
×+
=
×+×
×+
=
AFCAC
SCSC
n
* Môđun aluminát (p =1
÷
1,5):
1,7 0,64

13
121,15

0,64
15,1
4
3
=+
×
=
+
×
=
AFC
AC
p
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
18
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Ta thấy các hệ sè KH, n, p đều nằm trong giá trị cho phép để sản xuất xi măng.
IV. Tính cấp phối cho phối liệu:
Đây là bài toán tính hàm lượng các thành phần (hay tính tỉ lệ) các khoáng để
phối hợp với nhau được phối liệu dùng cho sản xuất clanhke xi măng. Do trong
clanhke xi măng sau khi nung có lẫn tro nên ta phải tính hàm lượng các khoáng tạo
thành phối liệu theo bảng thành phần hoá của nguyên liệu qui về đã nung (bảng 3).
Gọi: - Phần trọng lượng của đá vôi là x , %
- Phần trọng lượng của đất sét là y , %
- Phần trọng lượng của quặng sắt là z , %

- Phần trọng lượng của tro than là q , %
Ta ký hiệu các cấu tử, thành phần hoá của các ô xít trong mỗi cấu tử tương ứng
như sau:
+S, A, F, C: hàm lượng ô xít SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
, CaO

trong clanhke.
+ S
i
, A
i
, F
i
, C
i
: Hàm lượng của các ô xít tương ứng trong cấu tử i.
Ô xít
Đá vôi
Cấu tử 1
Đất sét
Cờu tử 2

Quặng sắt
Cấu tử 3
Tro than
Cấu tử 4
Clanhke
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
Các giá trị S, A, F, C được tính bằng các công thức sau:
qzyx
qSzSySxS
S
qzyx
FzFyFxF
F
qzyx

qAzAyAxA
A
qzyx
qCzCyCxC
C
4321
4321
4321
4321
+++
+++
=
+++
+++
=
+++
++
=
+++
+++
=
trong đó: x + y + z + q = 100.
Theo tính toán trên ta đã tính được hàm lượng tro lẫn trong clanhke là q = 2,88%.
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
19
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Để tìm x, y, z ta giải hệ phương trình sau:






=++
=++
=++
3333
2222
1111
dzcybxa
dzcybxa
dzcybxa
Trong đó các hệ số trong các phương trình được xác định như sau:
a
1
=(2,8
×
KH
×
S
1
+ 1,65
×
A
1
+ 0,35
×
F
1

) – C
1
= (2,8
×
0,88
×
0,6 + 1,65
×
1,1+0,35
×
0,21) – 95,5 = - 92,133
b
1
=(2,8
×
KH
×
S
2
+ 1,65
×
A
2
+ 0,35
×
F
2
) – C
2
= (2,8

×
0,88
×
70,1 + 1,65
×
23 + 0,35
×
6,9) – 0 = 213,091
c
1
= (2,8
×
KH
×
S
3
+ 1,65
×
A
3
+ 0,35
×
F
3
) – C
3
= (2,8
×
0,88
×

13,63 + 1,65
×
5,26 + 0,35
×
76,23) – 1,55 = 67,394
d
1
= [-(2,8
×
KH
×
S
4
+ 1,65
×
A
4
+ 0,35
×
F
4
) + C
4
]
×
q
= [-(2,8
×
0,88
×

60,31 + 1,65
×
27,15 + 0,35
×
4,98) + 6,58]
×
2,85
= - 537,4
a
2
= n
×
(A
1
+ F
1
) - S
1
= 1,87
×
(1,1 + 0,21) – 0,6 = 1,85.
b
2
= n
×
(A
2
+ F
2
) - S

2
= 1,87
×
(23 + 6,9) – 70,1 = - 14,187.
c
2
= n
×
(A
3
+ F
3
) – S
3
= 1,87
×
(5,26 + 76,23) – 13,63 = 138,756.
d
2
= q
×
[S
4
– n
×
(A
4
+ F
4
)] = 2,85

×
[60,31 – 1,87
×
(27,15 + 4,98)] = 0,647
a
3
= b
3
= c
3
= 1.
d
3
= 100 - q = 100 – 2,85 = 97,15
Thay các giá trị trên vào hệ phương trình ta được:





=++
=+−
−=++−
15,97
647,0 756,138 187,14 85,1
4,537394,67091,21313,92
zyx
zyx
zyx
Giải hệ phương trình ta được:






=
=
=
8,1
62,26
71,68
z
y
x
Bảng 4. Thành phần hoá của phối liệu quy về đã nung:
Thành phần CaO SiO
2
Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO Tổng
Đá vôi 65,85 0,41 0,75 0,14 1,17 68,71
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
20

Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Đất sét - 18,66 6,12 1,84 - 26,62
Quặng sắt 0,028 0,25 0,095 1,37 0,06 1,8
Tro than 0,188 1,72 0,77 0,14 0,023 2,85
Tổng 66,066 21,04 7,735 4,49 1,253 100
V. Tính thành phần hoá của phối liệu:
Để nung được 100 kg clanhke thì cần:
* Khối lượng đá vôi là:
47,122
9,43100
71,68100
100
100
=
−
×
=
−
=
MKN
x
X
< kg >
* Khối lượng đất sét là:
6,30
9,12100
62,26100
100
100

=
−
×
=
−
=
MKN
y
Y
< kg >
* Khối lượng quặng sắt là:
8,1
0100
8,1100
100
100
=
−
×
=
−
=
MKN
z
Z
< kg >
* Khối lượng của than là:
19
85100
85,2100

100
100
=
−
×
=
−
=
MKN
q
Q
< kg >
Vậy tổng thành phần khối lượng của các khoáng hợp thành phối liệu là:
X + Y + Z + Q = 122,47 + 30,6 + 1,8 + 19 = 173,87 < phần khối lượng>
Qui thành phần khối lượng của các khoáng về 100 phần khối lượng phối liệu ta
được:
Đá vôi =
4,70
87,173
47,122100100
=
×
=
+++ QZYX
X
< kg >
Đất sét =
6,17
87,173
6,30100100

=
×
=
+++ QZYX
Y
< kg >
Quặng sắt =
1
87,173
8,1100100
=
×
=
+++ QZYX
Z
<kg >
Than =
11
87,173
19100100
=
×
=
+++ QZYX
Q
< kg >
Từ thành phần khoáng của phối liệu ta lập được bảng sau:
Bảng 5. Thành phần hoá của phối liệu:
CaO SiO
2

Al
2
O
3
Fe
2
O
3
MgO MKN Tổng
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
21
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Đá vôi 37,8 0,23 0,34 0,44 0,68 30,9 70,4
Đất sét - 10,75 3,52 1,056 - 2,27 17,6
Quặng
sắt
0,016 0,14 0,053 0,76 0,03 - 1
Than 0,723 6,634 2,987 0,548 0,087 9,35 11
Tổng 38,54 17,75 6,88 2,80 0,80 42,52 100
VI . Tính tít phối liệu và hàm lượng pha láng:
* Tính tít phối liệu:
70,466
8,009,254,38785,1
09,2785,1
=
×+×=
×+×=
MgOCaOT

theo qui phạm thì T = 65
÷
75. Vậy tít phối liệu phù hợp.
* Hàm lượng pha lỏng xác định theo công thức:
30,99.
1335,11212,1
35,1312,1
4
=
×+×=
×+×= AFCACL
CHƯƠNG IV
TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT
I. Chế độ làm việc của nhà máy:
Thông thường gồm ba phân xưởng chính là:
- Phân xưởng nghiền.
- Phân xưởng nung luyện
- Phân xưởng chuẩn bị phối liệu.
A. Lập chế độ làm việc cho phân xưởng xi măng
* Công đoạn đóng bao :
Số ngày trong năm: 365 ngày
Số ngày chủ nhật : 51 ngày
Số ngày nghỉ tết, lễ: 10 ngày
Thời gian sửa chữa: 9 ngày
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
22
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
Tổng số thời gian công nhân được nghỉ trong 1 năm: 51 + 9 + 10 = 70 ngày

Tổng thời gian công nhân làm việc trong 1 năm là : 365 - 70 = 295 ngày
Ở công đoạn này công nhân làm việc mỗi ngày 2 ca, mỗi ca 8 tiếng.
Sè ca làm việc trong 1 năm : 295
×
2 = 590 ca
Số giờ làm việc trong 1 năm: 590
×
8 = 4720 giê
* Công đoạn nghiền clanhke : Ở công đoạn này công nhân không nghỉ chủ
nhật, mỗi ngày làm việc 2 ca, mỗi ca 8 tiếng
Trong năm: Các ngày nghỉ lễ tết 10 ngày
Sửa chữa bảo dưỡng 55 ngày
Tổng số ngày làm việc trong năm: 365 - 65 = 300 ngày.
B. Phân xưởng nung luyện:
Ở phân xưởng này yêu cầu phải làm việc liên tục không nghỉ chủ nhật và những
ngày lễ trong năm chỉ nghỉ 6 ngày tết và 49 ngày sửa chữa bảo dưỡng. Mỗi ngày
làm việc 3 ca, mỗi ca 8 tiếng.
Số ngày làm việc trong năm: 365 - ( 49 + 6) = 310 ngày
C. Phân xưởng chuẩn bị phối liệu:
Số ngày trong năm 365 ngày
Số ngày dừng sửa chữa 45 ngày
Số ngày nghỉ các ngày lễ 10 ngày
* Riêng với phân xưởng gia công đá và phân xưởng phụ gia quặng sắt làm việc
2 ca trong ngày, khâu sấy thùng quay làm việc 3 ca, mỗi ca 8tiếng.
Tổng số ngày làm việc trong năm: 365 – 45 – 10 = 310 ngày.
Bảng 6. Phân bố thời gian làm việc của các phân xưởng như sau:
Ngày nghỉ
sửa chữa
Ngày nghỉ
chế độ

Ngày
làm việc
ca/ngày
Phân xưởng
xi măng
Khâu đóng bao
9 61 295 2
Khâu nghiền
50 15 300 2
Phân xưởng nung luyện clanhke 49 6 310 3
Phân xưởng
phối liệu
Sấy nguyên liệu
45 10 310 3
Các khâu khác
45 10 310 2
Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
23
ỏn cụng ngh cht kt dớnh vụ c GVHD :TS.V ỡnh u, TS. Bựi Danh I,ThS.Vn Vit Thiờn n
SVTH :Nguyn Bc Sn
II.Tớnh cõn bng vt cht:
A. Tớnh cõn bng vt cht cho phõn xng lũ nung:
S cụng ngh:
Thit k phõn xng nung clanhke xi mng lũ ng
cụng sut 66000 tn Clanhke/nm
24
Nớc
Nớc
Xylô PL đồng nhất

Cấp liệu vít
Vít tải PL đồng nhất
Gầu nâng
Bun ke
Vít định l ợng
Trộn hai trục và làm ẩm
Máy vê viên
Băng tải cao su
Máy rải liệu
Lò nung
Ghi quay
Băng tải xích
Máy đập hàm
Gầu tải
Băng tải cào
Xylô clanhke
Đồ án công nghệ chất kết dính vô cơ GVHD :TS.Vũ Đình Đấu, TS. Bùi Danh ĐạI,ThS.Văn Viết Thiên Ân
SVTH :Nguyễn Bắc Sơn
1.Tại xi lô clanhke chuẩn bị đưa vào nghiền cùng với phụ gia có công suất là:
Q
1
= 66000 < tấn/năm>
2. Công suất tại gầu tải đưa clanhke vào xi lô:
066,66066
1,0100
100
66000
100
100
1

12
=
−
×=
−
×=
h
QQ
< tấn/năm>
h
1
= 0,1% : hao hụt tại xylô clanhke.
3. Công suất tại máy đập hàm :
198,66132
1,0100
100
066,66066
100
100
2
23
=
−
×=
−
×=
h
QQ
< tấn/năm>
h

2
= 0,1% : hao hụt tại gầu nâng.
4. Công suất tại băng tải tấm :
191,66331
3,0100
100
198,66132
100
100
3
34
=
−
×=
−
×=
h
QQ
< tấn/năm>
h
3
= 0,3% : hao hụt tại máy đập hàm.
5. Công suất lò nung clanhke :
588,66397
1,0100
100
191,6631
100
100
4

45
=
−
×=
−
×=
h
QQ
< tấn/năm>
h
4
= 0,1% : hao hụt tại băng tải tấm.
6. Công suất tại máy rải liệu:

Thiết kế phân xưởng nung clanhke xi măng lò đứng
công suất 66000 tấn Clanhke/năm
25
12100
100
52,42100
100
3100
100
588,66397
100
100
100
100
100
100

5
56
−
×
−
×
−
×=
−
×
−
×
−
×=
pl
WMKNh
QQ