công nghệ sản xuất xi măng tính phối liệu clinker xi măng portland

1
TÍNH PHOÁI LIEÄU CLINKER
XI MAÊNG PORTLAND
22
MODUL THÀNH PHẦN ÔXÍT

Nguyên liệu sản xuất clinker XMP là nguyên
liệu tự nhiên có thành phần hóa không ổn đònh.
Không thể tính phối liệu với một thành phần
không đổi suốt quá trình sản xuất.

Thực tế, việc tính toán phối liệu cũng chỉ thực
hiện với những ôxít chính, sao cho thành phần
hóa clinker XMP trong giới hạn nhất đònh, đảm
bảo tạo các khoáng chính cần thiết. Đây là
nhiệm vụ thường xuyên của các kỹ sư công
nghệ.
33

Đơn phối liệu cho clinker XMP cần đảm
bảo nguyên tắc sau:

Phản ứng hết CaO,

Bảo đảm modul (hệ số tỷ lệ các ôxít
được tiêu chuẩn hóa) cần thiết.
44
CÁC MODUL:

Để các ôxít phản ứng hết tạo khoáng cần thiết, các ôxít
phải có một tỷ lệ hợp lý. Tỷ lệ các ôxít thường trong

khoảng giá trò xác đònh, gọi là các modul.

Đây là những chỉ số kinh nghiệm, cho tới nay vẫn dùng
như những chỉ số ổn đònh chất lượng clinker, điều khiển
quá trình phối liệu để nung luyện clinker trong thực tiễn
sản xuất. Tùy trường hợp cụ thể khi tính toán, chọn chỉ
số ưu tiên nào là mục tiêu cần đảm bảo.

Những chỉ số này chỉ là điều kiện cần để đảm bảo chất
lượng XM. Để tạo thành XM có chất lượng cần thiết,
còn phải đảm bảo toàn bộ qui trình công nghệ vận hành
ổn đònh.
55
1 – H ệ số bão hòa vôi KH theo Kind
(hệ số bão hòa):

Hệ số bão hòa vôi KH biểu thò phần clinker tạo
thành từ phối liệu. Các hệ số từ các công thức
tính theo tỷ lệ (% khối lượng) sao cho tạo nhiều
khoáng cần thiết nhất và CaO phản ứng vừa hết
để tạo những khoáng đó.

Hệ số bão hòa vôi được tính theo giả thiết ban
đầu tạo khoáng C
3
A, rồi tới C
4
AF, CaSO
4
và C

2
S.
Sau cùng C
2
S tác dụng tiếp với phần CaO dư
chuyển thành C
3
S.
)%.(%8,2
)7,035,065,1()%(%
22
33232
tudo
tudo
SiOSiO
SOOFeOAlCaOCaO
KH
−
++−−
=
6

Như vậy, hệ số bão hòa vôi KH = 1 là lý tưởng.
Trên thực tế, K<1 (K = 0,82 – 0,95) nghóa là
luôn tồn tại CaO tự do. Nếu hàm lượng CaO tự
do lớn hơn 1 – 2 %, XM bò biến đổi thể tích
không đồng đều, chất lượng kém.

Có nhiều cách hiểu và tính khác nhau về lượng
CaO cần cho để tạo khoáng.


Trong tính toán, chúng ta thấy giải quyết vấn đề
CaO tự do là vấn đề trung tâm của bài toán phối
liệu.
6
77
6 – 2 –
Modul silicát M
s
(còn gọi là modul silíc)
3232
2
%%
%
OFeOAl
SiO
M
S
+
=
( hoặc có thể kí hiệu là
n
, thường M
S
= 1,9–
3,2)
Tốt nhất là M
S
trong giới hạn 2,2 – 2,6.
M

S
càng cao (có thể 3 – 5) lượng SiO
2
nhiều, XM có cường độ cao, chòu ăn
mòn tốt, nhưng nhiệt độ nung cần tăng do lượng pha lỏng giảm.
Giá trò M
S
cũng có thể thấp hơn chỉ 1,5 – 2, lượng pha lỏng nhiều, thuận
lợi cho quá trình kết khối clinker, nhưng dẫn tới tạo vòng trong lò nung.
88
IV – 6 – 3 –
Modul nhôm M
A
(modul alumin) :
32
32
%
%
OFe
OAl
M
A
=
(hoặc có thể kí hiệu là p, thường M
A
= 1,5 – 2,5)
Modul M
A
có giá trò xác đònh lượng pha lỏng trong clinker.

99
IV – 6 – 4 –
Modul thủy lực:
32322
%%%
%
OFeOAlSiO
CaO
M
++
=
(thường M = 1,7 – 2,3)
XM tốt có M = 2. Khi M < 1,7: XM không đủ cường độ; khi M = 2,4 XM
có thể tích không ổn đònh.
Trên đây là các modul phổ biến dùng hiện nay. Ngoài ra, do các modul là
những tỷ số thực nghiệm, nên có thể còn một số modul khác nữa.
Việc tính toán modul như một điều kiện cần để đảm bảo chất lượng clinker
XMP.

1010
CÁC MODUL:

Các modul là các tỷ số thực nghiệm nên
còn một số modul khác hay các cách tính
khác nữa (có nhiều cách hiểu và tính khác
nhau về lượng CaO để tạo khoáng)

Những chỉ số này chỉ là điều kiện cần để
đảm bảo chất lượng XM. Để tạo thành
XM có chất lượng cần thiết, còn phải đảm

bảo toàn bộ qui trình công nghệ vận hành
ổn đònh.
11
Chemical criteria for mix porpotion
of raw materials
Criteria Range for clinker Formula, remarks
MgO Max. 5% (6%) For all cements
SO
3
(for cement) 3.0 to 4.5 % Depending on cement type
LSt (techn. cond.) 90 to 100%
32222
65.02.180.2
100
OFeOAlSiO
CaO
LSt
++
=
Index of activity 2.5 to 3.5
32
2
OAl
SiO
AI
=
Hydraulic ratio 2.0 to 2.4
32322
OFeOAlSiO
CaO

HR
++
=
Sulphatisation 90 to 110%
100
85.029.1
22
3
⋅
+
=
OKONa
SO
SD
Silica ratio 1.8 to 3.4
3232
2
OFeOAl
SiO
SR
+
=
Alumina ratio 0.7 to 3.5
32
32
OFe
OAl
AR
=
Total alkali < 0.60% Na

2
O + 0.66K
2
O low alkali clinker
C
3
S 50 to 60 Except for ASTM type iV
C
3
A < 3% BS, < 5.0% ASTM For sulphate resisting cement
10/08/15 /Wo Clinker.ppt - 12 -
Calculation the clinker phases
•
Compounds present: C
Compounds present: C
3
3
S + C
S + C
2
2
S + C
S + C
3
3
A + C
A + C
4
4
AF

AF
•
(cement of normal composition)
•
AR = Al
2
O
3
/Fe
2
O
3
> 0.638; LSF < 100; SR = SiO
2
/(Al
2
O
3
+
Fe
2
O
3
)
13
ệụực tớnh thaứnh phan khoaựng
clinker theo thaứnh phan hoựa
Compounds present: C
3
S + C

2
S + C
3
A + C
4
AF
(cement of normal composition)
AR = Al
2
O
3
/Fe
2
O
3
> 0.638; LSF < 100;
SR = SiO
2
/(Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
)
14
Variation of clinker mineralogy
Potential clinker mineralogy

•
Fe
2
O
3
reacts with Al
2
O
3
+ CaO
to form C
4
AF
•
Excess Al
2
O
3
reacts with CaO
to form C
3
A
•
Remaining CaO reacts with SiO
2
to C
2
S
•
Remaining CaO reacts with C

2
S
to form C
3
S
•
Any excess CaO remains as free CaO
•
MgO remains uncombined
•
SO
3
reacts with CaO
to form CaSO
4

Comp. No. 1 No. 2 No. 3
SiO2 23.0 24.0 30.3
Al2O3 4.4 4.4 4.4
Fe2O3 1.0 1.0 1.0
CaO 71.6 70.6 64.3
SR 4.26 4.44 5.61
AR 4.40 4.40 4.40
LSF 99.4 94.4 69.6
C3S 85.6 73.9 0.4
C2S 1.4 13.0 86.6
C3A 10.0 10.0 10.0
C2F Not av. Not av. Not av.
C4AF 3.0 3.0 3.0
Results

1515
TÍNH PHOÁI LIEÄU
1616
Trình tự tính toán phối liệu
không lẫn tro than:
1
Qui đổi thành phần hóa học của nguyên liệu về 100% (nếu
tổng các thành phần >100%).
2
Chọn các hệ số modul: tùy tính chất clinker ximăng mong
muốn.
Số các hệ số Modul lựa chọn bao giờ cũng nhỏ hơn số cấu tử
tính toán cho hỗn hợp phối liệu.
Ví dụ : tính toán hệ 2 nguyên liệu: chọn 1 hệ số (K
H
).
3 nguyên liệu: chọn 2 hệ số (K
H
, M
S
hoặc M
A)
4 nguyên liệu : chọn 3 hệ số (K
H
, M
S
, M
A
).
3

Lập phương trình tính toán.
4
Tính chuyển về thành phần clinker, kiểm tra lại các hệ số
modul phải nằm trong giới hạn cho phép
5
Ước tính thành phần khoáng của clinker.
Nếu giải hàm lượng cấu tử có giá trò âm thì loại cấu tử đó ra và
chọn lại nguyên liệu khác.
1717
Trình tự tính toán phối liệu
không lẫn tro than:
Chọn cấu tử phụ:
Nguyên liệu chủ yếu sản xuất clinker XMP: đất sét, đá
vôi.
Chọn bài toán hệ 2 cấu tử, nếu không đạt yêu cầu,
sử dụng phụ gia điều chỉnh:→Hệ 3 cấu tử:
Nếu phối liệu thiếu Fe
2
O
3
chọn K
H
, M
A
.
Nếu phối liệu thiếu SiO
2
chọn K
H
, M

S
.
Nếu Fe
2
O
3
, SiO
2
đều thiếu:→Hệ 4 cấu tử.
Nếu giải hàm lượng cấu tử có giá trò âm thì loại cấu tử đó
ra và chọn lại nguyên liệu khác.
1818
Bài tập tính đơn phối liệu đá vôi + đất sét
(hệ hai cấu tử không lẫn tro nguyên liệu)
cho clinker XMP:
Cho nguyên liệu đá vôi và đất sét có thành phần (% khối
lượng) trong bảng sau:
Tính đơn phối liệu cho loại XM có hệ số bão hòa KH =
0,85.
Tính thành phần khoáng của clinker?
1919
Tính hệ 2, 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu:
2020
Tính hệ 2, 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu:

Tính hệ 2 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu:
Cứ 100 phần khối lượng phối liệu đã
nung(clinker)
Có x% phần khối lượng cấu tử 1
y% phần khối lượng cấu tử 2

q% phần khối lượng tro nhiên liệu.
Vậy: x + y + q =100
Hay : x + y = 100 – q
2121
Tính hệ 2, 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu:
Trình tự tính phối liệu:
1
Qui đổi thành phần hóa của nguyên liệu về 100%.
(điểm cần chú ý: là thành phần hóa các nguyên liệu
khác như đất sét, đá vôi… ở dạng vật liệu chưa
nung, còn thành phần hóa của tro ở dạng vật liệu
đã nung)
2
Tiếp tục qui đổi từ 100% vật liệu chưa nung về vật liệu
đã nung
3
n đònh các hệ số modul
4
Xác đònh hàm lượng tro lẫn vào trong phối liệu
5
Lập phương trình tính toán, tìm tỉ lệ thành phần nguyên
liệu dạng đã nung, quy đổi về thành phần vl chưa nung
(khi cân phối liệu còn phải tính đến độ ảm).
6
Tính kiểm tra các hệ số modul, thành phần khoáng
clinker.
2222
Tính hệ 2, 3 cấu tử có lẫn tro nhiên liệu:
Ví d :ụ
Bài toán 2 trang 56

2323
ĐỒNG NHẤT SƠ BỘ

Nguyên liệu đất đá tự nhiên rất khác nhau về
thành phần, hình dạng, kích thước Để các phản
ứng tạo clinker thuận lợi, cần đồng nhất hóa
nguyên liệu cho tốt.

Kỹ thuật đồng nhất hóa phải bắt đầu ngay từ khi
khai thác nguyên liệu và tiếp tục suốt quá trình
sau nghiền thô nguyên liệu đưa về nhà máy.
Quá trình này được gọi là đồng nhất sơ bộ.

Đồng nhất sơ bộ gồm hai bước: nhập liệu và lấy
liệu.
2424
Nhaäp lieäu


+
+
+
+
+
25
Stacker (maựy raỷi lieọu, maựy ủaựnh ủoỏng)
Technical Paramater:
Material: limestone, clay
Capacity: 1000 t/h
Speed: 25m/min

Motor: 4x5.5 Kw
Distance of 2 rails: 5 m
Declination: +17/-14
0

Size of pile: 125/31 m
Mass of pile: 30000 t