Thiết kế phân xưởng chuẩn bị phối liệu sản xuất xi măng lò đứng (thuyết minh+bản vẽ)

Mục lục
Mở đầu
Phần I. Giới thiệu
Chơng I. Giới thiệu chung về xi măng PCB
I. Clanhke xi măng poóclăng
II. Các phụ gia trong sản xuất xi măng
III. Các tính chất cơ bản của xi măng PCB
Chơng II. Nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măng
I. Nguyên liệu
II. Nhiên liệu
III. Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy
Phần II. Công nghệ sản xuất
Chơng I. Giới thiệu về công nghệ sản xuất
Chơng II. Lựa chọn dây chuyền sản xuất
Chơng III. Tính toán phối liệu
Chơng IV. Tính cân bằng vật chất
Phần III. Tính toán và chọn các thiết bị sản xuất
Chơng I. Tính toán và lựa chọn các thiết bị máy móc
Chơng II. Chọn hệ thống nhà kho-Xilô-Bunke
Chơng III. Chọn hệ thống vận chuyển và thiết bị định lợng
Chơng IV. Tính toán và lựa chọn thiết bị sấy thùng quay
Chơng V. Tính toán và lựa chọn thiết bị lò nung
Chơng VI. Công tác Môi trờng và an toàn lao động
Chơng VII. Kiến trúc
Chơng VIII. Lao động và tiền lơng
Chơng IX. Tính toán điện nớc
Chơng X. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế
Chơng XI. Qui trình kiểm soát quá trình sản xuất
Chơng XII. Một số qui tắc khi vận hành máy móc, thiết bị
Kết luận.

trang
2
3
3
9
11
13
13
14
15
16
18
22
30
56
68
77
84
102
130
134
138
142
146
155
157
169


Đồ án chất kết dính

Mở đầu
Trong những năm gần đây, công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá
ở nớc ta diễn ra rất sôi động và rộng khắp trên cả nớc, và đã thu đợc
những thành quả to lớn, vững bớc tiến lên xây dựng thành công chủ nghĩa
xã hội. Trong đó ngành xây dựng đã đã đóng góp một phần không nhỏ
trong việc tạo ra cơ sở hạ tầng vững chắc để thúc đẩy nền công nghiệp
phát triển, đa đất nớc ta ngày càng trở nên văn minh, giàu mạnh.
Để đáp ứng nhu cầu xây dựng của đất nớc, ngành sản xuất vật liệu
xây dựng đã có những bớc phát triển không ngừng, đó là việc các nhà
máy, xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng đã mọc lên ở khắp mọi nơi đáp
ứng kịp thời nhu cầu sử dụng nguyên vật liệu cho ngành xây dựng, đồng
thời chất lợng sản phẩm tạo ra cũng không ngừng đợc hoàn thiện.
Việc xây dựng nhà máy xi măng Hà Nam nhằm đáp ứng kịp thời
nhu cầu sử dụng xi măng cho xây dựng của nớc ta đồng thời tận dụng đợc
nguồn nguyên liệu, nguồn nhân lực dồi dào ở địa phơng góp phần vào
công cuộc xây dựng chung của đất nớc.

Lê Phợng Ly

Page : 2


Đồ án chất kết dính

Phần I.

giới thiệu

Chơng I. GIới thiệuchung về xi măng PCB

Ximăng poóclăng hỗn hợp (PCB) là chất kết dính hyđrát có khả năng đông
kết rắn chắc và phát triển cờng độ trong môi trờng không khí và nớc, thờng đợc
gọi là chất kết dính rắn trong nớc hay chất kết dính thuỷ lực, nó đợc phát minh
và đa vào sử dụng trong xây dựng từ đầu thế kỷ 19, về sau nó đợc 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 đợc sử dụng chủ yếu trong xây dựng
quốc gia, nó còn dợc coi là một trong các chỉ tiêu quan trọng để đánh giá sự
tăng trởng của ngành xây dựng và phát triển đất nớc.
Xi măng poóclăng đợc 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 ngời ta đa 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 đợc sử dụng rộng rãi nhất ở nớc ta và
cũng là sản phẩm chính của nhà máy. Theo tiêu chuẩn Việt Nam qui định thì
tổng lợng phụ gia đa vào tính với khối lợng clanhke không đợc vợt quá 40%
trong đó phụ gia gầy không vợt quá 20%.
Thành phần chính trong xi măng hỗn hợp là clanhke, phụ 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 đợc 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, cát quắc, ... ).

I. Clanhke ximăng poóclăng :
Clanhke ximăng poóclăng là bán thành phẩm của công nghệ sản xuất xi
măng tồn tại ở dạng hạt, kích thớc từ (10 ữ 14 mm) và phụ thuộc vào dạng lò

Lê Phợng Ly

Page : 3


Đồ án chất kết dính

nung. Theo cấu trúc vi mô clanhke xi măng là hỗn hợp các hạt nhỏ của nhiều
pha tinh thể và một lơng 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 lợng 70 ữ 80%), các khoáng Aluminat canxi và Alumôferit Canxi.
Khoáng silíccát canxi gồm hai loại khoáng là khoáng Alít và khoáng Belít.
- Khoáng Alít (3CaO.SO2 ký hiệu là C 3S ) là khoáng quan trọng nhất của
clanhke xi măng, tạo cho xi măng có cờng độ cao, tốc độ đông kết rắn chắc
nhanh và loại khoáng này có ảnh hởng nhiều đến các tính chất của xi măng.
Trong clanhke xi măng khoáng C 3S chiếm từ (45 ữ 60)%. Alit là một dung
dịch rắn của 3CaO.SiO 2 và một lợng nhỏ các chất khác có hàm lợng nhỏ từ
(2 ữ 4)% nh MgO, P2O5, Cr2O3,... C3S ở dạng tinh khiết sẽ bền vững trong
khoảng nhiệt độ (1200 ữ 1250) 0C đến (1900 ữ 2070) 0C. Nhiệt độ lớn hơn
20700C thì C3S bị nóng chảy, nhỏ hơn 1200 0C thì bị phân huỷ thành C 2S (C3S
= C2S + CaO tự do).
- Khoáng bêlít (2CaO.SiO2: đicalcium silicát, ký hiệu C2S ):
Trong clanhke xi măng C2S chiếm khoảng 20 ữ 30%, là thành phần quan
trọng của clanhke, có đặc tính là đông kết rắn chắc chậm nhng cờng độ cuối
cùng cao. Bêlít là dung dịch rắn của 2CaO.SiO2 với một lợng nhỏ các ô xít khác
nh Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 ... Khoáng C2S đợc tạo thành trong clanhke ở 4 dạng
thù hình C2S, C2S, C2S , C2S .
+ C2S : bền vững ở điều kiện nhiệt độ cao từ 1425 ữ 2130 0C, ở nhiệt độ
lớn hơn 21300C, C2S bị chảy lỏng, ở nhiệt độ nhỏ hơn 1425 0C khoáng C2S
chuyển sang dạng C2S .
+ C2S bền vững ở nhiệt độ 830 ữ 14250C, khi nhiệt độ nhỏ hơn 830 0C

và làm lạnh nhanh thì C2S chuyển sang dạng C2S, còn khi làm nguội chậm
bị chuyển sang dạng C2S.
+ C2S không bền luôn có xu hớng chuyển sang dạng C2S đặc biệt là ở
nhiệt độ nhỏ hơn 5000C. Khi C2S chuyển thành C2S làm tăng thể tích khoảng
10% và bị phân rã thành bột.

Lê Phợng Ly

Page : 4


Đồ án chất kết dính

+ C2S thì hầu nh không tác dụng với nớc và không có tính chất kết
dính, chỉ trong điều kiện hơi nớc bão hoà, khoảng nhiệt độ 150 ữ 2000C, C2S
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 3A, C5A3. Do
trong clanhke lợng CaO d nên pha Canxi Aluminat thờng nằm chủ yếu ở dạng
C3A, đặc điểm của C3A 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 trờng xâm thực
sunfat. Trong một số loại xi măng chuyên dụng có khống chế hàm lợng khoáng
này (ximăng thuỷ công lợng C3A < 5%, xi măng bền sunfat lợng C3A < 8%).
- Pha Alumôferit là dung dịch rắn của các khoáng canxi Alumôferit (còn
đợc 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 thờng tồn tại dới dạng sau: C6A2F, C4AF, C2F, nhng thành phần
chính là C4AF và trong đó hoà tan khoảng 1% MgO và TiO2.
- Pha thuỷ tinh có trong clanhke xi măng poóclăng với hàm lợng từ 5

ữ 10%. Thành phần của pha thuỷ tinh bao gồm một số loại ô xít nh CaO,
Fe2O3, Na2O, K2O, ... Hàm lợng 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 hởng 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 lợng CaO và
MgO tự do, chúng thờng là các hạt già lửa nên tác dụng với nớc 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 nh bị nứt, rữa, ... Làm thay đổi thể tích của sản phẩm và làm
giảm cờng 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,
Al2O3, Fe2O3 với tổng hàm lợng là 95 ữ 97% (theo khối lợng). Ngoài ra còn có
các ôxít khác với hàm lợng nhỏ nh : MgO, TiO2, Na2O, P2O5, SO3,... Hàm lợng
các ô xít phụ thuộc vào nguyên vật liệu ban đầu và quy trình công nghệ sản

Lê Phợng Ly

Page : 5


Đồ án chất kết dính

xuất. Trong clanhke xi măng poóclăng tỷ lệ thành phần các ôxít thờng dao
động trong khoảng:
CaO : 63 ữ 66 % ;
SO3
:
0,3 ữ 1 %
SiO2

: 21 ữ 24% ;
P2O5
:
0,1 ữ 0,3 %
Al2O3 : 4 ữ 9 % ;
K2O + Na2O :
0,4 ữ 1 %
Fe2O3 : 2 ữ 4 5 ;
TiO2 + Cr2O3 : 0,2 ữ 0,5 %
Hàm lợng 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 cờng độ của xi
măng. Khi hàm lợng CaO càng lớn thì khả năng tạo thành các hợp chất dạng
khoáng canxi silicat có độ bazơ cao (C 3S) trong clanhke càng nhiều, cho xi
măng đông kết rắn chắc nhanh cờng độ cao nhng xi măng lại kém bền trong
môi trờng xâm thực sunfat. Hàm lợng CaO nhiều đòi hỏi nhiệt độ nung phải
lớn khó nung luyện và để lại trong clanhke một lợng canxi ôxít tự do nhiều, có
hại cho xi măng. Vì vậy, trong clanhke xi măng ngời ta phải khống chế hàm lợng CaO hợp lý(khoảng 63 ữ 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 (SiO2) :
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
lợng SiO2 càng nhiều thì ngoài việc tạo thành khoáng C 3S ra, khoáng canxi
silicat có độ bazơ thấp (C2S) đợc hình thành sẽ tăng lên. Hàm lợng khoáng C2S
tăng làm xi măng đông kết rắn chắc chậm và cờng độ phát triển chậm ở thời kỳ

đầu của quá trình rắn chắc đá xi măng. Tuy nhiên loại xi măng có hàm lợng
C2S cao lại có khả năng bền trong nớc và môi trờng xâm thực sunfat. Khi hàm
lợng SiO2 trong clanhke ít, khoáng C3S đợc tạo thành nhiều, sẽ làm cho xi

Lê Phợng Ly

Page : 6


Đồ án chất kết dính

măng đông kết rắn chắc nhanh, cờng độ cao song quá trình nung luyện khó, để
lại lợng vôi (CaO) tự do lớn. Vì vậy trong clanhke xi măng thì ôxít SiO 2 cần
phải khống chế ở một tỉ lệ thích hợp (thờng chiếm khoảng 21 ữ 24% khối lợng
clanhke).
Ngoài ra, độ hoạt tính của SiO 2 cũng ảnh hởng đến quá trình công nghệ sản
xuất xi măng, khi SiO2 có độ hoạt tính càng cao thì quá trình tạo khoáng khi
nung càng nhanh và càng triệt để.
- Nhôm ô xít (Al2O3): nằm ở dạng khoáng C3A và C4AF. Trong clanhke xi
măng ôxít này đợc đa 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 lợng
Al2O3 càng nhiều khoáng C3A 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 nhng cờng độ thấp và kém bền
trong môi trờng sunfat. Trong clanhke hàm lợng ô xít nhôm chiếm khoảng 4 ữ
8%.
- Sắt ôxít (Fe2O3): có tác dụng làm giảm nhiệt độ thiêu kết của quá trình
nung luyện và tham gia vào quá trình tạo khoáng tetracalcium Aluminôferit
(C4AF). Hàm lợng ô xít này trong clanhke xi măng càng lớn thì nhiệt độ nung
đợc hạ thấp, khoáng C4AF đợc tạo thành nhiều xi măng nâng cao đợc độ bền

trong môi trờng xâm thực sunfat nhng lại cho xi măng có cờng 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 tợng bám dính lò đặc biệt trong công nghệ xi măng lò đứng, thông thờng tổng
hàm lợng ôxít Fe2O3 chiếm khoảng 2 ữ 4%.
Ngoài các ôxít chính tham gia vào quá trình tạo khoáng còn có một hàm
lợng nhỏ các ôxít khác cũng hoà tan trong đó, có khả năng làm ảnh hởng lớn
đến tính chất và chất lợng 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. Thờng trong sản
xuất xi măng lợng ôxít MgO đợc khống chế với hàm lợng nhỏ hơn 5%.
- Titan ôxít (TiO2): thành phần ôxít này gây ảnh hởng tới xi măng tuỳ thuộc
vào hàm lợng của nó trong clanhke. Nếu hàm lợng của nó từ 0,1 ữ 0,5% thì sẽ làm

Lê Phợng Ly

Page : 7


Đồ án chất kết dính

tốt cho quá trình kết tinh các khoáng, ngợc lại khi hàm lợng từ 2 ữ 4% thì TiO2
sẽ thay thế một phần SiO2 trong xi măng, nếu hàm lợng lớn hơn 4% thì làm
giảm cờng độ của xi măng.
- Crôm ôxít (Cr2O3) và phốt pho ôxít (P2O5) : khi hàm lợng của các ôxít
này nằm vào khoảng 0,1 ữ 0,3% sẽ có tác dụng tốt là thúc đẩy quá trình đông
kết ở thời kỳ đầu, tăng cờng độ cho xi măng. Nhng với hàm lợng lớn (1 ữ 2%) có
tác dụng ngợc lại làm chậm thời gian đông kết rắn chắc và làm suy giảm cờng
độ của đá xi măng.
- Ôxít kiềm Kali và kiềm Natri (K2O + Na2O): trong clanhke hàm lợng

chúng khoảng 0,5 ữ 1%. Khi hàm lợng 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 2O3 tạo nên các
khoáng trơng nở thể tích là Na2O.8CaO.3Al2O3(NC8A3), K2O.8CaO.3Al2O3
(KC8A3) hoặc tác dụng với SO3 tạo nên khoáng nở thể tích là K2SO4, Na2SO4,...
3 . Đặc trng của clanhke xi măng poóclăng :
Chất lợng của clanhke xi măng đợc đánh giá qua thành phần hoá học và
thành phần khoáng. Trong quá trình nung luyện, các ôxít trong clanhke tơng
tác với nhau theo một mối liên hệ xác định đợc biểu diễn bằng các hệ số
(môđun). Để đánh giá một cách tổng quát hơn thành phần của xi măng ngời ta
thờng đánh giá chúng thông qua các hệ số đặc trng.
Các hệ số đắc trng của clanhke xi măng là:
a. Hệ số bazơ (kýhiệu m) :
m=

Cao
SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 3

Thông thờng hệ số bazơ vào khoảng 1,7 ữ 2,4. Khi hệ số này nhỏ hơn 1,7 xi
măng có cờng độ không cao. Khi m lớn hơn 2,4 xi măng có cờng độ cao nhng
nhiệt độ nung phải lớn, độ ổn định thể tích kém, nhiệt độ thuỷ hoá lớn và kém
bền trong môi trờng nớc xâm thực.
b. Hệ số Silicat(ký hiệu n) là tỷ số giữa SiO 2 với tổng hàm lợng
Fe2O3 và Al 2O3 :
n=

Lê Phợng Ly

SiO 2
Al 2 O 3 + Fe 2 O 3

Page : 8


Đồ án chất kết dính

Khi hệ số n tăng làm tăng hàm lợng khoáng silicat canxi có độ bazơ thấp,
do đó xi măng có thể ninh kết đóng rắn chậm ở thời kỳ đầu và c ờng độ cuối
cùng cao. Khi n giảm thì hàm lợng các khoáng nóng chảy lớn, clanhke có
nhiệt độ nung thấp, dễ nung luyện. Đối với xi măng poóclăng thờng hệ số n
từ 1,7 ữ 3,5.
c. Hệ số Alumin (P): là tỷ số giữa hàm lợng ô xít nhôm và ô xít sắt trong
clanhke :
Al O
P= 2 3
Fe 2 O 3
Hệ số P xác định tỉ lệ giữa khoáng C3A và C4AF. Khi P nhỏ thì xi măng có độ ổn
định trong môi trờng xâm thực của nớc và sunfat, khi P lớn thì xi măng đông kết
rắn chắc nhanh nhng cờng độ cuối cùng thấp. Thông thờng hệ số p từ 1 ữ 2,5.
d. Hệ số bão hoà (ký hiệu KH): là tỉ số giữa lợng canxi ô xít (CaO) trong
thực tế liên kết với ô xít Silic (SiO2) tạo thành khoáng C3S :
KH =

CaO 1,65 ì Al 2 O 3 0,35 ì Fe 2 O 3
2,8 ì SiO 2

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 3S tạo thành nhiều, xi măng đông
kết rắn chắc nhanh cờng độ cao nhng không bền trong môi trờng nớc và
sunfat, hỗn hợp nguyên liệu khó thiêu kết. Khi giá trị KH thấp thì khoáng

C3S tạo thành ít hơn C 2S nên xi măng đông kết rắn chắc chậm, cho cờng độ
thấp ở thời kỳ đầu nhng cờng độ cuối cùng lại cao. Hệ số KH thích hợp
thuờng dao động trong khoảng 0,85 ữ 0,95.
Ngoài ra để đánh giá tỉ lệ thành phần clanhke xi măng ngời ta còn dùng
một số các hệ số khác nh:
* Hệ số MS :

MS =

C 3S + C 2S
C 4 AF + C 3 A

Khi MS tăng thì độ bền của xi măng trong môi trờng ăn mòn tăng lên và cờng
độ tăng lên.
* Hệ số đóng rắn ME:

Lê Phợng Ly

ME =

C 3S
C 2S

Page : 9


Đồ án chất kết dính

Khi ME lớn thì cờng độ ban đầu của xi măng cao, nhiệt hyđrat lớn nhng độ bền
trong môi trờng xâm thực thấp.

C 3S + C 3 A
C 2S + C 4 AF
Khi MK càng lớn thì xi măng toả nhiệt càng lớn, M K thờng nằm trong giới
hạn 0,3 ữ 1,8.
* Hệ số nhiệt MK:

Mk =

II. Các phụ gia trong sản xuất xi măng:
Trong công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ ngời ta sử dụng nhiều loại
phụ gia nhằm mục đích: cải thiện các tính chất kỹ thuật của chất kết dính, điều
chỉnh mác chất kết dính (phụ gia đầy), nâng cao hiệu suất của thiết bị công
nghệ (phụ gia công nghệ).
1. Phụ gia thạch cao:
Đây là phụ gia bắt buộc phải đa vào khi nghiền clanhke xi măng, khi đa
vào nghiền cùng clanhke, thạch cao có tác dụng điều chỉnh tốc độ ninh kết và
đóng rắn của xi măng. Thạch cao có thành phần khoáng chủ yếu là
CaSO4.2H2O, ngoài ra còn có các chất khác với hàm lợng nhỏ. Màu sắc của đá
thạch cao phụ thuộc vào lợng tạp chất lẫn trong nó, thông thờng đá thạch cao
thờng có màu trắng đục, có ố vàng và mềm hơn đá vôi.
2. Phụ gia khoáng hoạt tính:
Là loại phụ gia có thể kết hợp với Ca(OH)2 ở nhiệt độ thờng qua các phản
ứng silicát ngậm nớc làm tăng khả năng chịu lực và độ bền trong môi trờng nớc
cho sản phẩm. Phụ gia hoạt tính gồm có hai loại : Loại có nguồn gốc tự nhiên
nh khoáng puzơlan, trêpen, điatômíc, bazan, bọt núi lửa, tro núi lửa, ... Loại có
nguồn gốc nhân tạo bao gồm các phế thải công nghiệp nh tro xỉ bazơ (thải
phẩm của nhà máy thép), tro xỉ axít (thải phẩm của nhà máy nhiệt điện nồi
hơi,...), tro trấu, gạch đất sét non lửa.
3. Phụ gia đầy:
Là loại phụ gia không có khả năng kết hợp với vôi ở nhiệt độ thờng, nhng ở môi trờng hơi nớc bão hoà và có nhiệt độ áp suất cao chúng có khả

năng kết hợp với Ca(OH) 2 theo các phản ứng silicát nâng cao khả năng chịu
lực và rắn chắc cho sản phẩm, phụ gia đầy thờng là cát thạch anh và

Lê Phợng Ly

Page : 10


Đồ án chất kết dính

đá vôi nghiền mịn. Trong xi măng loại phụ gia đầy không vợt quá 20% so
với khối lợng clanhke.
4. Phụ gia cải thiện tính chất đặc biệt cho chất kết dính:
Các phụ gia này có khả năng tăng độ bền nhiệt, bền kiềm và bền axít cho
chất kết dính. Các chất loại này thờng là các vật liệu chịu nhiệt, chịu axít, chịu
kiềm có trong tự nhiên hoặc nhân tạo.
5. Phụ gia hoạt tính bề mặt :
Loại phụ gia này có khả năng hoạt tính bề mặt cao, khi chất kết dính thuỷ
hoá chúng sẽ tạo thành một màng mỏng trên bề mặt hạt chất kết dính làm thay
đổi trạng thái bề mặt hạt chất kết dính khi thấm nớc, giảm ma sát trợt tăng độ
dẻo của hỗn hợp nên nên thờng đợc gọi là các chất phụ gia tăng dẻo hay phụ
gia siêu dẻo. Một số phụ gia thuộc loại này là bã rợu sunfit, nớc thải bã giấy,
các loại axít béo tổng hợp.
6. Phụ gia cải thiện một số tính chất của chất kết dính: Loại phụ gia này
làm tăng nhanh hay làm chậm thời gian đông kết của chất kết dính, phụ gia gây
mầm tinh thể thúc đẩy quá trình kết tinh rắn chắc của chất kết dính ...
7. Phụ gia công nghệ:
Để nâng cao hiệu suất của thiết bị công nghệ nh : phụ gia thúc đẩy quá trình tạo
khoáng trong lò nung xi măng, phụ gia trợ nghiền nâng cao hiệu suất nghiền
clanhke xi măng, phụ gia kéo dài thời gian bảo quản xi măng.

III. Các tính chất cơ bản của xi măng poóclăng :
1. Khối lợng riêng và khối lợng thể tích:
+ Khối lợng riêng (a) là tỷ số giữa khối lợng của xi măng với thể tích của
xi măng nó phụ thuộc vào thành phần khoáng clanhke xi măng và phụ thuộc
vào thành phần phụ gia trong nó.
+ Khối lợng thể tích đổ đống (đ) là tỷ số giữa khối lợng của xi măng với
thể tích đổ đống của nó. Khối lợng thể tích đống phụ thuộc vào khối lợng riêng
và khả năng lèn chặt của xi măng.
2. Độ nhỏ của xi măng :
Độ nhỏ của xi măng ảnh hởng đến chất lợng xi măng. Hạt xi măng càng
mịn tốc độ thuỷ hoá càng nhanh đạt đến triệt để, do đó cờng độ xi măng sẽ
phát triển nhanh. Để đánh giá độ nhỏ của hạt xi măng ngời ta dùng một đại l-

Lê Phợng Ly

Page : 11


Đồ án chất kết dính

ợng gọi là tỷ diện tích, đó là tổng diện tích bề mặt các hạt của một đơn vị trọng
lợng xi măng.
3. 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
hyđrat hoá các khoáng của clanhke xi măng đảm bảo cho hồ xi măng có độ lu
động cần thiết, tơng ứng với lợng nớc tiêu chuẩn cho ta hồ xi măng có độ dẻo
tiêu chuẩn.
Lợng nớc yêu cầu của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng của
clanhke, độ mịn của xi măng và loại phụ gia cho vào khi nghiền clanhke xi măng.

4. Thời gian ninh kết của xi măng poóclăng :
Là thời gian từ khi trộn xi măng với nớc tạo thành hỗn hợp bê tông
có độ linh động theo yêu cầu cho đến khi hỗn hợp đó đặc lại và đạt đ ợc cờng độ ban đầu nào đó thì gọi là thời gian ninh kết của xi măng. Thời gian
ninh kết phụ thuộc vào thành phần khoáng của clanhke, độ nghiền mịn của
xi măng, phụ gia trong xi măng, điều kiện môi trờng và lợng nớc tiêu chuẩn
khi đa vào nhào trộn.
5. Cờng độ hay mác của xi măng :
Là độ bền của đá xi măng khi chịu tác động của các lực cơ học mà không
bị phá hoại. Đây là một chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lợng xi măngvà là
chỉ tiêu để phân loại cho xi măng (mác xi măng). Do vậy ngời ta đã qui định
mác của xi măng là cờng độ nén của những mẫu thí nghiệm đã đợc dỡng hộ 28
ngày trong môi trờng có nhiệt độ 20 50C và độ ẩm 90 ữ 100%.
6. Tính ổn định thể tích của xi măng:
Khi xi măng đông kết rắn chắc cần phải ổn định thể tích. Sự thay đổi thể
tích trong quá trình đông kết rắn chắc của xi măng sẽ làm giảm cờng độ của bê
tông khi đóng rắn, gây các vết nứt, rạn hoặc phá hoại sản phẩm. Nguyên nhân
chính của sự thay đổi thể tích là do trong xi măng có chứa một lợng CaO và
MgO tự do, các hạt này ở dạng hạt già lửa nên tác dụng với nớc rất chậm, sau
khi xi măng đã đông kết rắn chắc, chúng mới tham gia phản ứng thuỷ hoá làm
tăng thể tích, phá hoại cấu trúc sản phẩm.
7. Lợng nhiệt sinh ra trong quá trình thuỷ hoá :

Lê Phợng Ly

Page : 12


Đồ án chất kết dính

Lợng nhiệt này sinh ra sẽ làm ảnh hởng đến việc thi công bê tông, nó

thúc đẩy nhanh quá trình đông kết rắn chắc của vữa xi măng, nếu khối bê tông
có thể tích lớn thì tính chất này sẽ gây ra nội ứng suất trong khối bê tông đó và
sinh ra nứt rạn.

Lê Phợng Ly

Page : 13


Đồ án chất kết dính

Chơng II.
nguyên liệu, nhiên liệu trong sản xuất xi măng
I. Nguyên liệu sản xuất 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 nh 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
Đá vôi

Đất sét

Quặng sắt

Các chỉ tiêu
Hàm lợng CaO, %
Hàm lợng MgO, %
Hàm lợng SiO2, %
Hàm lợng sét, %

Hàm lợng SiO2, %
Hàm lợng Al2O3,%
Hàm lợng Fe2O3,%
Hàm lợng MKN,%
Hàm lợng Fe2O3,%
Hàm lợng CaO, %
Hàm lợng SiO2, %
Hàm lợng Al2O3, %
Hàm lợng MgO, %

Giá trị
> 65
<3
<8
<7
60 ữ 68
12 ữ 22
> 5
< 8
> 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 lợng các cấu tử CaO chiếm từ 76 ữ 80% và có lẫn một lợng nhỏ các
hợp chất khác nh sắt, đất sét, các tạp chất hữu cơ, ... Tính chất và thành phần
của loại đá vôi ảnh hởng 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
SiO2, Al2O3, Fe2O3 bao gồm đất sét, đất hoàng thổ, phiến thạch sét. Đất sét là
khoáng kết tủa giàu hạt nhỏ, dễ tạo thành huyền phù khi khuấy trộn với nớc.
Thành phần khoáng chủ yếu của đất sét là khoáng Alumô silicat ngậm nớc tồn

Lê Phợng Ly

Page : 14


Đồ án chất kết dính

tại ở dạng Al2O3.2SiO2.2H2O. Ngoài ra trong đất sét còn có lẫn các hợp chất
khác nh cát, tạp chất hữu cơ, Fe2O3 và các ôxít kiềm, ...
3. Phụ gia điều chỉnh:
Phụ gia điều chỉnh đa vào hỗn hợp nguyên liệu xi măng khi thành
phần hoá học của nó không đảm bảo yêu cầu đã định. Nh để làm tăng hàm
lợng SiO 2 trong phối liệu thờng dùng phụ gia điều chỉnh là cát, trêpen,
điatômit. Khi hàm lợng 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 đa vào khi nghiền clanhke nhằm đích kinh tế và cải thiện mốt số tính
chất nh thạch cao, phụ 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
nh sấy phối liệu và nung phối liệu thành clanhke. Nhiên liệu thờng dùng là rắn,
lỏng hoặc khí. Nhiên liệu khí sử dụng thờng là khí thiên nhiên có nhiệt trị từ
8000 ữ 9000 kCal/kg. Nhiên liệu lỏng thờng dùng là dầu mazut có nhiệt trị từ

8000 ữ 11000 kCal/kg. Nhiên liệu rắn sử dụng là than, dây cũng là nhiên liệu
để nung clanhke phổ biến trong sản xuất xi măng ở nóc ta. Đối với lò đứng thờng sử dụng nhiên liệu rắn là than ngắn lửa, chất bốc thấp từ 3 ữ 6%, nhiệt trị
của than cao 5500 ữ 6500 kcal/kg. Nếu nung trong lò quay thì sử dụng than có
chất bốc cao từ 15 ữ 20%, nhiệt trị lớn hơn 5500 kcal/kg.

III. Chọn địa điểm xây dựng nhà máy:
Việc lựa chọn địa điểm xây dựng đóng một vai trò hết sức quan trọng.
Nó ảnh hởng đến vốn đầu t ban đầu, tuổi thọ của nhà máy cũng nh vấn đề kinh
tế, duy trì hoạt động và phát triển của nhà máy.
Nguyên tắc lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy :
- Gần nguồn cung ứng nguyên vật liệu chính.
- Xa khu vực dân c để tránh ô nhiễm.
- Điều kiện giao thông thuận lợi.
- Gần khu vực tiêu thụ sản phẩm.
- Khu vực chọn để xây dựng nhà máy cần có nền đất ổn định để thuận
lợi cho việc xây dựng, lắp đặt trang thiết bị.

Lê Phợng Ly

Page : 15


Đồ án chất kết dính

Dựa vào các điều kiện trên ta chọn nơi xây dựng nhà máy tại xã Ba Sao
huyện Kim Bảng tỉnh Hà Nam. Huyện Kim Bảng là một huyện vùng núi, nơi
đây có diện tích núi đá (đá vôi) chiếm một diện tích rất lớn trong tổng diện tích
đất toàn huyện. Tuy nhiên, nguồn nguyên liệu đá vôi dồi dào này lại phân bố
rải rác và có thành phần khác nhau. Do vậy việc xây dựng một nhà máy xi
măng lò đứng với công suất nhỏ sẽ rất thuận lợi cho việc khai thác và sử dụng

nguyên liệu. Mặt khác, tại địa điểm này có mật độ dân số không cao, diện tích
đất trống rộng nên đặt địa điểm nhà máy tại đây sẽ có nhiều thuận lợi nh:
- Thuận tiện cho việc cung cấp nguyên liệu chính.
- Tránh đợc ô nhiễm môi trờng.
- Thuận lợi cho việc tiêu thụ sản phẩm và việc mua nguyên vật liệu do gần
các đờng giao thông chính.
- Đảm bảo yêu cầu mở rộng sản xuất cũng nh mở rộng nhà máy khi cần
thiết.

phần II : công nghệ sản xuất
Chơng 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 ít nớc, tình hình thiết bị
và lò nung ngời ta chuẩn bị nguyên liệu theo phơng pháp khô, ớt và phơng pháp
kết hợp giữa khô và ớt. Giai đoạn chuẩn bị chia ra làm các bớc sau:

Lê Phợng Ly

Page : 16


Đồ án chất kết dính

- Tính toán sự phối hợp nguyên liệu đạt tỉ lệ yêu cầu.
- Đập vụn đá vôi thành cỡ từ 1 ữ 3 cm, đất sét cũng đợc đập nhỏ, sau đó có
thể đa vào sấy để làm giảm bớt độ ẩm (đối với phơng pháp khô) hoặc đa vào bể
lọc đánh tơi đất sét (đối với phơng pháp ớt). Các chất phụ gia điều chỉnh đợc đa
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 thớc vừa phải, cho lên máy sấy để làm giảm độ ẩm rồi đa cùng
vào hỗn hợp nguyên liệu.
- Đem nghiền nhỏ hỗn hợp nguyên liệu trong máy nghiền bi và đa qua hệ
thống xi lô để kiểm nghiệm lại thành phần hoá học và thành phần hạt cho đạt
yêu cầu trớc khi đa 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 SiO2 mới có khả năng phản ứng triệt để với CaO, làm
giảm bớt lợng CaO tự do sau này trong xi măng do đó chất lợng xi măng càng
đợc nâng cao.
2. Giai đoạn nung :
Nung là giai đoạn kế tiếp theo việc chuẩn bị nguyên liệu, gồm có các bớc
chính là: làm khô ( làm bay hơi nớc tự do), gia nhiệt trớc, 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.
Nung xi măng thờng dùng hai loại lò đứng và lò quay.
3. Giai đoạn nghiền clanhke thành xi măng bột :
Clanhke sau khi ra lò thờng phải để ở trong kho từ 1 ữ 2 tuần mới đem
nghiền thành bột. Mục đích là để cho CaO tự do trong clanhke hút hơi ẩm
trong không khí đợc tôi thành Ca(OH)2 hoặc cacbonat hoá thành CaCO3 làm
cho xi măng có tính ổn định tốt hơn. Ngoài ra theo kinh nghiệm cho thấy loại
clanhke nh trên dễ nghiền nhỏ hơn là loại clanhke mới ra lò.

Lê Phợng Ly

Page : 17

Đồ án chất kết dính

Khi nghiền clanhke, ngời ta thờng pha trộn thêm 2 ữ 5% thạch cao
sống (CaSO4. 2H2O) 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 dới 20%
chất phụ gia hoạt tính hoặc dới 20% chất phụ gia trơ, vừa để cải thiện tính chất
của xi măng poóclăng, vừa để tăng sản lợng và hạ giá thành.

Chơng II: dây chuyền công nghệ
I. Lựa chọn phơng pháp sản xuất :
Đối với các nhà máy sản xuất xi măng việc lựa chọn dây chuyền sản xuất
là hết sức quan trọng, nó quyết định đến phơng pháp sản xuất cũng nh chất lợng sản phẩm. Việc lựa chọn dây chuyền sản xuất phải căn cứ vào tính chất
của nguyên nhiên liệu, vào khả năng kinh tế kỹ thuật của đất nớc và công suất
yêu cầu của nhà máy. Nếu lựa chọn đợc dây chuyền sản xuất hợp lý cho phép
nâng cao chất lợng sản phẩm, hạ giá thành sản phẩm, nâng cao hiệu quả kinh

Lê Phợng Ly

Page : 18


Đồ án chất kết dính

tế. Hiện nay ta đang có 3 phơng pháp sản xuất xi măng đó là phơng pháp ớt,
phơng pháp khô và phơng pháp liên hợp.
1. Phơng pháp ớt sản xuất xi măng: là phơng pháp nghiền và trộn
nguyên liệu với nớc. Ưu điểm của phơng pháp này là dễ nghiền phối liệu có độ
đồng nhất cao. Nhợc điểm là tiêu tốn nhiên liệu khi nung, kích thớc lò nung và
Quặng sắt
Đá vôi

Đất sét
Than
diện tích xây dựng lớn.
2. đáPhơng
phápKho
khôđất
sảnsétxuất xi măng:
phơng pháp nghiền
và trộn
Kho quặng
Kho
vôi
KhoLàthan
nguyên liệu ở dạng khô, vì vậy nguyên liệu khó nghiền mịn, độ đồng nhất của
Đậpkích
hàm thớc
Đập
búa pháp ớt. Nhng tiêu tốn ít nhiên liệu,
phốiĐập
liệuhàm
không cao bằng
phơng
lò nung nhỏ, hệ thống trao đổi nhiệt phức tạp, hệ thống làm sạch bụi cũng phức
Sấy thùng quay
Đập búa
Sấy thùng quay
tạp, mức độ cơ giới hoá và tự động hoá cao hơn phơng pháp ớt, nhng hệ số sử
dụngXythiết
bị theo thời Xy
gianlôthấp

pháp
phơng
ke pháp
lô đá
Xy lô
thanliên hợp: Là Bun
đất hơn.3. Phơng
trung gian giữa phơng pháp ớt và phơng pháp khô. Việc chuẩn bị phối liệu và
Định nung
lượng phối liệu tiến
Địnhhành
lượngtheo
giaĐịnh
cônglượng
nguyên liệu Định
theo lượng
phơng pháp ớt, nhng
phơng pháp khô (có hệ thống ép lọc bùn phối liệu để tách nớc).
4. Lựa chọn dây chuyền sản
xuất: bi
Nghiền
Dựa vào điều kiện kinh tế của đất nớc và dựa vào đặc điểm của các phđồngcủa
nhấtnguồn cung cấp nguyên nhiên liệu
ơng pháp sản xuất ở trên, vào Xy
đặclôđiểm
ta chọn phơng pháp khô với công nghệ lò đứng sản clinke xi măng poóclăng.
Trộn hai trục ẩm
Với trình độ khoa học kỹ thuật ngày nay các máy móc và thiết bị đã đáp ứng đợc yêu cầu về độ mịn, độ đồng Máy
nhất vê
của

phối liệu trớc khi đem đi nung luyện
viên
(khắc phục đợc nhợc điểm tồn tại của phơng pháp khô) đồng thời làm tăng chất
Lò sản
nungphẩm hạ.
lợng cũng nh sản lợng dẫn giá thành
5. Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát:
Kho thạch cao

Đập hàm clanhke

Đập hàm

Xy lô ủ đá

Bun ke
Định lượng

Định lượng
Nghiền bi

Kho xỷ lò cao
Bun ke
Định lượng

Xy lô chứa
Bun ke

Lê Phợng Ly

Đóng bao
Kho xi măng bao

Page : 19


Đồ án chất kết dính

II. Lựa chọn nguyên vật liệu và nhiên liệu cho sản xuất:
1. Đá vôi:
Nguồn nguyên liệu đá vôi khai thác tại chỗ.Thành phần hoá học nh sau:
Thành
phần
đá vôi

Lê Phợng Ly

CaO
54.61

SiO2
1.77

Fe2O3

Al2O3

MgO

MKN

0.74

1.17

0.95

41.75

Page : 20


Đồ án chất kết dính

2. Đất sét:
Đất sét lấy từ mỏ sét có thành phần hoá là:
Thành phần

SiO2

Al2O3

Fe2O3

MgO

CaO

MKN

Hàm lợng

64.32

20.35

6.02

1.19

1.1

5.53

3.Quặng sắt:
Thành phần hoá của quặng sắt:
SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

MKN

13.65

5.59

72.02

1.52

2.85

3.12

5. Nhiên liệu:
Chọn nhiên liệu là than cám Quảng Ninh, vận chuyển về bằng đờng sông.
Thành phần hoá nh sau:
Clv

Hlv

Slv

Olv

Nlv

Alv

Wlv



71

1.7

1.8

1.1

1.4

22

7

100

Than sử dụng là than cám B có độ tro A= 15 %

Chơng III. Tính toán phối liệu
1. Lập bảng thành phần phối liệu:
Nguyên liệu dùng cho sản xuất clanhke gồm có 3 cấu tử:
- Đá vôi
- Đất sét
- Quặng sắt
Bảng 1. thành phần hoá học của nguyên liệu.

Lê Phợng Ly

Page : 21

Đồ án chất kết dính

CaO

SiO2

Fe2O3

Al2O3

MgO

MKN

Tổng

Đá vôi

54,61

1,77

0,74

1,17

0,95

41,75

100,99

Đất sét

1,19

64,32

6,02

20,35

1,10

5,53

98,51

Quặng sắt

1,52

13,65

72,02

5,59

2,85

3,12

98,75

Trong tính toán phối liệu thì tông hàm lợng các thành phần phải bằng 100%. Vì
vậy ta phải quy về 100% bằng cách:
- Nếu tổng hàm lợng 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 lợng bằng
100%.
- Nếu tổng hàm lợng các ôxít nhỏ hơn 100% và chênh lệch lớn (> 2%),
hay tổng hàm lơng các ôxít lớn hơn 100% ta phải qui về 100% bằng cách nhân
trị số hàm lợng từng ôxít với hệ số chuyển đổi Ri :
1
ì 100
i
trong đó:
- Ri : hệ số chuyển đổi
- i : hàm lợng ôxít thứ i.
sau khi qui về 100% ta có bảng sau:
Bảng 2. thành phần nguyên liệu qui về 100%:
Ri =

CaO

SiO2

Fe2O3

Al2O3

MgO

MKN

Tổng

Đá vôi

54,08

1,75

0,73

1,16

0,94

41,34

100

Đất sét
Quặng
sắt

1,21

65,29

6,11

20,66

1,12

5,61

100

1,54

5,66

13,82

72,93

2,89

3,16

100

Trong qúa trình nung ta phải dùng nhiên liệu là than, nên trong thành phần sản
phẩm thu đợc phải kể đến hàm lợng 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

SiO2

Fe2O3

Al2O3

MgO

Tổng

Đá vôi

92,18

2,98

1,25

1,98

1,61

100

Đất sét

1,28

69,17

6,47

21,89

1,19

100

Quặng sắt

1,59

5,85

14,27

75,31

2,98

100

Tro than

1,00

68,59

4,59

24,92

-

100

Lê Phợng Ly

Page : 22


Đồ án chất kết dính

2. Xác định lợng tro đọng lại trong clanhke:
Theo trên ta chọn nhiên liệu là than cám trung bình (tham cám Quảng Ninh).
Than có cỡ hạt là 0,1 ữ 15mm.
chất bốc: 8 ữ 10%
Độ tro : 10 ữ 15%.
Thành phần hoá của tro than:
SiO2

Al2O3

Fe2O3

68.59

24.92

4.59

CaO

MgO

C-khác

Tổng

1

-

0.90

100

Thành phần hoá của than cám:
Clv

Hlv

Slv

Olv

Nlv

Alv

Wlv

Tổng

68

1,2

1,0

1.2

0,6

16

12

100

* Xác định nhiệt trị của than: áp dụng công thức tính trực tiếp:
Qclv = 81 ì C lv + 300 ì H lv 26 ì (O lv S lv )
= 81 ì 68 + 300 ì 1.2 26 ì (1.1 1.8)
= 6279.2 (Kcal/kg)
Q lvt = Q lvc 6 ì (9 H lv + W lv )
= 6279.2 6 ì (9 ì 1.7 + 1)
= 6181.4 (Kcal/kg)

* Tính hàm lợng tro đọng lại trong clanhke :
PìAìB

100 ì 100
Trong đó: - q: hàm lợng tro lẫn trong clanhke.
- A: hàm lợng tro than, A = 15%.
- B: mức hấp thụ tro của clanhke, đối với lò quay phơng pháp
khô chon B = 60 %
- P: lợng than tiêu tốn nung 1kg clanhke .
áp dụng công thức:

q=

P đợc xác định bằng công thức: P =

Q tt
Q lvt

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

Lê Phợng Ly

Page : 23


Đồ án chất kết dính
Qtlv = 6181.4 Kcal/kg : Nhiệt trị thấp làm việc của than.

Tính đợc: P =

1200
= 0,19 ( kg than/kg clanhke).

6181.4

Thay các giá trị vừa tính đợc ở trên vào công thức tính hàm lợng tro ở trên
ta đợc hàm lợng tro trong clanhke là:
0,19 ì 12 ì 100
= 0,0288 = 2,88%
100 ì 100
3. Xác định các hệ số bão hoà vôi, môđun Silicát, môđun Aluminát theo
thành phần khoáng:
Theo yêu cầu thiết kế xi măng mác 300 có thành phần hoá của clanhke nh sau:
q=

C3S

C2S

C3 A

C4AF

Tổng

53

20

10

14

97

Quy thành phần hoá của các khoáng trong clanhke về 100% ta có:

C3 S

C2S

C3A

C4AF

Tổng

54,639

20,619

10,309

14,433

100

* Hệ số bão hoà vôi ( KH = 0,85 ữ 0,95 ):
KH =

C 3S + 0.89 ì C 2S
C 3S + 1.33 ì C 2S

54,639 + 0,89 ì 20,619
54,639 + 1,33 ì 20,619
= 0,889
* Môđun Silícát n (n = 1,7 ữ 3,5 ):
=

n=

C 3S + 1.33 ì C 2S
1.44 ì C 3 A + 2.05 ì C 4 AF

54,639 + 1,33 ì 20,619
1,44 ì 10,309 + 2,05 ì 14,433
= 1,847
=

* Môđun aluminát (p =1 ữ 1,5):

Lê Phợng Ly

Page : 24


Đồ án chất kết dính

p=
=

1,15 ì C 3 A
+ 0,64

C 4 AF

1,15 ì 10,309
+ 0,64 = 1,461
14,433

Ta thấy các hệ số KH, n, p đều nằm trong giá trị cho phép để sản xuất xi măng.
4. Tính cấp phối cho phối liệu:
Đây là bài toán tính hàm lợng các thành phần (hay tính tỉ lệ) các khoáng
để phối hợp với nhau đợc 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 lợng các
khoáng tạo thành phối liệu theo bảng t11/18/08hành phần hoá của nguyên liệu
qui về đã nung (bảng 3).
Gọi: - Phần trọng lợng của đá vôi là x , %
- Phần trọng lợng của đất sét là y , %
- Phần trọng lợng của quặng sắt là z , %
- Phần trọng lợng của tro than là q , %
Ta ký hiệu các cấu tử, thành phần hoá của các ô xít trong mỗi cấu tử tơng ứng
nh sau:
+S, A, F, C: hàm lợng ô xít SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO trong clanhke.
+ Si, Ai, Fi, Ci : Hàm lợng của các ô xít tơng ứng trong cấu tử i.

Ô xít

Đá vôi
Cấu tử 1

Đất sét
Cấu tử 2

Quặng sắt
Cấu tử 3

Tro than
Cấu tử 4

Clanhke

SiO2

S1

S2

S3

S4

S

Al2O3

A1

A2

A3

A4

A

Fe2O3

F1

F2

F3

F4

F

CaO

C1

C2

C3

C4

C

Các giá trị S, A, F, C đợc tính bằng các công thức sau:

Lê Phợng Ly

Page : 25