Bài thuyết trình xi măng portland và công nghệ sản xuất xi măng portland

MÔN: CÔNG NGHỆ HÓA CHẤT
Đề bài:
Xi Măng portland và công
nghệ sản xuất xi măng
portland
1


II

1

Đại cương về
Đại cương
về
xi măng
xiportland
măng
portland

Khái niệm
2
3

Thành phần hóa học
Ứng dụng của xi măng

4

Vai trò của nghành công nghiệp sản xuất xi mă

II

III
III

Công nghệ sản
xuất xi măng
portland

Vấn đề môi
Vấn
môi sản
trườngđềtrong
trường
sản
xuấttrong
xi măng
xuất xi măng

1

Nguyên liệu

2

Quy trình sản xuất

1

Vấn đề gây ô nhiễm

2

Biện pháp xử lý ô nhiễm


Đạicương
cươngvề
vềxiximăng
măngportland
portland
I.I.Đại
1

Khái niệm

Xi măng portland là chất kết dính thủy lực được sản xuất bằng cách nghiền
mịn clinker xi măng với thạch cao và các chất phụ gia.

Clinker xi măng Là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu
đá vôi, đất sét theo các modul hệ số phù hợp để tạo được các thành phần
khoáng theo mong muốn.
Tính chất và thành phần của xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tính chất
và thành phần của clinker. Vì thế nghiên cứu sản xuất xi măng cơ bản là
nghiên cứu sản xuất ra clinker.

3


Loại xi măng: PC và PCB

Xi măng PC là xi măng
Pooclăng được nghiền từ
clinker với một lượng
thạch cao nhất định

Xi măng PCB là xi măng
Pooclăng hỗn hợp được sản
xuất từ việc nghiền hỗn hợp
clinker, thạch cao và phụ
gia

4


2 Thành phần hóa học

62 – 67%
62 – 67%

0.2%
0.2%

19 – 25%
19 – 25%

CaO
Na
22 O

0.6%

0.6%

O 22
i
S

Thành
phần hóa
học chủ
yếu

K 22O

Mg
O

0 – 3%
0 – 3%

Al2 O
2 3
3

2- 9%
2- 9%

O 33
Fe 22

1 – 5%

1 – 5%

5


2

Thành phần hóa học

10 – 50%
10 – 50%
22 – 38%
22 – 38%

Thành
phần
khoáng
chính
của xi
măng

10 – 15%
10 – 15%
7- 12%
7- 12%
4-5%
4-5%

C3A

C2 S

C3S

C4AF
Pha thủy tinh
6


3 Ứng dụng của xi măng

Chất kết dính

Sản xuất vữa

Sản xuất bê tông

Tạo nên những
Tạo nên những
công trình vĩ đại
công trình vĩ đại
Burj Khalifa (Ấn Độ)

Cầu cạn Millau Viaduct
(Pháp)

Đập thủy điện Taum
Sauk (Mỹ)

4

Vai trò của ngành công nghiệp sản xuất xi măng
Xây dựng cơ sở hạ tầng và kiến trúc thượng tầng vững chắc cho quốc gia

Ngành công nghiệp sản xuất xi măng là một ngành mang lại hiệu quả kinh tế xã hội cao.

Đóng góp vào NSNN

Đóng góp vào GDP

Tạo việc làm

9


II. Công nghệ sản xuất xi măng
Portland
1

Nguyên liệu

Đất sét

Đá vôi - Chủ yếu cung cấp CaO

Cung cấp các
khoáng
Fe 2O3, SiO2, Al 2O3
11

1

Nguyên liệu

Phụ
Phụ
gia
gia

Để tăng cường hoặc
Để tăng cường hoặc
hạn chế một tính
hạn chế một tính
chất của xi măng
chất của xi măng

Phụ gia khoáng hóa: Tăng cường quá
Phụ gia khoáng hóa: Tăng cường quá
trình tạo các khoáng cần thiết trong quá
trình tạo các khoáng cần thiết trong quá
trình nung klinker.
trình nung klinker.
Phụ gia điều chỉnh: Điều chỉnh thời gian
Phụ gia điều chỉnh: Điều chỉnh thời gian
đóng rắn của xi măng.
đóng rắn của xi măng.
Phụ gia thủy: Tăng cường tính chịu nước
Phụ gia thủy: Tăng cường tính chịu nước

của xi măng.
của xi măng.
Phụ gia đầy: Là chất độn,mục đích hạ
Phụ gia đầy: Là chất độn,mục đích hạ
giá thành sản phẩm.
giá thành sản phẩm.

12


2 Quy trình sản xuất
Quytrình
trìnhsản
sản
Quy
xuất
xuất

Giai đoạn 1: Chuẩn
Giai đoạn 1: Chuẩn
bị nguyên liệu và hỗn
bị nguyên liệu và hỗn
hợp phối liệu.
hợp phối liệu.

Giai đoạn 2: Nung phối
Giai đoạn 2: Nung phối
nguyên liệu đến 14500 C
và
nguyên liệu đến 14500 C 0và

làm lạnh đột ngột qua 675 C
làm lạnh đột ngột qua 6750 C
tạo ra những hạt kết khối gọi
tạo ra những hạt kết khối gọi
là Clinker.
là Clinker.

Giai
Giaiđoạn
đoạn11và
và22quan
quantrọng
trọngnhất
nhấtvìvì
nó
nóquyết
quyếtđịnh
địnhđến
đếnchất
chấtlượng
lượngclinker.
clinker.

Giai đoạn 3: Nghiền
Giai đoạn 3: Nghiền
Clinker, cho thêm phụ
Clinker, cho thêm phụ
gia và đóng bao bột xi
gia và đóng bao bột xi
măng.

măng.

Giai đoạn 3 chủ
Giai đoạn 3 chủ
yếu là quá trình
yếu là quá trình
cơ học
cơ học
13


Giai đoạn 1: Chuẩn
Giai đoạn 1: Chuẩn
bị nguyên liệu và hỗn
bị nguyên liệu và hỗn
hợp phối liệu.
hợp phối liệu.
Gồm có
Gồm có
khâu
khâu
Phối
liệu
nghiền
Phối
liệu
nghiền
sản xuất
mịn,
nhào

sản
xuất
mịn,
nhào
clinker
là
trộn
hỗn
clinker
là
trộn hỗn
hỗnvới
hợptỷ
hợp
hỗnvới
hợptỷ
hợp
lệgồm
yêucác
cầu
lệgồm
yêucác
cầu
để đảm
nguyên
liệu
để
đảm
nguyên
liệu

bảođácho
như
vôi,
bảo
cho
như
đá
vôi,
các
phản
đấtphản
sét
hay
các
đấtứng
sét hay
hóa
các phụ
gia.
ứng
hóa
cáchọc
phụđược
gia.
học được
xảy ra và
xảy ra và
clinker có
clinker có
chất

chất
lượng
lượng

2 phương
pháp

Phương
pháp

Cách tiến hành
- Đất sét được máy khuấy tạo
huyền phù sét
- Đá vôi được đập nhỏ rồi cho
vào nghiền chung với đất sét
ở trạng thái lỏng (lượng nước
Phươn
chiếm 35-45%) trong máy
g
nghiền bi cho đến khi độ mịn
pháp
đạt yêu cầu.
ướt
=> Từ máy nghiền hỗn hợp
được bơm vào bể bùn để
kiểm tra và điều chỉnh thành
phần trước khi cho vào lò
nung.
- Đá vôi và đất sét được
nghiền và sấy đồng thời cho

đến độ ẩm 1- 2% trong máy
Phươn
nghiền bi.
g
- Sau khi nghiền, bột phối
pháp
liệu được đưa vào xi lô để
khô
kiểm tra hiệu chỉnh lại thành
phần và để dự trữ đảm bảo
cho lò nung làm việc liên tục.

Đặc điểm

- Thành phần của hỗn
hợp đồng đều, chất
lượng xi măng tốt
nhưng quá trình nung
tốn nhiều nhiệt
- Phương pháp này
thích hợp khi đá vôi và
đất sét có độ ẩm lớn.
- Quá trình nung tốn ít
nhiệt, mặt bằng sản
xuất gọn nhưng thành
phần hỗn hợp khó
đồng đều ảnh hưởng
tới chất lượng xi măng
- Phương pháp này
thích hợp khi đá vôi và

đất sét có độ ẩm thấp
(10 - 15%).


Giai đoạn 2: Nung phối
Giai đoạn 2: Nung phối
nguyên liệu đến 14500 C
và
nguyên liệu đến 14500 C 0và
làm lạnh đột ngột qua 675 C
làm lạnh đột ngột qua 6750 C
tạo ra những hạt kết khối gọi
tạo ra những hạt kết khối gọi
là Clinker.
là Clinker.

Theo phương
Theo phương
pháp ướt
pháp ướt

Lòquay
quay
Lò
1.
Chuẩn
bị lò

Theo phương
Theo phương

pháp khô
pháp khô

Các loại lò
nung luyện
clinker

Lòđứng
đứng
Lò

Theo phương
Theo phương
pháp khô
pháp khô
15


Lò quay

 Là một ống kim loại hình trụ rỗng, đặt nghiêng một góc 3 – 50
 PP ướt: ; PP khô: 15 – 17 (lần)
 Lò làm việc theo nguyên tắc ngược chiều: nguyên liệu vào đầu cao (đầu
lạnh), clinke ra đầu thấp (đầu nóng), nhiên liệu và khí đi vào đầu thấp.
 Lò chia làm 6 vùng:

15


Lò

đứng
Lò đứng

 Là một mô hình trụ
đứng, rỗng
 3,4 – 4 (lần)
 Chia làm 3 vùng:
 Vùng sấy
 Vùng nung
 Vùng làm lạnh




So sánh 3 phương pháp
So sánh 3 phương pháp

85% xi măng
85% xi măng
trên thế giới
trên thế giới

Phương pháp ướt lò quay
Phương pháp ướt lò quay

Diện tích sản
Diện tích sản
xuất
xuất

Lớn, vì lò quay dài
Lớn, vì lò quay dài

Năng lượng tiêu
Năng lượng tiêu
tốn
tốn

- Năng lượng đập nghiền ít.
- Năng lượng đập nghiền ít.
- Năng lượng nung nhiều.
- Năng lượng nung nhiều.

Chất lượng sản
Chất lượng sản
phẩm
phẩm
Vệ sinh công
Vệ sinh công
nghiệp
nghiệp

Phương pháp khô lò quay
Phương pháp khô lò quay

Phương pháp khô lò đứng
Phương pháp khô lò đứng

Nhỏ vì lò quay ngắn.
Nhỏ vì lò quay ngắn.

Nhỏ, vì lò đứng có mặt
Nhỏ, vì lò đứng có mặt
bằng xây dựng nhỏ
bằng xây dựng nhỏ

- Năng lượng đập nghiền nhiều.
- Năng lượng đập nghiền nhiều.
- Năng lượng nung ít
- Năng lượng nung ít

- Chất lượng tốt hơn vì nguyên liệu vào đồng đều
- Chất lượng tốt hơn vì nguyên liệu vào đồng đều
- Phối liệu nung được đảo trộn và làm lạnh tốt
- Phối liệu nung được đảo trộn và làm lạnh tốt
Vệ sinh tốt hơn
Vệ sinh tốt hơn

Chất lượng thấp hơn
Chất lượng thấp hơn

Vệ sinh kém hơn do gây ra nhiều bụi
Vệ sinh kém hơn do gây ra nhiều bụi


Vùng sấy (to >100o
C)

Quá trình mất nước lý học.

- 0Đất sét mất nước hóa học, mất tính dẻo, các tạp
Vùng đốt (t ≈ 500
chất trong hữu cơ bị đốt cháy hoàn toàn.
C)
- Nguyên liệu tơi ra thành bột.
o

2. Quá
trình
vận
chuyển
trong lò
nung

Lò
quay

Vùng phân hủy Đá vôi phân hủy thành CaO, phản ứng với SiO2
(900-10000 C
tạo ra C2S rắn.
Vùng tỏa nhiệt
(1000-13000 C)

Phản ứng phân hủy xảy ra mãnh liệt tạo các
khoáng CA, C2S, C2F, C3A, C4AF

Vùng kết khối
(1300-14500 C)

Pha rắn chuyển thành pha lỏng, tạo thành C3S

Vùng làm nguội
(800-10000 C)

Clinker được làm nguội trước khi ra khỏi lò.


Vùng sấy (t : 100 -–
8000C)
o

2. Quá
2.
Quá
trình
trình
vận
vận
chuyển
chuyển
trong
lò
trong
nunglò
nung

Lò
Lò
đứng
đứng

Vùng nung (to = 900 -14500 C)
-

100 – 2000 C: Mất nước lý học
400 – 5000 C: Mất nước hóa học
500 – 8000 C: Đất sét mất tính dẻo

10000 C: tạo khoáng CA, C2S
12000 C: tạo C2S mãnh liệt và tạo ra CF, C3A,
C4AF
1350 – 14500 C: tạo pha lỏng, C3S xuất hiện

- Chủ yếu là quá trình giảm nhiệt độ ngay trong
Vùng làm nguội lò đứng.
(1450-2000 C) - Khi làm lạnh qua 6750 C phải hạ nhiệt độ nhanh
để đảm bảo chất lượng xi măng.


Giai đoạn 3: Nghiền Clinke, cho
Giai đoạn 3: Nghiền Clinke, cho
thêm phụ gia và đóng bao bột xi
thêm phụ gia và đóng bao bột xi
măng.
măng.

Ủ Clinker
Ủ Clinker

-Để CaO tự do hút

-Để CaO tự do hút
ẩm của không khí
ẩm của không khí
chuyển
thành
chuyển
thành
Ca(OH) thành viên
Ca(OH)2 2thành viên
clanhke nứt nẻ dễ
clanhke nứt nẻ dễ
nghiền.
nghiền.
- Ủ từ 10 ngày đến
- Ủ từ 10 ngày đến
hàng tháng (thường
hàng tháng (thường
từ 10-15 ngày)
từ 10-15 ngày)

Nghiền mịn
Nghiền mịn
- Tăng diện tích bề mặt hạt xi
- Tăng diện tích bề mặt hạt xi
măng
măng
- Khi nghiền cho thêm các
- Khi nghiền cho thêm các
loại phụ gia cần thiết cho xi
loại phụ gia cần thiết cho xi

măng như phụ gia điều chỉnh
măng như phụ gia điều chỉnh
tốc độ ninh kết CaSO4.2H2O
tốc độ ninh kết CaSO4.2H
2O
và phụ gia thủy
và phụ gia thủy

Đóng bao
Đóng bao
Xi măng được đóng trong
Xi măng được đóng trong
các bao giấy cách ẩm,
các bao giấy cách ẩm,
trọng lượng 50kg, hoặc
trọng lượng 50kg, hoặc
đóng vào thùng gỗ, thùng
đóng vào thùng gỗ, thùng
tôn,…
tôn,…


III.Vấn
Vấnđề
đềmôi
môitrường
trườngtrong
trongsản
sảnxuất
xuấtxiximăng

măng
III.
1

Vấn đề gây ô nhiễm
 Sản xuất xi măng trở thành thủ phạm lớn nhất gây ra hiện
 Sản xuất xi măng trở thành thủ phạm lớn nhất gây ra hiện
tượng hiệu ứng nhà kính
tượng hiệu ứng nhà kính

Khói bụi và khí thải độc hại

Tiêu tốn năng lượng và thải ra một
lượng lớn nhiệt thừa

24


Nước thải

Phế thải xi măng

Ô nhiễm tiếng ồn

25


2

Biện pháp xử lý ô nhiễm

Giảm bụi và
Giảm bụi và
khí thải độc
khí thải độc
hại.
hại.

Sử dụng thiết bị lọc bụi hiện đại

Trồng nhiều cây xanh

26


Tiết kiệm năng
Tiết kiệm năng
lượng
lượng

Trang bị hệ thống thu hồi nhiệt khí thải và tận dụng
nhiệt thừa để chạy máy phát điện.

Thu hồi rác thải và biến rác thải thành điện
năng phục vụ trong nhà máy.

Xử lý chất thải
Xử lý chất thải
rắn của ngành
rắn của ngành

công nghiệp xi
công nghiệp xi
măng và cả
măng và cả
các ngành
các ngành
khác
khác
27