Đồ án Thiết kế xây dựng nhà máy xi măng với năng suất 1,2 triệu tấnnăm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC:

PHẦN I:
I.

TỔNG QUAN.............................................................................................................................4

MỞ ĐẦU:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------5

II. GIỚI THIỆU VỀ XI MĂNG POOCLĂNG:----------------------------------------------------------------------5
III. LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PC, PCB:----------------------------------------------------------------------8
PHẦN II:
I.

LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY....................................................................12

CƠ SỞ LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY :------------------------------------------------13

II. GIỚI THIỆU ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI MĂNG HOÀNG THẠCH:-----------------------14
III. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA NGUYÊN, NHIÊN LIỆU :----------------------------------------------16
PHẦN III:

LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT.......................19

I. CƠ SỞ LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT.---------------------------------------------------------20
II. CHỌN SƠ BỘ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ.---------------------------------------------------------------20
III. CHỌN HỆ THỐNG LÒ, TÍNH KÍCH THƯỚC LÒ.-----------------------------------------------------------20

PHẦN IV:

TÌNH BÀI PHỐI LIỆU........................................................................................................ 21

I. NGUYÊN LIỆU – NHIÊN LIỆU:------------------------------------------------------------------------------------22
II. TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU:------------------------------------------------------------------------------------24
A. XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT LÀM VIỆC CỦA THAN:--------------------------------------------------------------24
B. TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU:---------------------------------------------------------------------------------------24
C TÍNH CƯỜNG ĐỘ CLINKER:--------------------------------------------------------------------------------------29
PHẦN V:

TÍNH TIÊU HAO VẬT CHẤT, NĂNG LƯỢNG CHO NHÀ MÁY..........................................31

I. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU :-----------------------------------------------------------------------------------------32
II. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT TOÀN NHÀ MÁY:------------------------------------------------------------32
PHẦN VI:

TÍNH TOÁN KỸ THUẬT PHÂN XƯỞNG LÒ......................................................................36

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG.---------------------------------------------------------37
I. NHIỆM VỤ CỦA PHÂN XƯỞNG:----------------------------------------------------------------------------------37
II. THUYẾT MINH SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG:------------------------------37
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH CHÁY NHIÊN LIỆU.-----------------------------------------------39
CHƯƠNG III: THIẾT LẬP CÂN BẰNG VẬT CHẤT HỆ THỐNG LÒ.---------------------------------------43
A.

SỐ LIỆU ĐẦU:-------------------------------------------------------------------------------------------------------43

SV: ĐỖ THANH HẢI

1

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

B. THIẾT LẬP CÂN BẰNG VẬT CHẤT HỆ THỐNG LÒ:-------------------------------------------------------44
CHƯƠNG IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT CỦA HỆ THỐNG LÒ.----------------------------------------------46
A. NHIỆT LÝ THUYẾT TẠO CL:( theo phương pháp khôđôrôp)--------------------------------------------46
B. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT HỆ THỐNG LÒ :--------------------------------------------------------------------48
I. NHIỆT CUNG CẤP:-----------------------------------------------------------------------------------------------------48
II. NHIỆT TIÊU TỐN :-----------------------------------------------------------------------------------------------------49
C. XÁC ĐỊNH HIỆU XUẤT NHIỆT VÀ HỆ SỐ TÁC DỤNG KỸ THUẬT CÓ ÍCH CỦA LÒ :---------51
CHƯƠNG V: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT HỆ THỐNG CYCLÔN---------------------------------------53
I. VẬT CHẤT RẮN:--------------------------------------------------------------------------------------------------------53
II. CÂN BẰNG KHÍ TRONG HỆ THỐNG CYCLONE:-----------------------------------------------------------57
CHƯƠNG VI: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT HỆ THỐNG CYCLONE.-----------------------------------------60
CHƯƠNG VII : CÂN BẰNG NHIỆT CỦA MÁY LÀM LẠNH---------------------------------------------------68
CHƯƠNG VIII : CÂN BẰNG NHIỆT CỦA MÁY NGHIỀN THAN.-------------------------------------------70
CHƯƠNG IX : TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CYLONE.-----------------------------------------------------------------72
I. XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA CÁC KHÍ :----------------------------------------------------------72
II. XÁC ĐỊNH NỒNG ĐỘ BỤI CỦA KHÍ THẢI :-------------------------------------------------------------------73
III. XÁC ĐỊNH LƯỢNG KHÍ THẢI VÀ KHÔNG KHÍ TRONG 1 GIỜ :-------------------------------------74
IV. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH CYCLONE :--------------------------------------------------------------------------------75
CHƯƠNG X : TÍNH TRỞ LỰC CỦA HỆ THỐNG LÒ.---------------------------------------------------------77
CHƯƠNG XI: CÂN BẰNG NHIỆT MÁY NGHIỀN LIỆU.------------------------------------------------------81
PHẦN VII:

TÍNH TOÁN NĂNG SUẤT VÀ CHỌN THIẾT BỊ CÁC PHÂN XƯỞNG CHÍNH................83

CHƯƠNG I: PHÂN XƯỞNG LÒ NUNG.--------------------------------------------------------------------------84
I. CHỌN HỆ LÒ :-----------------------------------------------------------------------------------------------------------84
II. CHỌN VẬT LIỆU CHỊU LỬA CHO LÒ :-------------------------------------------------------------------------85
III. CHỌN MÁY LÀM LẠNH CLINKER :-----------------------------------------------------------------------------87
IV. TÍNH VÀ CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ :--------------------------------------------------------------------------90
CHƯƠNG II: PHÂN XƯỞNG NGUYÊN LIỆU.-------------------------------------------------------------------99
I. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA PHÂN XƯỞNG:-----------------------------------------------------------99
II. LỰA CHỌN THIẾT BỊ NGHIỀN PHỐI LIỆU:----------------------------------------------------------------100
III. LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐẬP SƠ BỘ:----------------------------------------------------------------------------107
IV. KHO CHỨA VÀ SILO ĐỒNG NHẤT :--------------------------------------------------------------------------111
CHƯƠNG III: PHÂN XƯỞNG NGHIỀN XI MĂNG.-----------------------------------------------------------120
I. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ CỦA PHÂN XƯỞNG:----------------------------------------------------------120
II. NHIỆM VỤ CỦA PHÂN XƯỞNG :------------------------------------------------------------------------------120
III. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA PHÂN XƯỞNG :-----------------------------------------------------------------120
IV. TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH TRONG PHÂN XƯỞNG :-----------------------------------------120

SV: ĐỖ THANH HẢI

2

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG IV: PHÂN XƯỞNG ĐÓNG BAO.--------------------------------------------------------------------126
I. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ.----------------------------------------------------------------------------------------126
CHƯƠNG V: PHÂN XƯỞNG NHIÊN LIỆU.--------------------------------------------------------------------128
I. QUÁ TRÌNH CÔNG NGHỆ.----------------------------------------------------------------------------------------128
II. NHIỆM VỤ PHÂN XƯỞNG:---------------------------------------------------------------------------------------128
CHƯƠNG VI: CUNG CẤP ĐIỆN, NƯỚC VÀ KHÍ NÉN.-----------------------------------------------------139
I. CUNG CẤP ĐIỆN :----------------------------------------------------------------------------------------------------139
II. CẤP THOÁT NƯỚC :-----------------------------------------------------------------------------------------------139
III. CUNG CẤP KHÍ NÉN :---------------------------------------------------------------------------------------------139
IV. PHẦN XẤY DỰNG :-------------------------------------------------------------------------------------------------139
CHƯƠNG VII: AN TOÀN LAO ĐỘNG VÀ KIỂM TRA SẢN XUẤT.---------------------------------------140
I. CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG CHÁY NỔ VÀ AN TOÀN LAO ĐỘNG :------------------------140
II. VỆ SINH CÔNG NGHIỆP :----------------------------------------------------------------------------------------140
III. AN TOÀN LAO ĐỘNG :--------------------------------------------------------------------------------------------141
IV. KIỂM TRA SẢN XUẤT :--------------------------------------------------------------------------------------------141
PHẦN VIII :..............................................................................................................................................143
I. TỔ CHỨC :------------------------------------------------------------------------------------------------------------144
II. KINH TẾ :-------------------------------------------------------------------------------------------------------------144

SV: ĐỖ THANH HẢI

3

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

PHẦN I:
TỔNG QUAN

SV: ĐỖ THANH HẢI

4

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SV: ĐỖ THANH HẢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

5

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

o Dạng chặt : 1400 ÷ 1700

[ g/l ].

[cm2/g] hoặc [ % ].

b. Độ mịn :

o Tỷ diện : 2800 ÷ 3200 [cm2/g].
o Sót sàng : 008 ( sàng với kích thước lỗ : 8 µm ) ≤ 15% (hiện nay
thường 1 ÷ 2 %).
c. Thời gian đông kết :

[ giờ, phút ].

+ Thời gian bắt đầu đông kết : ≥ 45 [ phút ].
+ Thời gian kết thúc đông kết : ≤ 10 [ giờ ].
Khoảng thời gian này gọi là thời gian đông kết.
* Thời gian đông kết phụ thuộc vào :
+ Nhiệt độ : khi nhiệt độ tăng thì thời gian đông kết giảm. Vì quá trình Hydrat
hóa phụ thuộc vào nhiệt độ.
+ Độ mịn : thời gian đông kết giảm nếu độ mịn của xi măng cao.
+ Hàm lượng Thạch Cao : vì Thạch Cao tham gia trực tiếp vào quá trình hydrat
hóa của xi măng ( phản ứng hóa học với khoáng C 3A).
d. Lượng nước tiêu chuẩn :

[ % ].

Bao gồm :
o Nước liên kết.
o Nước tạo linh động.
* Lượng nước tiêu chuẩn phụ thuộc vào các yếu tố :
o Thành phần khoáng của Clinker .
o Độ hoạt tính của các khoáng ( hiệu suất phản ứng).
o Độ mịn : độ mịn càng tăng thì lượng nước tiêu chuẩn càng

tăng.
* Sau khi đông kết : nước liên kết nằm lại trong sản phẩm. Nước tạo độ linh
động thì bay đi một phần, còn lại nằm trong sản phẩm và mất dần dần sau đó để lại
những lỗ xốp và kết quả sẽ làm giảm cường độ của đá xi măng. Vậy cần phải làm
giảm lượng nước này ( có thể đưa thêm vào phụ gia làm giảm nước ).
e. Độ ổn định thể tích : [mm].
Độ ổn định thể tích là chỉ tiêu đánh giá độ nở thể tích muộn do quá trình hydrat
hóa của CaO và MgO tự do.
SV: ĐỖ THANH HẢI

6

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

* Các yếu tố ảnh hưởng đên độ ổn định thể tích:
o Hàm lượng CaO và MgO tự do trong xi măng.
o Lượng nước tiêu chuẩn.
f. Mác xi măng :
Tạo mẫu : trộn 1 xi măng + 3 cát tiêu chuẩn + nước tiêu chuẩn, rồi đóng thành
mẫu có kích thước : 40 x 40 x 160 hoặc 7,07 x 7,07 x 7,07.
Giá trị cường độ chịu nén của mẫu trên đo được sau 28 ngày dưỡng mẫu được
gọi là Mác Xi Măng.
* Các yếu tố ảnh hưởng đến Mac xi măng:
+ Thành phần các khoáng chính cho cường độ : C 3S, C2S.
+ Độ mịn của xi măng : độ mịn của xi măng càng tăng thì mác xi măng càng

lớn.
+ Lượng nước tiêu chuẩn.
+ Độ ổn định thể tích.
+ Phương pháp thử mẫu.
g. Sự giảm mác khi lưu kho :
* Nguyên nhân: do một phần xi măng phản ứng với nước trong không khí và
phần bị phản ứng này đương nhiên sẽ không phản ứng lại với nước nữam, dẫn đến
làm giảm một phần khoáng chính trong xi măng và làm giảm cường độ khi xi măng
đóng rắn.
Theo thời gian, mác xi măng sẽ giảm :
+ 3 tháng : 10 ÷ 25 %.
+ 6 tháng : 20 ÷ 35 %.
+ 12 tháng : 30 ÷ 45 %.
( các thông số này có thể thay đổi theo mùa, nếu mùa khô thì nhỏ hơn mùa
mưa).
* Các yếu tố ảnh hưởng :
+ Độ mịn của xi măng.
+ Điều kiện bảo quản.
+ Thành phần của xi măng ( hàm lượng Thạch Cao).

III. LƯỢC SỬ PHÁT TRIỂN CỦA PC, PCB:
1. Lược sử phát triển Xi Măng thế giới:
SV: ĐỖ THANH HẢI

7

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Từ xa xưa, loài người đã biết dùng các loại nguyên liệu thiên nhiên có tính kết
dính để xây dựng, nhưng nói chung các chất kết dính này có cường độ thấp không
đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người. Đến năm 1825, xi
măng pooclang (XMP) mới được phát minh. Trải qua gần hai thế kỷ phát triển, ngày
nay ngành công nghiệp sản xuất xi măng đang là một trong những ngành công
nghiệp mũi nhọn ở các nước phát triển và đang phát triển. Trước đây xi măng được
sản xuất chủ yếu theo phương pháp ướt lò quay, phương pháp khô chỉ là thứ yếu,
sản lượng xi măng sản xuất theo phương pháp ướt chiếm 70 - 80% sản lượng xi
măng sản xuất ra. Ngày nay để tiết kiệm nhiên liệu, nhiệt lượng, cùng với sự phát
triển của khoa học công nghệ thì công nghệ sản xuất xi măng theo ph ương pháp khô
chiếm vị trí chủ đạo. Hiện nay công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới đạt đến trình
độ cao, sản lượng tăng, chất lượng tốt, phong phú về chủng loại. Đứng đầu là các
nước có nền công nghiệp tiên tiến như Mỹ, Nhật và các nước Tây âu.

 Sản lượng xi măng của một số nước trên thế giới trong những năm gần đây
(triệu tấn XM):

Sản lượng Xi Măng của một số nước trên thế giới:
Năm
2000
2001
2002
2003
2004

Trung Quốc
585

620
719
858
963

Mỹ
114,5
116,5
110,6
114,8
120,9

Đức
35,4
30,5
29,0
27,8
26,7

Thái Lan
17,9
18,5
21,5
23,5
25,6

(Theo thống kê của Tổng Công Ty Xi Măng Việt Nam)

2. Lược sử phát triển xi măng Việt Nam:
Năm 1975 sau khi kết thúc cuộc chiến tranh lâu dài và gian khổ, nước ta chỉ có

hai nhà máy xi măng là Hải Phòng và Hà Tiên sản xuất theo phương pháp ướt với
công suất 680.000 tấn/năm, và một số cơ sở xi măng lò đứng theo công nghệ lạc
hậu.
Từ năm 1986 - 1990 đã đầu tư thêm 3 nhà máy xi măng Bỉm Sơn công suất 1,2
triệu tấn/năm với lò nung 1750 tấn clinker/ngày sản xuất theo phương pháp ướt, xi
măng Hoàng Thạch 1,1 triệu tấn /năm lò 3300 tấn clinker/ngày sản xuất theo phương
pháp khô, xi măng Hà Tiên 1,1 triệu tấn /năm lò 3000 tấn CL/ngày sản xuất theo
phương pháp khô đưa tổng công suất toàn ngành xi măng lên 4.400.000 tấn/năm.
Bước vào thời kỳ đổi mới nhà nước ta đã có chính sách ưu tiên phát triển
ngành xi măng, bằng nguồn vốn trong nước kết hợp với vay vốn nước ngoài, tiếp thu
SV: ĐỖ THANH HẢI

8

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

công nghệ tiên tiến của thế giới, đầu tư xây dựng các nhà máy xi măng Hoàng
Thạch 2 với công suất 1,2 triệu tấn/năm, xi măng Bút Sơn 1,4 triệu tấn/năm, cải tạo
nhà máy xi măng Bỉm Sơn 1 từ ướt sang khô thêm 600.000 nghìn tấn/năm do hãng
IHI của Nhật cung cấp thiết bị, đồng thời gọi vốn đầu tư nước ngoài liên doanh xây
dựng các nhà máy xi măng Chin Fon Hải Phòng 1,4 triệu tấn/năm, xi măng Vân Xá
0,5 triệu tấn/năm 2lò, xi măng Sao Mai 1,76 triệu tấn/năm, xi măng Nghi Sơn 2,15
triệu tấn/năm với lò nung 5800 tấn clinker/ngày.
Trong giai đoạn 1993 - 1997 trước bối cảnh thiếu xi măng nghiêm trọng,
chương trình 3 triệu tấn xi măng lò đứng ra đời, cải tạo nhà máy xi măng lò đứng cũ,

xây dựng nhà máy xi măng lò đứng mới với dây chuyền 82.000 tấn/năm, với công
nghệ bán khô cơ giới hoá đã góp phần thiết thực phát triển kinh tế địa phương cho
28 tỉnh.
Đến cuối năm 2005 đưa tổng công suất toàn ngành xi măng lên 17,54 triệu tấn
clinker tương ứng với 21,21 triệu tấn xi măng/năm.Tăng gấp 2 lần so với năm
1999.Ngoài ra còn có 40 cơ sở nghiền xi măng công suất 20.000 tấn/ngày với
520.000 tấn/ngày với tổng công suất là 5,16 triệu tấn xi măng.
Công suất các nhà máy Xi măng đến năm 2005:
(Theo thống kê của Tổng Công Ty Xi Măng Việt Nam)
STT
I
1
2
3
4
5
6
7
II
8
9
10
11
12
III

Tên Công Ty
Tổng CTXMVN
XM Hải Phòng(mới)
XM Bỉm Sơn

XM Hoàng Thạch
XM Hà Tiên
XM Bút Sơn
XM Hoàng Mai
XM Tam Điệp
XM Liên Doanh
XM Chinfon (HP)
XM Sao Mai
XM Vân Xá
XM Nghi Sơn
XM Phúc Sơn
XM Lò Đứng
Tổng cộng

NS Clinker
(triệu tấn)
9,205
1,060
1,065
2,060
1,240
1,260
1,260
1,260
6,010
1,260
1,260
0,400
1,830
1,260

2,500
17,54

NS Xi măng
(triệu tấn)
11
1,200
1,800
2,300
1,500
1,400
1,400
1,400
7,210
1,400
1,760
0,500
2,150
1,400
3,000
21,21

Hãng cung cấp
thiết bị
FLSmidth
Liên Xô
FLSmidth
Vernot.Polysius
Cle.Technik
FCB

FLSmidth
Nhật
KOBE Nhật
Trung Quốc
Mitsubishi
Trung Quốc
Việt Nam, TQ

Hiện đã và đang tiếp tục xây dựng các nhà máy XM mới với công suất từ 1,4 –
2,3 triệu tấn XM. Trong đó có mở rộng và xây dựng thêm dây chuyền tại các nhà
máy đã có sẵn và xây mới ở một số khu vực có nhiều núi đá vôi và đá sét như
Quảng Ninh, Thái Nguyên… Trong năm 2006 dự kiến nhà máy XM Sông Gianh sẽ đi
vào sản xuất và đóng góp chung vào sản lượng xi măng toàn ngành.

SV: ĐỖ THANH HẢI

9

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Một số nhà máy được phê duyệt, đang và chuẩn bị xây dựng:
STT
1
2
3

4
5
6

Tên nhà máy
XM Thăng Long
XM Hoàng Thạch 3
XM Sông Gianh
XM Hạ Long
XM Cẩm Phả
XM Thái Nguyên

NS Clinker
(Triệu tấn)
2,000
1,260
1,260
1,720
2,000
1,260

NS thiết kế
(triệu tấn)
2,300
1,400
1,400
2,000
2,300
1,400

Hãng cung cấp
thiết bị
FLSmidth
FLSmidth
Krupp.Polysius

Đến năm 2006 năng lực sản xuất XM toàn ngành sẽ lên đến 18,8 triệu tấn
Clinker tương ứng với 22,6 triệu tấn XM/năm trong nước sản xuất ( không tinh đến
trạm nghiền, đập Clinker).

Năm
Sản Lựơng
Lượng sản xuất
Lượng tiêu thụ
Nhập khẩu
Tỷ lệ %

1990 1996 1999

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2,55
2,75
0.15
93

12,7 14,64
13,62 16,48
0.2
1.33
93
88.8

16,8
20,5
3.75
82

18,4
24,38
5.98
75.5

20,0
26,5
6
75.5

24,78
28,81

4.2
86

6,1
8,2
1.68
74.4

11,1
11,1
0.3
100

Dự kiến kế hoạch của năm 2006 sẽ tự sản xuất 28,4 triệu tấn XM, tiêu thụ
khoảng 32 triệu tấn XM và nhập khẩu khoảng 4 ÷ 4,5 triệu tấn XM.
3. Định hướng của ngành công nghiệp xi măng từ những năm 2002 đến
năm 2020:
Tính đến năm 2005 tốc độ tăng trưởng XM nước ta vào khoảng từ 13 ÷ 15% và
nhu cầu XM nội địa sẽ là 32 triệu tấn vào năm 2006, trong những năm tiếp theo sản
lượng XM trong nước sẽ tiếp tục tăng để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ trong nước cũng
như xuất khẩu ra nước ngoài vào những năm tới đây.

Nhu cầu XM từ năm 2002 ÷ 2005:
Năm
Tốc độ tăng trưởng trong tiêu thụ
Nhu cầu XM(triệu tấn)

2001
17.9
16.4

2002
16
19

2003
15
22.6

2004
14
25.7

2005
13
29.1

Nhu cầu XM 2006 là khoảng 32 triệu tấn, nhưng khả năng khai thác từ trong
nước chỉ đạt được khoảng 28 triệu tấn còn lại phải nhập khoảng 4 triệu tấn.
Trong giai đoạn 2006 ÷ 2010 dự báo tăng trưởng hàng năm trong tiêu thụ XM
nước ta 9 ÷ 12% và vào những năm 2010 nhu cầu tiêu thụ XM là vào khoảng 49
triệu tấn, tăng khoảng 1,7 lần so với năm 2005. Trong giai đoạn từ năm 2011 ÷ 2015
dự báo tốc độ tăng trưởng tiêu thụ XM vào khoảng 5 ÷ 8%, nhu cầu XM sẽ là 53 ÷ 66
SV: ĐỖ THANH HẢI

10

LỚP: CNVL SILICAT – K46

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

triệu tấn. Trong giai đoạn từ năm 2016 ÷ 2020 dự báo vào khoảng 2 ÷ 3% nhu cầu
XM đến năm 2020 sẽ vào khoảng 68 ÷ 70 triệu tấn.

SV: ĐỖ THANH HẢI

11

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SV: ĐỖ THANH HẢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

12

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SV: ĐỖ THANH HẢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

13

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Dây chuyền Hoàng Thạch II có công suất thiết kế 3.300 tấn/clinker/ngày (tương
đương 1,2 triệu tấn/năm) với vốn đầu tư 1600 tỷ đồng, do hãng FLSmidth xây dựng.
Hiện nay Hoàng Thạch III đang được chuẩn bị xây dựng trong thời gian sắp tới
để đáp ứng nhu cầu xi măng của thị trường. Đồng thời, đây là một bước phát triển
quan trọng của Công ty xi măng Hoàng Thạch.
2. Sơ đồ mặt bằng nhà máy :


Bản vẽ chi tiết sơ đồ mặt bằng nhà máy : (hình vẽ)

Nhà máy xi măng Hoàng Thạch có tổng diện tích mặt bằng là 751.000 m 2, thiết
kế cho 3 dây truyền nằm trên 2 tỉnh Hải Dương và Quảng Ninh.
 Giao thông nội bộ và giao thông với bên ngoài :
Giao thông nội bộ nhà máy: chủ yếu là ô tô tải ( với xưởng khai thác nguyên
liệu hệ thống băng giây chuyền dưới thấp và chủ yếu là trên cao trạm chung
chuyển, gầu nâng,
Giao thông với bên ngoài: giao thông đường thủy, đường bộ khá thuận lợi từ
sông đá bạch tới cảng Hải Phòng có thể nhập nguyên liệu về sản xuất xi măng đi các
nơi thuận lợi Nhà máy gần đường quốc lộ 18, Hà Nội, Hòn Gai, có cầu Hoàng Thạch
nối với đường tỉnh lộ 188

 Vị trí địa lý :
Nhà máy xi măng Hoàng Thạch được xây dựng trên khu đất đồi, bên hữu ngạn
sông Đá Bạch, thuộc thôn Hoàng Thạch, xã Minh Tân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải
Dương và khu đất thuộc thôn Vĩnh Tuy, xã Vĩnh Khê huyện Đông Triều, tỉnh Quảng
Ninh, tả ngạn sông Đá Bạch.
Nối giữa 2 thôn Hoàng Thạch và Vĩnh Tuy là cầu Hoàng Thạch bằng bê tông
ứng lực dài 388m.
 Đặc điểm khí hậu :
Hoàng Thạch có vùng khí hậu nhiệt đới duyên hải chịu ảnh hưởng của gió mùa
nhiệt đới ít thay đổi, độ ẩm cao.
Nhiệt độ trung bình năm là 23,5 oC
Độ ẩm tương đối của không khí: cao nhất là 95% (tháng 2-3), thấp nhất là 78%
(tháng 11-12).
Lượng mưa trung bình hàng năm là 1768mm tập trung vào tháng 6 đến tháng
9.
Tốc độ gió lớn nhất: 45m/s. mùa mưa bão từ tháng 6 đến tháng 9. hàng năm có
từ 6-8 cơn bão chịu ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp.
 Đặc điểm địa hình :
Địa hình núi vừa và thấp, núi và đồng bằng, thung lũng, sông nằm xen kẽ nhau,
các dãy núi kéo dài theo hướng đông tây. đồng bằng chủ yếu phân bố xen kẽ các bãi

SV: ĐỖ THANH HẢI

14

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

phù sa của hai con sông Đá Bạch và Kinh Thầy. Dòng chảy có hướng Đông, Đông
Nam.

III. CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA NGUYÊN, NHIÊN LIỆU :
1. Nguyên liệu sét :
Các tính chất cơ lý, hóa, thạch học của nguyên liệu sét và khí hậu đặc thù từng
vùng của Việt Nam có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình công nghệ và hiệu quả của
các dự án đầu tư các nhà máy xi măng lò quay phương pháp khô hiện nay.
Theo TCVN 6017 : 1995 quy định hỗn hợp sét làm nguyên liệu để sản xuất
Clinker xi măng pooclang có thành phần hóa học thỏa mãn các yêu cầu sau :


Hàm lượng SiO2 từ 55 ÷70 %.



Hàm lượng Al2O3 từ 10 ÷ 24%.



Hàm lượng kiềm tổng ( K2O + Na2O) ≤ 3%.



Hàm lượng sỏi sạn dạng Quắc tự do ≤ 5%.



Sét không lẫn dị vật sắt thép và các vật có hại.

Hiện nay ngành công nghiệp sản xuất xi măng của Việt Nam nếu lấy chỉ tiêu
hàm lượng SiO2 ở dạng hợp chất hoặc vô định hình trong thành phần sét làm
nguyên liệu để đánh giá thì được phân làm 3 loại đá sét chủ yếu sau đây :
+ Đá sét có hàm lượng SiO 2 trong hỗn hợp khoáng sét từ 68 ÷ 71 % : đá sét
này thuộc loại Diệp Thạch sét ( đá Phiến Sét ) có mức độ phong hóa yếu và có thành
phần hóa học trung bình. Những nguồn đá sét này do có thành phần SiO 2 cao, độ
dẻo kém, khả năng giữ ẩm kém nên thảm thực vật tại các khu vực này kém phát
triển. Ở nước ta hiện nay có một số mỏ đã được khảo sát, thăm dò có các thành
phần hóa học và tính chất rất tốt như: Mỏ đá phiến sét Quyền Cây( Tam Điệp - Ninh
Bình), mỏ Hà Trung ( Bỉm Sơn), mỏ đá phiến sét cung cấp cho xi măng Chinfon Hải
Phòng và một số mỏ nằm ở các tỉnh Quảng Ninh, Cao Bằng, Bắc Giang, Nghệ An…
+ Đá sét có hàm lượng SiO2 từ 71 ÷ 74% : Loại này thuộc loại đá sét có hàm
lượng Al2O3 thấp ( từ 11 ÷ 13 %) thường gọi là “sét nghèo Nhôm”.
Loại đá sét này có độ dẻo kém, thành phần SiO 2 trong đá sét ở dạng tạp chất,
một phần tồn tại dưới dạng Dolomite tạp. Hiện tại các mỏ đá sét này đã và đang
được khai thác làm nguyên liệu để sản xuất xi măng. Tuy nhiên trong quá trình công
nghệ các nhà máy đã phải tính toán bổ xung một lượng phụ gia giàu hàm lượng
Al2O3 như : Bauxite, cao lanh, Laterite… để chế tạo phối liệu có thành phần hợp lý và
nâng cao tuổi thọ của gachj chịu lửa trong lò.
+ Đá sét có hàm lượng SiO 2 từ 54 ÷ 67%: Loại đá sét này xuất hiện ở hầu hết
các nơi trên lãnh thổ Việt Nam , chủ yếu là đất canh tác nông lâm nghiệp. Loại đá sét
này thường phong hóa mạnh có thành phần hóa học trung bình như sau:


Hàm lượng SiO2 từ 54 ÷ 67% .



Hàm lượng Al2O3 từ 15 ÷ 20%.

SV: ĐỖ THANH HẢI

15

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



Hàm lượng kiêm tổng (K2O + Na2O) ≤ 3%.



Độ ẩm tự nhiên : 8 ÷ 15%.

Đặc điểm loại đá sét này có độ dẻo cao, khả năng thoát ẩm kém nên vào mùa
mưa sẽ gặp khó khăn trong việc khai thác và vận chuyển.
Loại đá sét này nếu dùng làm nguyên liệu để sản xuất xi măng thì sẽ có nhiều
điểm hạn chế như:
 Phải sử dụng kho có sức chứa lớn để dự trữ trong những chu kỳ có
mưa nhiều hoặc phải đầu tư hệ thống sấy sơ bộ trước khi vào Silo
định lượng để tránh bị tắc. Nếu không đầu tư hệ thống sấy sơ bộ ( khi
độ ẩm tự nhiên của đá sét ≥ 10% ) thì phải áp dụng công nghệ trộn
sơ bộ đá vôi và đá sét để giảm độ ẩm trước khi chuyển vào kho

chứa và đông nhất sơ bộ.
 Nếu chọn phương án sử dụng máy nghiền đứng để nghiền liệu thì
tuổi thọ của bàn nghiền giảm đi rõ rệt. Như vậy sẽ làm tăng chi phí
bảo dưỡng , sửa chữa.
 Tiêu tốn năng lượng nghiền và nung luyện hơn sử dụng đá phiến sét
như đã phân tích ở trên.
2. Đá vôi :
Trong tiêu chuẩn TCVN 6072 : 1996 quy định chất lượng đá vôi dùng trong
công nghiệp sản xuất xi măng có thành phần hóa như sau :
 Hàm lượng CaCO3 ≥ 85%.
 Hàm lượng MgCO3 ≤ 5%.
Nếu hàm lượng MgO trong Clinker XMP theo tiêu chuẩn quy định không được
vượt quá 5% và nếu hàm lượng MgO trong các nguyên liệu khác nhỏ thì hàm lượng
MgCO3 trong đá vôi có thể cao hơn cho phép đến giới hạn ≤ 7% với điều kiện tính
toán tổng hàm lượng MgO trong Clinker không vượt quá 5%.
3. Nhiên liệu :
 Than:
Nhiên liệu để sản xuất Clinker là than Hòn Gai - Cẩm Phả loại cám 3
Chất lượng than cám 3 theo TCVN 1790 – 1999 như sau:
- Nhiệt trị toàn phần

: > 6850 Kcal/Kg

- Tro trung bình

: 16,5 (giới hạn 15  18%)

- Chất bốc trung bình

: 6,5%

- Độ ẩm trung bình

: 7,0 (max12%)

- Cỡ hạt

: max 15mm

Than cám Hòn Gai được vận chuyển về cảng bằng sà lan đến 500 tấn và được
chuyển tới kho nhà máy bằng ô tô.
SV: ĐỖ THANH HẢI

16

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 b. Dầu FO :
Dầu FO nhập ở nước ngoài và được vận chuyển về nhà máy từ cảng Hải Phòng
bằng tàu hoả với cự ly khoảng 40 km. Nhu cầu FO mỗi năm khoảng 1000 tấn.
*Các tính chất của dầu FO.
- Tỷ nhiệt
- Nhiệt trị
- Hàm lượng

SV: ĐỖ THANH HẢI

: 0,93 – 0,98 kg/l.
: 9800 – 10.000 Kcal/kg.
: S ≤ 3%.

17

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SV: ĐỖ THANH HẢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

18

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SV: ĐỖ THANH HẢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

19

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

SV: ĐỖ THANH HẢI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

20

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

I. NGUYÊN LIỆU – NHIÊN LIỆU:
1. Nguyên liệu:
Nguyên liệu chính để sản xuất XMP là đá vôi và đá sét. Hai nguồn nguyên liệu
này được khai thác ở mỏ và được xe chuyên dụng chở về trạm đập của nhà máy.
Bảng 1: Thành phần hóa của đá vôi và đá sét:

SV: ĐỖ THANH HẢI

21

LỚP: CNVL SILICAT – K46

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Vậy ta phải thêm cấu tử điều chỉnh để sao cho MS giảm và MA giảm.Ta bổ xung
thêm cấu tử giàu sắt và silic.
b. Nguyên liệu điều chỉnh:
Ta chọn nguyên liệu điều chỉnh là Quặng sắt ( Hoành Bồ-Quảng Ninh), Quartzit
(Vĩnh Phúc). Có thành phần hóa học như sau:

Bảng 2: Thành phần hóa học của nguyên liệu điều chỉnh:

2. Nhiên liệu:
- Ngày nay với tiến bộ của khoa học kỹ thuật người ta có thể dùng than có hàm
lượng chất bốc thấp mà không cần bổ xung nhiên liệu lỏng mà vẫn đảm bảo đủ
được nhiệt nung clinker có chất lượng tốt và từ đó hạ được giá thành clinker cũng
như hạ được giá thành xi măng .
- Trong đồ án thiết kế này ta sử dụng 100% than Antraxít – cám 3 (Quảng Ninh),
được vận chuyển về nhà máy bằng đường thủy.

Bảng 3: thành phần hóa học của than cám.

Quy về 100%:

Khi sử dụng than để cấp cho lò và calciner thì than phải được sấy đến độ ẩm làm
việc là 1%.
Hệ số sử dụng của than :
Thành phần làm việc của than được tính bằng cách lấy K sd nhân với từng thành
phần của than ở bảng 3 ta có:

Bảng 4: Thành phần làm việc của than:

Bảng 5: Thành phần tro than:

SV: ĐỖ THANH HẢI

22

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

= 81*76.872 + 246*1.732 – 26*(1.624 - 2.165) – 6*0.5
= 6663.82
2. Xác định tro lẫn trong than:

B * AT * n
t
*100%
100 *100
Trong đó:
B:Lượng than cần để nung 1 kg CL

B

q

QH

q:Nhiệt tiêu tốn cho 1kg clinker từ: 680  750 Kcal/kgCL.
ta chọn : q =730 Kcal/kgCL
QH :Nhiệt trị thấp của than
A: Lượng tro trong than, A = 16,24%
n: Lượng tro đọng lại trong than, (chọn n = 100%)

B

q
730

0,110 (kg / kgCL)
QH 6663,82

B * A* n
0,110 *16,24 *100
t
*100 
*100 1,79%
100 *100
100 *100
B. TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU:
1. Quy đổi nguyên liệu về nguyên liệu khô chưa nung với tổng các oxit
100%:
Bảng 6: Thành phần nguyên liệu khô chưa nung:

Nguyên liệu

Thành phần nguyên liệu đầu
S

A

F

C

M

R

SO3

CK

MKN Tổng

Đá sét

63.37

19.66

5.56

1.16

0.53

0.85

0

3.55

5.32

100

Đá vôi

0.62

0.014 0.123 54.89 0.168 0.02

0

0.765

43.4

100

Quặng sắt

15.83

3.83

0

0

0

8.63

100

0

0

1.406

0

100

Qz

69.28

2.02

0.4

92.972 3.815 1.104 0.502 0.201

SV: ĐỖ THANH HẢI

23

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2. Quy đổi về nguyên liệu khô đã nung(MKN=0):
Bảng 7: Thành phần nguyên liệu khô đã nung:
Thành phần nguyên liệu khô đã nung

Nguyên liệu

S

A

F

C

M

R

SO3

CK

Tổng

Đá sét

66.93

20.76

5.87

1.23

0.56

0.90

0

3.75

100

Đá vôi

1.10

0.02

0.22

96.98

0.30

0.04

0

1.35

100

Quặng sắt

17.33

4.19

75.83

2.21

0.44

0

0

0.00

100

Quăczit

92.97

3.82

1.10

0.50

0.20

0

0

1.41

100

Tro than

60.44

26.973

4.995

6.593

0.799

0

0.2

0

100

3. Lập hệ phương trình :
* Tính các modul hệ số:
LSFi =

100 * CiK
;
2,8 * S iK  1,18 AiK  0,65Fi K

AiK
MAi = K ;
Fi
S iK
MSi = K
;

Ai  Fi K
K

K

k

K

Với C i , S i , F i , A i là % Cao, SiO2, Fe2O3, và Al2O3 các cấu tử i trong Clinker
Gọi Xi (i = 1  5) là phần trăm của các cấu tử : Đá Vôi, Đá sét, Quặng sắt, Quăczít. Và
Than
Ta có:
5

X

i

100 ;

(1)

i 1
5



K
(Ci*Xi) = 0 ; trong đó: Ci = Ci (1 

i 1
5


i 1
5


i 1

K

LSFo
)
LSFi

(Ai*Xi) = 0 ; trong đó: Ai = Ai * (1 
K
(Si*Xi) = 0 ; trong đó : Si = S i (1 

MA0
)
MAi

MS 0
)
MS i

(2)

(3)
(4)

* Thiết lập hệ phương trình:
Hệ phương trình được thiết lập từ 4 phương trình trên. Thay số từ bảng 7 vào
các phương trình trên ta được :

SV: ĐỖ THANH HẢI

24

LỚP: CNVL SILICAT – K46


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Bảng 8 : Tính các modul hệ số, dA dC, dS :
LSF

MS

MA

dC

dS

dA

Tỉ lệ/CL

Đá sét

0.57

2.51

3.54

-205.87

5.67

12.54

x1

Đá vôi

2,995.41

4.53

0.11

93.87

0.54

-0.28

x2

Quặng sắt

2.15

0.22

0.06

-96.43

-166.73

-101.97

x3

Quăczit

0.19

18.90

3.46

-254.42

81.66

2.27

x4

Tro than

3.23

1.89

5.40

-189.54

-13.09

19.98

1.79

Hệ phương trình:
x1 + x2 + x3 + x4 + x5

= 100

-205.87*x1 + 93.87*x2 – 96.43*x3 – 254.42*x4 – 189.54*x5 = 0
5.67*x1 + 0.54*x2 – 166.73*x3 + 81.66*x4 – 13.09*x5

=0

12.54*x1 – 0.28*x2 – 101.97*x3 + 2.27*x4 + 19.98*x5

=0

Với x5 = 1.79 (%)
Giải hệ phương trình ta được:
x1 = 22,554 %
x2 = 68,201 %
x3 = 3,027 %
x4 = 4,438 %
4. Tính kiểm tra:
a. Tính thành phần hoá học của từng cấu tử trong Clinker:
Ta có các công thức sau:
X
X
X
X
t
Sk =Sdv* 1  S ds * 2  S qs * 3  S qz * 4  S tr *
100
100
100
100
100
Ak =Adv*

X

X1
X
X
t
 Ads * 2  Aqs * 3  Aqz * 4  Atr *
100
100
100
100
100

Fk =Fdv*

X
X1
X
X
t
 Fds * 2  Fqs * 3  Fqz * 4  Ftr *
100
100
100
100
100

Ck =Cdv*

X
X1
X

X
t
 C ds * 2  C qs * 3  C qz * 4  Ctr *
100
100
100
100
100

Mk =Mdv*

X
X1
X
X
t
 M ds * 2  M qs * 3  M qz * 4  M tr *
100
100
100
100
100

R2Ok =R2Odv*

X
X1
X
X
t

 R2 Ods * 2  R2 Oqs * 3  R2 Oqz * 4  R2 Otr *
100
100
100
100
100

SV: ĐỖ THANH HẢI

25

LỚP: CNVL SILICAT – K46