Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất xi măng Pooclăng lò quay phương pháp khô năng suất 1,4 triệu tấn PCB/ năm (hàm lượng phụ gia hỗn hợp là15%)

Mục lục PHẦN I: MỞ ĐẦU VÀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TèNH HèNH XI MĂNG THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM I. Vai trò của xi măng đối với công nghiệp và sự phát triển của đất nước. Xi măng là một loại vật liệu xây dựng, là chất kết dính không thể thiếu được trong các công trình xây dựng cơ bản ở mọi lĩnh vực. Đất nước ta trải qua hai cuộc chiến tranh tàn phá, cơ sở hạ tầng còn thấp kém. Do vậy, nhu cầu sử dụng xi măng ngày càng tăng khi nước ta bước vào thời kỳ đổi mới. Mặc dầu sản lượng xi măng sản xuất mỗi năm một tăng nhưng nhu cầu phát triển kinh tế ngày một lớn. Do vậy, trong mấy năm qua, lượng xi măng không đáp ứng được nhu cầu của đất nước, lượng clinker xi măng nhập khẩu mỗi năm một tăng lên. Để thoả mãn nhu cầu xi măng cho toàn xã hội với một thị trường nội địa rộng lớn, tài nguyên đa dạng, phong phú với lực lượng lao động dồi lại có nguồn nhiên liệu tốt, ghóp phần thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế của đất nước thì việc xây dựng các nhà máy xi măng là rất cần thiết. II. sự phát triển của xi măng thế giới 1. Lịch sử phát triển của xi măng thế giới. Từ xưa, loài người đã biết dùng các loại nguyên liệu thiên nhiên có tính kết dính để xây dựng các công trình 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. Mãi đến năm 1812 á 1825 XMP mới được phát hiện. XM PCB được phát triển qua gần hai thế kỷ nên công nghệ sản xuất ngày càng cao. Trước đây, XM được sản xuất chủ yếu theo phương pháp bán khô, phối liệu được vê viên trong lò đứng, phương pháp ướt lò quay, phương pháp khô là thứ yếu, sản lượng xi măng sản xuất theo phương pháp ướt chiếm 78 á 80% sản lượng XM 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 phương pháp khô chiếm vị trí chủ đạo. Hiện nay, công nghệ sản xuất XM 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. 2. Sản lượng XM của một số nước đang phát triển Sản lượng khu vực Đông Nam á trong những năm đầu và cuối thập kỷ 90 như sau: (triệu tấn) Bảng 1. Sản lượng XM của một số nước Đông Nam á: Năm Thái lan Inđônêxia Malaixia Philipin 1990 18,044 16,298 6,732 6,632 1991 18,890 16,238 7,738 7,536 1998 22,829 22,314 11,722 12,888 1999 25,700 33,212 15,840 13,394 2000 26,700 43,983 18,050 15,039 *Nhận xét: Sản lượng xi măng tăng nhanh, sau 10 năm sản lượng tăng gần gấp ba như Inđônêxia, Malaixia, Philipin. Riêng Thái Lan do chịu khủng hoảng tài chính những năm cuối của thập kỷ nên sản lượng tăng chậm hơn. So sánh bình quân xi măng trên một đầu người của nước ta và một số nước trong khu vực (kg/người/ năm). Bảng2. Lượng xi măng trên đầu người của các nước trong khu vực Năm Hàn Quốc Malaixia Thái lan Philipin Inđônêxia Việt Nam 1990 772 321 330 112 87 45 1997 1205 690 655 235 140 125 * Nhận xét: Bình quân xi măng trên đầu người của nước ta còn thấp, điều đó chứng tỏ cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu xi măng của nước ta còn tăng cao. Vào năm 2003 nước ta gia nhập thị trường AFTA, vì vây, ngành xi măng phải phát triển cân xứng với khu vực. iII. Sự phát triển của xi măng việt nam hiện nay và tương lai. 1. Lịch sử phát triển của ngành công nghiệp sản xuất xi măng Việt Nam. Xi măng là chất kết dính có chất lượng cao như ngày nay là do trải qua quá trình phát triển công nghệ hàng nghìn năm, song song với sự tiến bộ của toàn nhân loại trên toàn thế giới. Từ thời xa xưa con người chỉ biết dùng chất kết dính như: Đất sét, đá vôi… Đến năm 1824 thì xi măng Pooclăng xuất hiện, thời kỳ đầu sản xuất bằng công nghệ lò đứng thô sơ lạc hậu, năng suất thấp, sau đó dần dần xuất hiện các nhà máy xi măng sản xuất bằng lò quay phương pháp ướt như: Xi măng Hải Phòng, Bỉm Sơn, Hà Tiên… và các nhà máy xi măng sản xuất xi măng bằng lò quay phương pháp khô. Bước sang thời kỳ đổi mới, nhu cầu tiêu thụ xi măng có một bước nhảy vọt, sản lượng xi măng sản xuất ra không đủ đáp ứng nhu cầu xây dựng trong nước. Do vậy, một loạt các nhà máy sản xuất xi măng có công suất lớn với công nghệ hiện đại trên thế giới được nhà nước ta đầu tư xây dựng: Công ty xi măng ChinFon Hải Phòng, Sao Mai, Hoàng Mai, Bút Sơn, Hà Tiên II, Nghi Sơn… đã đầu tư các nhà máy xi măng lò quay sản xuất theo phương pháp khô có Calciner với năng suất từ 3000 á 5800 tấn Clinker/ ngày. Mặc dù vậy, lượng xi măng vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu của xã hội. Do vậy, vào những năm 1993 á 1996 đã xây dựng hơn 50 dây chuyền xi măng lò đứng với công nghệ và thiết bị của Trung Quốc, sản xuất theo phương pháp bán khô với tổng công suất 3 triệu tấn/năm. Năm 2001 đã xây dựng song nhà máy xi măng Hoàng Mai với năng suất 1,4 triệu tấn XM/ năm. Vào cuối những năm của thập kỷ XX, ở các trạm nghiền xi măng tại các địa phương ở phía Nam được đầu tư xây dựng. Bảng3. Công suất các nhà máy sản xuất xi măng đến năm 2003: Số thứ tự Tên nhà máy Công suất clinker Công suất XM (triệu tấn/năm) Hãng cung cấp thiết bị I. Tổng công ty XM Việt Nam 7,750 8,800 1. XM Hải Phòng 0,324 0,400 Rumani XM Bỉm Sơn 1,650 1,800 Liên Xô (cũ) XM Hoàng Thạch 2,016 2,300 F.L.S Đan Mạch XM Hà Tiên 1,240 1,500 Venot, Polysius, Pháp XM Bút Sơn 1,260 1,400 Cle, Technip, Pháp XM Hoàng Mai 1,260 1,400 FCB Pháp II. Xi măng liên doanh 4,750 5,810 XM Chifon Hải Phòng 1,260 1,400 Nhật XM Sao Mai 1,260 1,760 KoBe Nhật XM Vân xá 0,400 0,500 Trung Quốc XM Nghi Sơn 1,830 2,15 Mitsubishi Nhật III. XM lò đứng 2,500 3,000 Việt Nam, Trung Quốc Tổng cộng 15000 17,610 Hiện nay chuẩn bị có ba nhà máy chuẩn bị đi vào hoạt động: XM Tam Điệp, XM Hải Phòng mới, XM Sông Gianh sản xuất theo phương pháp khô lò nung có công suất 4000 tấn Clinker/ngày. Ngoài ra còn có một số nhà máy đang xây dựng: XM Thái Nguyên, XM Yên Bái, XM Thăng Long… Bảng 4. Các nhà máy đang xây dựng mới: Số thứ tự Tên nhà máy Công suất Cl (triệu tấn/năm) Công suất XM(tấn/ năm) Hãng cung cấp thiết bị 1 XM Tam Điệp 1,26 1,400 F.L.S Đan Mạch 2 XM Hải Phòng II 1,26 1,400 F.L.S Đan Mạch 3 XM Sông Gianh 1,26 1,400 Krupp Polysius Đức 4 XM Thái Nguyên 1,500 5 XM Thăng Long 2,300 F. L. S Đan Mạch Đến năm 2005, năng lực sản xuất xi măng toàn ngành xi măng sẽ lên 18,780 triệu tấn Clinker tương ứng với 21,801 triệu tấn XM trong nước sản xuất ( không tính đến trạm nghiền xi măng mà phải nhập Clinker) Bảng 5. Sản lượng xi măng nhập khẩu và tiêu thụ từ năm 1990 á 2002 (triệu tấn) Sản lượng sản xuất 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2,55 2,99 3,86 4,22 4,62 5,24 6,10 7,60 9,53 11,06 12,66 14,636 16,0 Lượng tiêu thụ 2,75 3,004 3,88 4,854 6,162 7,20 8,20 9,30 10,10 11,10 13,621 16,748 19,5 Nhập khẩu 0,15 0,014 0,020 0,534 15,42 2,630 1,677 1,455 0,500 0,300 0,500 1,328 3,30 Tỉ lệ % 93 99,53 99,48 86,94 74,97 72,78 74,4 81,72 94,35 99,64 92,94 87,38 82,05 2. Định hướng của ngành công nghiệp XM Việt Nam từ năm 2002 đến năm 2020. Theo dự báo, trong giai đoạn từ nay đến năm 2005, tốc độ tăng trưởng, tiêu thụ xi măng ở nước ta vào khoảng từ (13 á 15)% nhu cầu xi măng nội địa sẽ là 29 triệu tấn vào năm 2005. Nhu cầu xi măng năm 2005 là 28 á 29 triệu tấn nhưng khả năng khai thác từ trong nước chỉ được khoảng 20 triệu tấn còn phải nhập khoảng 8á 9 triệu tấn. Trong giai đoạn 2006 á 2010, dự báo tăng trưởng hàng năm tiêu thụ xi măng nước ta từ 9 á 12% và vào năm 2010 nhu cầu tiêu thụ xi măng khoảng 45 á 48 triệu tấn tăng 1,5 á 1,6 lần so với năm 2005. Trong giai đoạn từ năm 2011á 2015 dự báo tốc độ tăng trưởng tiêu thụ XM vào khoảng 5 á 8%, nhu cầu XM sẽ là 60 á 62 triệu tấn. Trong giai đoạn từ năm 2016 á 2020 dự báo vào khoảng 2 á 3%, nhu cầu XM đến năm 2020 sẽ vào khoảng 66 á 70 triệu tấn. Bảng 6.Tổng hợp dự báo nhu cầu XM từ 2005 á 2020: Tốc độ tăng trưởng tiêu thụ 2000 2005 2010 2015 2020 - 13 á 18 9 á 12 5 á 8 2 á 3 Nhu cầu XM ( triệu tấn) 13,91 28 á 29 42 á 46 60 á 62 66 á 70 Để đáp ứng nhu cầu XM trên thị trường trong nước từ năm 2005 á 2020 đáp ứng đủ lượng xi măng cho xã hội thì đòi hỏi phải xây dựng một loạt các NM XM ưu tiên xây dựng các nhà máy xi măng có công suất lớn, có công nhgệ hiện đại và tập trung ở những vùng có nguồn nguyên liệu tốt và thuận tiện trong việc tiêu thụ, tập trung xây dựng các nhà máy mà thuận tiện trong giao thông vận tải, có sẵn cơ sở vật chất, giảm giá thành xây dựng cơ bản, tiến tới giảm suất đầu tư xuống 100USD/ tấn XM. Xây dựng các nhà máy có cảng nước sâu thuận tiện cho quá trình xuất khẩu cũng như suất xi măng vào thị trường phía Nam, nơi sẽ đặt các trạm nghiền Clinker. Mặc dù vậy, việc đầu tư xây dựng cần phải có trọng điểm có tính đến ảnh hưởng đến môi trường. Sau đây là bảng số liệu các dự án XM sẽ được xây dựngtrong thời gian tới.Các nhà máy sẽ đầu tư xây dựng: TT Tên nhà máy Công suất thiết kế (triệu tấn) Thời gian xây dựng 1 XM Thái Nguyên 1,5 2002 á 2006 2 XM Hạ Long 2,0 2002 á 2006 3 XM Tuyên Quang 1,4 2006 á 2009 4 XM Thăng Long 2,3 2002 á 2006 5 XM Cẩm Phả 2,3 2003 á 2006 6 XM Bình Phước 2,0 2003 á 2007 7 XM Phúc Sơn 1,8 2003 á 2005 8 XM Hoàng Thạch 3 1,2 2003 á 2005 8 XM Bút Sơn 2 2,3 2003 á 2006 10 XM Bỉm Sơn 2 2,3 2003 á 2006 11 XM ChinFon HP2 1,5 2005 á 2008 12 XM Thạch Mỹ 2,5 2003 á 2007 13 XM Hà Tiên 3 1,2 2004 á 2007 14 XM Mỹ Đức 2,3 2010 á 2014 15 XM Đồng Lâm 2,3 2004 á 2008 16 XM Nghi Sơn 2 3,0 2007 á 2010 17 XM Đồng Bánh 1,5 2004 á 2008 18 XM Sông Gianh2 2,3 2007 á 2010 19 XM Hạ Long 2 3,0 2010 á 2013 20 XM Cẩm Phả 2 3,0 2009 á 2012 21 XM Yên Bái 1,4 2010 á 2015 22 XM Thăng Long 3,0 2008 á 2012 Với các nhà máy đang và sẽ xây dựng nó sẽ đáp ứng đủ nhu cầu XM trên thị trường của nước ta trong tương lai gần đây, ghóp một phần vào công cuộc xây dựng đất nước, đưa nước ta trở thành một nước công nghiệp, với lượng xi măng tiêu thụ trên một đầu người ngang tầm với các nước trong khu vực cũng như trên thế giới. CHƯƠNG II: CƠ SỞ Lí THUYẾT CỦA XI MĂNG POểCLĂNG I. giới thiệu xi măng pooclăng. 1. Xi măng Pooclăng. XMP là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm Clinker XMP và thạch cao CaSO4 . 2H2O (thường 3 á 5%) và phụ gia công nghệ (nếu có). 2. Clinker XMP. Clinker XMP là sản phẩm thu được sau khi nung đến kết khối hỗn hợp nghiền mịn từ nguyên liệu chủ yếu là đá vôi và đất sét để tạo thành các khoáng chính chủ yếu là khoáng Silicat Canxi có độ bazơ cao, cũng như Aluminat Canxi và AlumôFerit Canxi. 3. XM Pooclăng hỗn hợp (XM PCB). XMP hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm Clinker XMP + Thạch Cao ( 3 á 5)% và phụ gia hỗn hợp không vượt quá 40% trong đó có phụ gia lười không vượt quá 20%. Ngoài ra còn có phụ gia công nghệ. 4. Phụ gia của xi măng Gồm các loại: + Phụ gia hỗn hợp: Là hỗn hợp của hai loại phụ gia: Phụ gia đầy vàphụ gia khoáng hoạt tính. - Phụ gia đầy: Như là một chất độn đưa vào xi măng với mục đích nâng cao sản lượng và hạ giá thành sản phẩm. Nó không tham gia phản ứng trong trong quá trình đóng rắn sau này của xi măng, không làm giảm đột ngột các đặc tính tốt của Clinker XMP. - Phụ gia khoáng hoạt tính: Là các loại phụ gia đưa vào nhằm mục đích cải thiện hay cải tạo một số tính chất nào đó của xi măng. Phụ gia này có tham gia một phần vào các phản ứng sau này của xi măng. XMP là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm Clinker XMP và thạch cao CaSO4 . 2H2O (thường 3 á 5%) và phụ gia công nghệ (nếu có). + Phụ gia công nghệ: Là loại phụ gia đưa vào với hàm lượng < 1. Các loại phụ gia công nghệ chủ yếu thường dùng là: Phụ gia trợ nghiền và phụ gia bảo quản. Phụ gia bảo quản nhằm mục đích giảm bớt khả năng thấm nước của xi măng, phụ gia trợ nghiền để tăng cường quá trình nghiền. Như vậy, XM PCB khác với XMP về hàm lượng phụ gia có trong xi măng. Sở dĩ XM có tính chất kết dính là bởi vì nó có chứa các khoáng như: C3S, C3A, C2S, C4AF… Các khoáng này khi phản ứng với nước tạo thành các sản phẩm có tính chất kết dính. II. Thành phần hoá học clinker. Gồm hai nhóm oxyt. * Nhóm chính gồm 4 oxyt:CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3. * Nhóm còn lại bao gồm các oxyt: R2O, MgO, Cr2O3, TiO2, P2O3, Mn2O3, SO3. Mỗi oxyt dù ít hay nhiều đều ảnh hưởng tới thành phần khoáng cũng như tính chất của clinker XMP. 1. Oxyt CaO: Hàm lượng 62 á 69%. - Tạo khoáng: Oxit Canxi tác dụng với các oxit còn lại tạo ra 4 khoáng chính và một số khoáng phụ trong clinker XMP. - Phần CaO không tham gia phản ứng tạo khoáng gọi là oxit canxi tự do hay vôi tự do, CaO gây mất ổn định thể tích của đá XM hoặc bê tông do phản ứng: CaOtd + H2O đCa(OH)2 + DV Nếu nhiều CaO, clinker có mác cao, đóng rắn nhanh, nhưng không bền trong môi trường xâm thực. 2. Oxit silic (SiO2): - Hàm lượng: 17 á 26%. - Tạo khoáng: Chủ yếu tác dụng với oxit canxi tạo khoáng Silicat Canxi. - Nếu nhiều SiO2 tạo khoáng đóng rắn chậm nhưng vẵn đảm bảo mác XM và tăng độ bền trong môi trường xâm thực. 3. Oxit nhôm (Al2O3): - Hàm lượng: 4 á 10%. - Tạo khoáng chủ yếu tác dụng với CaO, Fe2O3 tạo các khoáng Aluminat Canxi, Alumoferit Canxi. - Nếu nhiều Oxit Al2O3 sẽ sản xuất ra các loại XM đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt khi Hydrat hoá và kém bền trong môi trường xâm thực. 4. Oxit sắt (Fe2O3): - Hàm lượng: 0,1 á 5%. - Tạo khoáng: chủ yếu tác dụng với oxit Canxi và oxit nhôm để tạo khoáng Alumoferit canxi. - Nếu nhiều sắt thì thì nhiệt độ nung thấp nhưng bền trong môi trường xâm thực và môi trường băng giá nhưng cường độ về lâu về dài không cao. 5. Oxit manhe (MgO): - Hàm lượng: 0 á 4% - Hầu như tồn tại ở dạng tự do klhoáng Periclaz. - Nếu tồn tại trong dung dịch rắn hoặc pha thuỷ tinh, tinh thể rất nhỏ không nguy hiểm còn ở dạng Periclaz thì nguy hiểm hơn vôi tự do. 6. Oxit kiềm (R2O): - Hàm lượng: 0,3 á 2% (quy định < 1%) - Tạo khoáng: Tham gia tạo một số khoáng chứa kiềm mà gốc là các khoáng chính của clinker XMP. - ở nhiệt độ cao một phần kiềm bay hơi tạo nên vòng tuần hoàn trong và ngoài của kiềm. - Kiềm nhiều làm giảm cường độ của XM, XM không ổn định thể tích gây loang mầu trên các bề mặt trang trí gây ăn mòn cốt thép. Trong lò quay phương pháp khô rất nguy hiểm gây ách tắc trên đường xẩy ra phản ứng. R2O + SO3 đ R2SO4(lỏng)đ Chất nguy hiểm gây ách tắc cyclon 7. Oxit lưu huỳnh (SO3): - Hàm lượng: 0 á 1% - Oxit SO3 tham gia tạo một số khoáng và làm giảm một số khoáng chính của clinler XM. - Oxit SO3 dễ bị bay hơi ở vùng nhiệt độ cao sau đó dễ dàng tác dụng với kiềm để tạo ra các hợp chất nóng chảy ở nhiệt độ thấp dẫn đến lò vận hành không ổn định (lò quay phương pháp khô có hệ thống cyclon trao đổi nhiệt) - Nhiều SO3 làm dảm cường độ lâu dài của XM sau này. Iii. Thành phần khoáng của clinker. Gồm 4 khoáng chính: C3S, C2S, C3A, và C4AF. - C3S, C2S: Khoáng silicat khó nóng chảy chiếm 75 á 80% - C3A, C4AF: Khoáng khó nóng chảy chiếm 16 á 25% Các khoáng khác: CS, C3S2, CAS2, C2AS, KC23S12, NC8A3, C2S3 Ngoài ra còn pha thuỷ tinh do phần lỏng nóng chảy và các oxit tự do CaO, MgO. 1. Khoáng C3S (Alít) thực tế là dung dịch rắn mà nền là C3S: - Công thức hoá học: 3CaO.SiO2 - Hàm lượng: 40 á 60% khối lượng. - Khối lượng riêng: 3,28 g/cm3 - C3S tinh khiết chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm.Trong công nghiệp clinker XMP, C3S chỉ tồn tại dưới dạng dung dịch rắn mà nền là C3S. - C3S bền trong vùng t = 12500C á 19000C. Dưới 12500C thì C3S bị phân huỷ tạo (C2S + Ctd), trên 19000C bị nóng chảy. - C3S có dạng lục giác đều. - C3S đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt khi hydrat hoá, không bền tong môi trường xâm thực. 2. Khoáng C2S (bêlít) - công thức hoá học: 2CaO.SiO2. - C2S tinh khiết chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm trong công nghiệp chỉ tồn có dung dịch rắn mà nền là C2S. - C2S có dạng thù hình: và . - Khối lượng riêng lần lượt là: 3,04, 3,40, 3,28, 2,98 (g/cm3). - Trong 4 dạng thù hình trên thì dạng b là quan trọng nhất trong CL XMP * Dạng a tồn tại trong nhiệt độ t0 = 14250C á 21200C * Dạng a’ tồn tại trong t0 = 830 á 14250C * Dưới 8300C nếu làm lạnh nhanh chuyển về dạng b ngược lại làm lạnh chậm chuyển về dạng g (kèm theo tăng 10% thể tích) * Dạng b kém bền về mặt nhiệt động (năng lượng cao) tồn tại trong vùng nhiệt độ 675 á 8300C. Trong 4 dạng thù hình: và thì khả năng kết dính và cho cường độ cao giảm dần từ dạng a đ a’đ bđ g Để làm ổn định dạng b người ta thực hiện bằng hai cách: . Làm lạnh nhanh qua vùng nhiệt độ 6750C. . Tạo dung dịch rắn bền (bC2S) C2S có tốc độ đóng rắn vừa phải ít toả nhiệt khi đóng rắn, bền trong môi trường xâm thực. 3. Khoáng C3A: - Trong hệ hai cấu tử CaO và Al2O3 ta có một dãy hợp chất C3A, C5A3, C12A7, CA, CA2, CA6, trong đó chứa chủ yếu là C3A.Trong thực tế mạng lưới C3A còn hoà tan rất nhiều oxit khác. - Công thức hoá học: 3CaO.Al2O3 - Hàm lượng: 5 á 5% - Khối lượng riêng: 3,04 g/cm3 - C3A có cấu trúc xốp, phản ứng nhanh với nước toả nhiều nhiệt, không bền trong môi trường xâm thực. 4. Khoáng C4AF: - Công thức hoá học: 4CaO.Al2O3.Fe2O3 - Hàm lượng: 10 á 18% - Khối lượng riêng: 3,77 g/cm3 (nặng nhất trong các khoáng) - C4AF là khoáng chủ yêú trong dãy dung dịch rắn bền trong môi trường xâm thực và môi trường băng giá. 5. Khoáng khác: Gồm hai khoáng chứa kiềm: * KC23S2 (gốc C2S) * NC8A3 (gốc C3A) - Sự hình thành các khoáng chứa kiềm làm giảm các khoáng silicat. - Khoáng chứa kiềm làm cho XMP đóng rắn không ổn định. 6. Các oxit tự do: CaO, MgO, SiO2: - Không nằm trong các khoáng mà nằm ở dạng tự do. 7. Pha thuỷ tinh: - Hàm lượng 4 á 10% - Lượng và thành phần thuỷ tinh phụ thuộc vào tốc độ làm lạnh, thành phần hoá của pha lỏng nóng chảy. iV. Các môđun hệ số. 1. Hệ số bão hoà vôi: 1.1 Hệ số bão hoà vôi KH: KH = Trong đó: C, S, A, F, lần lượt là ký hiệu của các oxit CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3, SO3 - Công thức đơn giản (coi: Ctd, Std và bằng 0) KH = - Giá trị KH = 0,85 á 0,95 (thường KH = 0,82 á 0,92) - Định nghĩa: Hệ số bão hoà vôi KH là tỷ số giữa lượng vôi còn lại sau khi phản ứng hết với oxit nhôm và oxit sắt để tạo khoáng C3A và C4AF trên lượng vôi tối đa cần thiết để bão hoà toàn bộ oxit silicthành khoáng C3S. 1.2 Hệ số bão hoà vôi LSF: - Công thức đầy đủ: LSF = - Công thức đơn giản: LSF = - Giá trị: LSF = 90 á 100 (thường 92 á 98) - Định nghĩa: Hệ số bão hoà vôi LSF là tỉ số giữa lượng vôi hiệu quả và lượng vôi tiêu chuẩn. 2. Môđun Silic: n (MS) - Công thức: n(MS) = - Giá trị: n = 1 á 3, thường 2 á 2,6 - ý nghĩa: n (MS) tỷ lệ 3. Môđun Alumin p (MA) - Công thức: p (MA) = - Giá trị: p (MA) = 1 á 3, thường 1 á 1,7 - ý nghĩa: p (MA) tỉ lệ với , độ nhớt pha lỏng nóng chảy. V. Quan hệ môđun hệ số và thành phần khoáng. 1. Hệ số bão hoà vôi LSF (KH). 2. Modun Silicat: MS (n). 3. Modun Alumin. VI. Các giản đồ biểu thị quan hệ giữa các mô đun hệ số. 0 0 10 20 30 40 50 60 70 75 65 55 45 35 25 15 5 %C3S 1 0,95 0,9 0,85 0,8 0,75 0,7 Xi măng Alít Xi măng pooclăng thường Xi măng Bêlít %C2S 10 15 20 25 30 95 90 85 80 75 70 5 %[C3S + C2S] 2 3 4 5 6 %[C3A + C4F] Hình 1: Biểu đồ biểu thị sự thay đổi hàm lượng C3S và C2S trong clinker XMP phụ thuộc vào KH. Hình 1: Biểu đồ biểu thị sự thay đổi hàm lượng tổng khoáng silicát và khoáng nóng chảy phụ thuộc mô đun Hình 1: Biểu đồ biểu thị sự thay đổi hàm lượng tổng khoáng silicát và khoáng nóng chảy phụ thuộc mô đun silíc(n). 22 Hàm lượng khoáng C3A hoặc C4AF 20 16 18 14 C3A 10 12 8 6 C3AF 2 4 0 Hệ số mô đun p Hình 3: Biểu đồ biểu thị sự thay đổi hàm lượng C3A và C4AF phụ thuộc trị số mô đun p. *Nhận xét: - Từ biểu đồ hình 1 cho thấy nếu ta chọn hệ số p không thay đổi còn hệ số n thay đổi tuỳ theo hệ số KH thì ta sẽ tìm ra tỷ lệ khoáng silicát và khoáng dễ nóng chảy. - Từ biểu đồ hình 2 cho ta chọn được tỷ lệ khoáng silicát ứng với loại ximăng cần sản xuất. - Từ biểu đồ hình 3 ta có thể tìm ra tổng khoáng C3S – C2S và tìm ra tổng khoáng dễ chảy C3A ,C4AF và thành phần các khoáng dễ chảy trong CLinke XMP. VII. Quá trình nung luyện clinker trong lò công nghiệp. 1. Mất nước lý học (ẩm trong phối liệu) 2. Mất nước hoá học phân huỷ (caolinit) 3. Phân huỷ MgCO3 (ằ7000C) 4. Phân huỷ CaCO3. 5. Phân huỷ pha rắn 6. Xuất hiện pha lỏng, kết khối có mặt pha lỏng 7. Làm lạnh 14500C đ 11000C 8. Làm lạnh 11000C đ + (50 á 800C) so với nhiệt độ môi trường * Theo chiều dài lò nung clinker xẩy ra các quá trình: 1. Dôn sấy và dôn đốt nóng (phương pháp khô thực hiện ở cyclon trao đổi nhiệt) 2. Dôn canxi hoá (phương pháp khô có thể canxi hoá 100% ở canxiner) 3.Dôn toả nhiệt. 4. Dôn kết khối. 5. Dôn làm lạnh. CHƯƠNG III: NHIỆM VỤ THIẾT KẾ I. mục đích ý nghĩa. Xuất phát từ yêu cầu công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, hội nhập kinh tế AFTA, gia nhập kinh tế thế giới WTO, đáp ứng nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng trong nước mà trong đó xi măng là CKD chủ yếu.Với tốc độ xây dựng hiện nay thì xi măng đang trong tình trạng thiếu hụt, giá xi măng tiếp tục tăng. Để ghóp phần đáp ứng nhu cầu xi măng hiện nay, em được giao nhiệm vụ thiết kế nhà máy sản xuất xi măng Pooclăng lò quay phương pháp khô năng suất 1,4 triệu tấn PCB/ năm (hàm lượng phụ gia hỗn hợp là15%). II. lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy. * Địa điểm xây dựng nhà máy là tại xã Quang Sơn, thị xã Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình tận dụng được nguồn nguyên nguyên liệu giàu có, nguồn nhân lực dồi dào. PHẦN II LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI MĂNG CHƯƠNG I: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY I. Các yêu cầu đối với địa điểm xây dựng nhà máy. Để lựa chọn được địa điểm xây dựng nhà máy một cách hợp lý thì địa điểm được chọn phải thoả mãn các yêu cầu sau: 1.Yêu cầu về tổ chức sản xuất: Địa điểm phải gần các nguồn cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, điện nước và gần nơi tiêu thụ sản phẩm hoặc thuận tiện cho việc di chuyển sản phẩm đi nơi khác tiêu thụ. 2. Yêu cầu hạ tầng kỹ thuật, và vùng xây dựng nhà máy. Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm: Cỗu cảng, đường thuỷ (nếu có), đường sắt, đường bộ. Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lưới cấp điện, thông tin liên lạc. 3. Yêu cầu về quy hoạch. Phù hợp về quy hoạch lãnh thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp, nhằm tạo điều kiện phát tối đa công suất nhà máy và khả năng hợp tác với các nhà máy khác ở lân cận. 4. Yêu cầu về xây lắp và vận hành nhà máy. - Thuận tiện cho việc cung cấp vật liệu, vật tư, xây dựng nhằm giảm chi phí vận chuyển, giảm tối đa lượng vận chuyển từ xa đền. - Thuận tiện cho việc cung cấp nhân công cho nhà máy trong quá xây dựng cũng như vận hành nhà máy sau này. 5. Yêu cầu về kỹ thuật xây dựng. Về địa hình khu đất có kích thước hình dạng thuận lợi trong việc xây dựng trước mắt cũng như mở rộng diện tích nhà máy sau này và thuận lợi cho việc thiết kế bố trí dây chuyền công nghệ sản xuất. Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa mưa lũ, có mực nước ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước. Độ dốc tự nhiên thấp hạn chế việc san lấp mặt bằng.Về địa chất, địa điểm phải không được nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc vùng địa chất không ổn định. Cường độ khu đất xây dựng từ 1,5 á 2kg/cm2 *Nhận xét: Trong điều kiện thực tế thì khó có địa điểm nào có thể thoả mãn được hết các yêu cầu trên. Do đó, sau khi cân nhắc mọi mặt, thấy hết được những khó khăn, thuận lợi nhà máy xi măng sẽ được xây tại xã Quang Sơn, thị xã Tam Điệp, tỉnh Ninh Bình. CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY XI MĂNG TAM ĐIỆP I. vị trí địa lí. Nhà máy xi măng Tam Điệp được xây dựng trên một khu đất canh tác và trồng cây lâm nghiệp thuộc xã quang sơn – thị xã Tam Điệp – ninh bình với diện tích 37000m2 với mạng lưới giao thông thuận tiện Phía Bắc giáp cánh đồng canh tác nông nghiệp của xã Quang Sơn. Phía nam giáp dãy núi Đồng giao – Yên Duyên. Phía đông giáp đường sắt xuyên việt cách ga Đồng Giao khoảng 01Kmvà cách quốc lộ 1A khoảng 2Km Phía tây giáp phần đất cao của chân dãy núi Tam Điệp II. Đặc điểm khí hậu. Nhà máy xi măng Tam Điệp nằm trong vùng có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa và được phân làm hai mùa rõ rệt, lượng mưa trung bình hành năm là 1800 mm, nhiệt độ trung bình 28,70C, độ ẩm trug bình 90%, hướng gió chủ đạo về mùa lạnh là gió Đông Bắc, hướng gió chủ đạo về mùa hè là gió Đông Nam. III. Địa hình - địa chất. - Địa hình khu vực xây dưng nhà máy tương đối bằng phẳng, độ cao trung bình là+50m, địa hình không có nguy cơ tác động của một số quá trình ngoại sinh khác như sói mòn, trượt lở vv… Qua kết quả khảo sát địa chất công trình của khu vực xây dựng nhà máy của Đoàn 47 thuộc liên đoàn II địa chất thuỷ văn cho thấy: Lớp phủ đệ tứ tương đối dầy, trung bình 10m thuận lợi cho việc san lấp mặt bằng. Tuy không đông nhất về thành phần và bề dày nhưng vẫn có khả năng chịu mức tải khá(khả năng chịu tải ở mức thấp từ 1,3 á 1,5Kg/cm2 và ở mức cao 1,8á2,0 Kg/cm2) Dưới lớp đệ tứ là tầng đá vôi có khả năng chịu tải, còn phần thạch học biến đổi không đáng kể theo bề mặt và độ sâu. Mực nước ngầm sâ