Công nghệ sản xuất xi măng Poolang

phần hoá học và thành phần khoáng của nó. Thành phần hoá học của clinke được biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các ôxít trong phối liệu và là chỉ tiêu quan trọng để kiểm tra chất lượng clinke. Tổng hàm lượng 4 ôxít cơ bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 trong clinke chiếm tỉ lệ từ 95 – 98%, tính chất của clinke và xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ của các ôxít cơ bản này. Tỉ lệ hàm lượng các ôxít trong clinke thông thường như sau: CaO 63 - 67% SiO2 21 - 24% Fe2O3 2 - 4 % Al2O3 4 - 7% Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lượng các ôxít cơ bản này khi cấp vào máy nghiền ta có thể thay đổi tính chất của xi măng. Ngoài các ôxít cơ bản đó trong clinke còn có các ôxít khác như : MgO, Na2O, P2O5,MnO2… Trong quá trình nung luyện clinke bốn ôxít cơ bản trên sẽ tác dụng với nhau để tạo thành các khoáng xác định tính chất của xi măng. Trong xi măng có các khoáng chính như sau : Silicat 3 Canxi (Alit) 3 CaO.SiO2 Silicat 2 Canxi (Bezit) 2 CaO.SiO2 Aluminat 3 Canxi 3 CaO.Al2O3 Alumoferit 4 Canxi 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 Hàm lượng các khoáng cơ bản trong clinke nằm trong các khoảng sau : Silicat 3 Canxi (Alit) (42 - 60)% Silicat 2 Canxi (Bezit) (15 - 50)% Aluminat 3 Canxi (2 - 15)% Alumoferit 4 Canxi (10 - 25)% Ngoài các phối liệu cơ bản trên còn có các phụ gia được đưa vào phối liệu nung hoặc nghiền cùng clinke nhằm tăng cường hoặc hạn chế một số tính chất nào đó của xi măng: Phụ gia khoáng làm xúc tác cho những phản ứng hóa học, sau khi hoàn thành sẽ nằm lại luôn trong sản phẩm. Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh sự kết dính và độ đóng rắn của xi măng, thường dùng thạch cao. Phụ gia thủy làm tăng tính bền nước của xi măng. Có 2 loại: + Dạng tự nhiên: tro núi lửa, đá bọt. + Dạng nhân tạo: xỉ của nhà máy luyện kim, xỉ lò cao…vv Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lượng xi măng, giảm gía thành sản phẩm. Phụ gia bảo quản: có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc các hạt xi măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thường dùng dầu thực vật dầu lạc có độ phân tán cao. Xi măng là chất kết dính xây dựng, các thành phần hoá học của nó gồm các hợp chất có độ bazơ cao. Trên quan điểm hoá học người ta phân chia như sau : Nhóm xi măng Silíc – Môi trường nước. Nhóm xi măng Alumin – Môi trường nhiệt độ cao. Nhóm xi măng khác – Môi trường đặc biệt. Xi măng Pooclăng là chất kết dính thuỷ lực được sản xuất bằng cách nghiền mịn clinke xi măng với thạch cao (3 – 5%) và phụ gia (nếu có). Xi măng Pooclăng hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinke, thạch cao (3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lượng không lớn hơn 40%, trong đó phụ gia đầy không lớn hơn 20%). Khi thành phần trọng lượng phụ gia thêm vào > 15% thì xi măng được gọi theo tên gốc cùng với tên phụ gia như xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng pudơlan… Clinke xi măng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét theo các môđul hệ số phù hợp để tạo được các thành phần khoáng theo mong muốn. Hệ số bão hoà vôi : LSF = Đối với xi măng Pooclăng thường (LSF = 95 – 100%). Môđul Silíc : SIM = Đối với xi măng Pooclăng (MS = 1,7 – 3,5). Môđul nhôm : ALM = Đối với xi măng Pooclăng (MA = 1 – 3). Trong đó : (C, S, A, F) là % các ôxít CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 trong clinke. Thành phần khoáng (% khối lượng) xi măng Pooclăng thường : Khoáng Alit C3S hàm lượng 45 – 60%. Khoáng Bêlit C2S hàm lượng 20 – 30%. Khoáng Alumin canxi C3A hàm lượng 5 – 15%. Khoáng Alumôferit canxi C4AF hàm lượng 10 – 18%. Pha thuỷ tinh, hàm lượng từ 15 – 30%. Thành phần hoá học : Các ôxít chính gồm : CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 chiếm từ 95 – 97%, còn lại từ 3 – 5% là các ôxít khác (Na2O, K2O, MgO, Mn2O3, SO3, TiO2). Xi măng Pooclăng thường các ôxít nằm trong giới hạn : CaO = 63 – 67%. SiO2 = 21 – 24%. Al2O3 = 4 – 7%. Fe2O3 = 2,5 – 4% R2O < 1,5%. TiO2 < 5%. MnO2 < 1,5%. MgO ≤ 5%. . Nguyên liệu sản xuất xi măng : Thành phần phối liệu sản xuất ra clinke gồm bốn ôxít chính là CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3. + Ôxít canxi do nhóm nguyên liệu cacbonat canxi cung cấp. + Ôxít SiO2, Al2O3, Fe2O3 nằm trong các khoáng sét do đất sét cung cấp. + Để điều chỉnh các môđul cho hợp lý ta phải thêm vào một số phụ gia điều chỉnh như Diantomit, quặng sắt, bôxít. Nhóm nguyên liệu chứa CaO : Để tạo ra CaO : CaCO3 CaO + CO2 Ca(OH)2 → CaO + H2O Trong đó Ca(OH)2 là tốt nhất vì có độ phân tán cao, hoạt tính. Khi chọn nguyên liệu nếu có đá vôi sét mà hàm lượng sét > 20% là tốt nhất . Cho clinke tốt, công nghệ đơn giản, ít tốn năng lượng. Nhóm nguyên liệu chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3 : Đất sét chứa các thành phần sau : - Khoáng sét. - Muối khoáng. - Tạp chất hữu cơ. - Đá, sỏi, cát, trường thạch. Trong đó khoáng sét là chủ yếu. Để sản xuất xi măng thì đất sét phải có hàm lượng khoáng sét > 70 – 75%. Trong đó khoáng caolinit là chủ yếu. Khi tỉ lệ môđul, hệ số chưa hợp lý ta phải dùng các cấu tử phụ gia giầu SiO2, Al2O3, Fe2O3 để điều chỉnh. 1.3. Nhiên liệu để nung clinke xi măng : Quá trình tạo khoáng clinke xi măng thu nhiệt và chỉ xảy ra hoàn toàn ở nhiệt độ cao 1400 – 15000C trong thời gian nhất định. Vì vậy, phải cung cấp nhiên liệu để nung chín được clinke. Trong công nghệ sản xuất xi măng hiện đang sử dụng 3 loại nhiên liệu chính sau : - Nhiên liệu rắn (Than) - Nhiên liệu lỏng (Dầu MFO) - Nhiên liệu khí (Khí thiên nhiên) a. Nhiên liệu rắn : Hiện nay các nhà máy xi măng chủ yếu dùng loại than đá lửa dài, nhiều chất bốc để pha hỗn hợp than bụi hoặc than Atraxit phân loại theo số cám 1, 2, 3 ,4, 5 làm nhiên liệu. Yêu cầu của than dùng trong lò quay : - Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than. - Chất bốc : V = 15 – 30%. Yêu cầu kỹ thuật của than dùng trong lò đứng : - Nhiệt trị : QH ≥ 5500 Kcal/kg than. - Chất bốc : V < 20%. b. Nhiên liệu lỏng : Dầu MFO nhiệt năng cao, ít tro, dễ điều chỉnh khi nung nhưng giá thành cao gấp 2 – 3 lần than và phải gia nhiệt trước khi phun vào lò (90 – 1000C). Dầu MFO sử dụng làm nhiên liệu cho sản xuất xi măng phải thoả mãn những yêu cầu kỹ thuật sau : - Nhiệt lượng ≥ 9200 Kcal/Kg dầu. - Lượng nước lẫn ≤ 1%. - Tỷ trọng ở 200C ≤ 0,98 Tấn/m3. - Hàm lượng lưu huỳnh ≤ 2,1%. c. Nhiên liệu khí : Dùng khí thiên nhiên rất sạch, dễ điều chỉnh, không có tro, dùng để sản xuất xi măng trắng rất tốt. Sử dụng không phải gia công. 1.4. Các phương pháp sản xuất xi măng : Các yêu cầu kỹ thuật của phối liệu : - Đảm bảo thành phần hoá. - Đảm bảo độ mịn (≤ 15% trên sàng R 008). - Đảm bảo độ ẩm . - Đảm bảo độ đồng nhất. Phân loại các phương pháp sản xuất xi măng : Theo chuẩn bị phối liệu : Phương pháp ướt : phối liệu vào lò dạng bùn có độ ẩm W = 36 – 42% Phương pháp khô : phối liệu vào lò dạng bột có độ ẩm W = 1 – 2% Phương pháp bán khô : phối liệu vào lò dạng viên có độ ẩm W = 12 – 14%. Ba phương pháp này chỉ khác nhau cơ bản ở khâu gia công và chuẩn bị phối liệu nung. Theo hệ thống lò : Hệ thống lò đứng. Hệ thống lò quay (lò quay phương pháp ướt hoặc lò quay phương pháp khô). Để lựa chọn phương pháp sản xuất hợp lý, nhà sản xuất phải dựa vào một số điều kiện sau : - Vốn đầu tư. - Quy mô sản xuất. - Mặt bằng sản xuất. - Nguồn nguyên, nhiên liệu. - Trình độ trang thiết bị sản xuất. Từ những điều kiện thực tế mà người ta lựa chọn phương pháp sản xuất hợp lý. Hiện nay, các nhà máy xi măng hiện đại chủ yếu sử dụng lò quay phương pháp khô. 1.5. Quá trình hoá lý xảy ra khi nung clinke trong lò quay : Quá trình diễn biến khi nung trải qua 8 giai đoạn diễn biến theo sơ đồ sau. Theo chiều mũi tên thì quá trình xảy ra đi từ đầu lò, nơi nguyên vật liệu vào đến cuối lò clinke ra lò. (Giai đoạn viết tắt là GĐ) GĐ1 – Mất nước lý học, t0 ≈ 1000C. GĐ2 – Mất nước hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 = 600 – 9000C. GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3) , t0 = 7000C. GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (9000C – 10000C). GĐ5 – Phản ứng pha rắn xảy ra quá trình khuyếch tán bề mặt, khuyếch tán thể tích. Tạo các khoáng clinke ở nhiệt độ thấp và các khoáng trung gian, t0 > 6000C. GĐ6 – Xuất hiện pha lỏng do các khoáng dễ nóng chảy. Quá trình khuyếch tán hoà tan CaOtd, C2S quá bão hoà kết tinh ra C3S do tương tác của CaOtd và C2S. GĐ7 – Làm lạnh clinke từ 14500C xuống 11000C. GĐ8 – Clinke ra khỏi giàn làm lạnh nhiệt độ từ 11000C xuống 800C. Các giai đoạn này được tách ra chỉ là tương đối nhằm phản ánh quá trình cơ bản nhất mà ở khoảng nhiệt độ đó tạo ra. Giữa các giai đoạn có tính chất liên tục, phản ứng hay quá trình diễn ra ở cuối giai đoạn này thì là đầu của giai đoạn tiếp theo. Diễn biến của các giai đoạn được trình bày như sau : GĐ1 – Mất nước lý học, khoảng nhiệt độ khoảng 1000C. GĐ2 – Mất nước hoá học phân huỷ khoáng caolinit (khoáng sét), t0 ≈ 600 – 9000C. Tách nước hoá học, nước liên kết trong cấu trúc khoáng Al2(OH)4.[SiO5]. Từ 600 – 9500C Al2O3.2SiO2.2H2O → Al2O3 vdh + SiO2 vdh Al2O3 vdh , SiO2 vdh tồn tại ở dạng tự do. GĐ3 – Phân huỷ magiê cacbonat (MgCO3), t0 = 7000C. MgCO3 MgO + CO2 GĐ4 – Phân huỷ canxi cacbonat (CaCO3), t0 = (700 – 10000C). CaCO3 CaO + CO2 GĐ5 – Xảy ra phản ứng pha rắn (t0 > 6000C). Hình thành các khoáng C2S, C3A, C4AF. Phương trình phản ứng : C + F CF C + A CA 3CA + 2C C5A3 2C + S C2S C + CF C2F C5A3 + 4C 3C3A C3A + CF C4AF GĐ6 – Xuất hiện pha lỏng ở 12500C – 14500C. Các khoáng C3A, C4AF, muối kim loại kiềm nếu có nóng chảy tạo ra pha lỏng và đồng thời là quá trình hoà tan C2S, CaOtd hoạt tính, tinh thể không hoàn chỉnh hoà tan khuyếch tán. Khi nồng độ vượt quá nồng độ bão hoà thì tương tác nhanh giữa C2S và CaO tạo mầm và kết tinh ra C3S. Vùng phản ứng kết khối, pha lỏng xuất hiện do các khoáng dễ chảy như C3A, C4AF và một số muối của họ chất kiềm nóng chảy. Các khoáng C2S, CaOtd khuyếch tán vào pha lỏng. Các hạt này hoà tan dần vào pha lỏng, khi vượt quá nồng độ bão hoà thì có xu hướng kết tinh tạo ra C3S. Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ, độ nhớt của pha lỏng, nồng độ của chất khuyếch tán trong pha lỏng, hoạt tính hoá học của C2S và CaOtd. Quá trình kết tinh đồng nghĩa với quá trình làm mất trạng thái bão hoà nồng độ C2S và CaOtd hoà tan trong lỏng giảm. Do đó quá trình hoà tan lại tiếp tục. ở mỗi nhiệt độ có một nồng độ bão hoà nhất định. Khi làm lạnh nhiệt độ giảm thì quá trình kết tinh tinh thể C3S tăng lên, tinh thể C3S lớn lên. Khi giảm nhiệt độ tới < 13000C thì C3A, C4AF, C2S tái kết tinh. Tuy nhiên pha lỏng vẫn tồn tại và tồn tại chất hoà tan. Do vậy kết tinh tinh thể C3S vẫn được tiếp tục đồng thời với quá trình lớn lên của tinh thể. Tốc độ khuyếch tán phụ thuộc đặc biệt vào nhiệt độ, bản chất của C2S và CaOht. GĐ7 – Làm lạnh clinke, giảm nhiệt độ từ 14500C xuống 11000C. Các quá trình ở giai đoạn này xảy ra : a. Có khả năng phân huỷ một phần C3S ở nhiệt độ < 12000C. C3S → C2S + CaOtd Nhưng do làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt độ 12500C và do C3S tạo dung dịch rắn với các ôxít khác lên bền và ít bị phân huỷ. b. Pha thuỷ tinh hình thành có các ôxít tự do MgO, CaO phân tán trong pha thuỷ tinh. c. Kết tinh và phát triển C3S, tái kết tinh C2S, C4AF kết tinh từ C3S từ pha lỏng thuỷ tinh. GĐ8 – Làm lạnh từ 11000C xuống 800C. Có các quá trình chủ yếu sau xảy ra : - Kết tinh C3S và tái kết tinh C2S. - Biến đổi thù hình của C2S đặc biệt phải làm lạnh nhanh trong khoảng nhiệt độ 6750C vì : βC2S ↔ γC2S Tránh hiện tượng biến đổi βC2S sang γC2S. Duy trì được hàm lượng βC2S có tính kết dính và đóng rắn tạo cường độ cho đá xi măng. 1.6. Quá trình gia công và bảo quản clinke xi măng : a. Gia công clinke xi măng : * ủ clinke : Nhiệt độ clinke ra khỏi máy làm lạnh khoảng 100 – 1500C không thể đưa vào máy nghiền ngay được vì : Nhiệt độ cao thạch cao sẽ bị mất nước biến thành thạch cao khan CaSO4.2H2O CaSO4.0,5H2O + 1,5H2O gây nên hiện tượng ninh kết giả. Trong clinke còn có hiện tượng CaO tự do và MgO tự do sẽ gây ra tác hại không ổn định thể tích xi măng, hay sinh nứt nở cấu kiện xây dựng. Hơn nữa, lúc nghiền sự va đập cơ năng biến thành nhiệt năng làm cho máy nóng, giảm tuổi thọ máy nghiền. Do đó, clinke ra lò bắt buộc phải ủ trong silô từ 7 – 15 ngày nhằm mục đích : + Để clinke hút ẩm không khí làm cho CaO → Ca(OH)2 nở thể tích phát sinh vết nứt rạn trong clinke. Vết nứt càng sâu, ứng suất nội trong viên clinke càng lớn dẫn đến clinke dòn dễ nghiền đập. Năng suất máy nghiền tăng, hao mòn tấm lót, bi đạn ít. + Tiếp tục làm lạnh clinke xuống gần nhiệt độ thường trước khi nghiền. + Clinke dòn, dễ nghiền hơn. * Nghiền clinke xi măng : Để nghiền xi măng các loại người ta thường dùng máy nghiền bi nhiều ngăn hoặc nghiền đứng chu trình kín có hệ thống phân ly trung gian thu hồi sản phẩm nghiền mịn, tránh hiện tượng bột xi măng đã đạt độ mịn yêu cầu còn bị nghiền lại làm giảm làm giảm khả năng nghiền của bi đạn. Trong quá trình nghiền đập, cơ năng biến thành nhiệt năng. Nhiệt độ xi măng thành phẩm phải được khống chế trong khoảng 1100 – 1250C đảm bảo không làm mất tác dụng của thạch cao, không xảy ra sự vón két khô trong máy nghiền, ảnh hưởng đến năng suất máy nghiền. Một trong những biện pháp tích cực là bơm làm mát bên trong máy nghiền. Việc bơm nước có thể thực hiện ở 2 đầu máy nghiền. Bản chất các khoáng clinke ảnh hưởng tới năng suất nghiền : + Độ cứng lớn nhất khả năng nghiền kém nhất là C2S sau đó là C4AF. Dễ nghiền nhất là khoáng C3S độ nghiền trung bình là khoáng C3A. Tuỳ loại nguyên liệu, chế độ nung, phụ gia khoáng hoá, sự biến đổi thù hình của khoáng C2S trong clinke làm độ giòn, độ cứng clinke hoàn toàn khác nhau. Clinke nhiều khoáng Alít nghiền dễ hơn khoáng Bêlít có nghĩa hệ số bão hoà vôi LSF tăng thì clinke dễ nghiền. + Nếu môđul nhôm cao hơn 1,5 tạo nên clinke rất xít đặc và có độ cứng rất lớn do đó rất khó nghiền. b. Bảo quản clinke xi măng : Clinke ra lò phải được đưa vào silô chứa để ủ và bảo quản. Việc bảo quản này có ảnh hưởng tốt đến chất lượng xi măng và năng suất máy nghiền xi măng. Clinke để lâu ngoài trời, chất lượng sẽ bị suy giảm đáng kể vì nước mưa rửa trôi các khoáng của clinke theo nước, các hạt clinke nhỏ và bề mặt các viên clinke lớn tiếp xúc với nước và không khí ẩm đóng rắn sơ bộ. Khi đóng rắn sơ bộ thành những tảng khối rắn chắc sẽ gây khó khăn lớn cho công việc vận chuyển và bốc xúc. Do đó, khi lưu clinke ngoài trời cần che đậy cẩn thận. Trước khi đưa vào nghiền phải kiểm tra chất lượng. Khi nghiền clinke để lâu ngoài trời, năng suất máy nghiền thấp vì: - Kích thước hạt vào nghiền lớn - Độ ẩm clinke cao, độ linh động của vật liệu kém dẫn đến bết ướt. Sản phẩm nghiền mịn bị lỏi Blaine cao và độ sót sàng cao. 1.7. Quá trình đóng rắn và hyđrát hoá của xi măng : Quá trình hoá học gồm hai giai đoạn : GĐ1 – Xi măng tác dụng với nước cho các sản phẩm của phản ứng thuỷ phân hoặc hyđrát hoá. GĐ2 – Gồm các phản ứng thứ cấp, các sản phẩm của phản ứng sơ cấp tác dụng tương hỗ nhau hoặc tác dụng với các phần hoạt tính của phụ gia tạo các khoáng mới, làm tăng cường độ đá của xi măng. * Xét khoáng C3S (Alít): Cho phản ứng thuỷ phân tuỳ hàm lượng vôi trong pha lỏng : Nồng độ vôi CaO < 0,08g/l. C3S + H2O → 3Ca(OH)2 + SiO2.nH2O Nồng độ vôi CaO = 0,08g/l. 2C3S + H2O → 2CSH(B) + Ca(OH)2 Nồng độ vôi CaO = 1,1g/l. 2C3S + H2O → C2SH2 + Ca(OH)2 Trong điều kiện thực tế thì C3S phản ứng qua các giai đoạn sau: C3S → C2SH2 + Ca(OH)2 ↓ CSH(B) Trong đó : C2SH2 là viết tắt của công thức sau : xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 1,7 – 2,0 y = 2,0 – 4,0 CSH(B) là viết tắt của công thức sau : xCa(OH)2.SiO2.yH2O với x = 0,8 – 1,5 y = 0,5 – 2,5 * Xét khoáng C2S (Bêlít): Bêlít là khoáng chủ yếu thuỷ hoá khi hyđrát hoá C2S sẽ thuỷ phân nếu nhiều nước và lắc liên tục để phương trình phản ứng C2S + nH2O → 2Ca(OH)2 + SiO2.(n - 2)H2O Nhưng trong điều kiện thực tế thì C2S không thuỷ phân mà chỉ tạo ra các gen C2SH2, CSH(B), không tạo ra Ca(OH)2. C2S + nH2O → C2SH2 → CSH(B) Các hyđrô silicatcanxi CSH(B) là chất chủ yếu tạo lên tính kết dính đảm bảo cho đá xi măng phát triển cường độ và bền vững. * Xét khoáng C3A, C4AF(Alumilatcanxi, Alumoferitcanxi): Khoáng C3A tác dụng rất nhanh với H2O tạo pha trung gian là C4AHx với (x = 13 - 19). Sản phẩm cuối cùng là C3AH6. Phương trình phản ứng hyđrat hoá của khoáng C3A, C4AF : 4C3A + 45/2H2O → 3C4AH14 + AH3 AH3 + 3CH C3AH6 C4AF C3AH6 + CaO.Fe2O3.H2O CaO.Fe2O3.H2O + 2Ca(OH)2 + xH2O → C3FH6 Do cấu trúc của tinh thể C3A là xốp và rất hoạt tính nên khoáng C3A tác dụng rất nhanh với nước do đó hồ xi măng sẽ nhanh chóng liên kết và đóng rắn và gây khó khăn cho việc thi công trong sản xuất thực tế. Để khắc phục người ta dùng thạch cao để điều chỉnh thời gian của hyđrat hoá C3A. Khi C3A hyđrat hoá xung quanh hạt C3A có nhiều iôn Al3+ Khi hoà tan vào nước thì xung quanh hạt thạch cao có nhiều iôn SO42- . Thạch cao sẽ tác dụng với C3A, H2O tạo ra các khoáng sau : + Hyđro trisunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học là C3A.3CaSO4.3H2O + Hyđro monosunfo Aluminat Canxi : Công thức hoá học là C3A.CaSO4.12H2O Trên bề mặt xung quanh hạt C3A do bão hoà iôn Al3+ và ít iôn SO42- khuyếch tán từ thạch cao sang và hình thành khoáng monosunfo Aluminat cấu trúc hình vẩy tấm, lớp cấu trúc này tạo màng sản phẩm. Màng sản phẩm này có chức năng hạn chế iôn Al3+ từ hạt C3A khuyếch tán ra bề mặt. Trên bề mặt xung quanh hạt thạch cao thì nồng độ Al3+ khuyếch tán từ C3A sang là ít do vậy nó bão hoà iôn SO42- tạo nên sản phẩm trisunfo Aluminat. Khoáng này cấu trúc hình kim rối nội và xốp do đó cho phép SO42- khuyếch tán dễ dàng hơn và khuyếch tán qua bề mặt hạt C3A. Khi xung quanh hạt C3A bão hoà SO42- thì khoáng hyđro trisunfo Aluminat Canxi lại hình thành và cho phép Al3+ khuyếch tán ra. Nhưng do quá trình khuyếch tán Al3+ ra bề mặt qua cấu trúc xốp đó nhanh hơn quá trình khuyếch tán SO42- từ hạt thạch cao sang do đó khoáng Hyđro trisunfo Aluminat Canxi lại hình thành tạo màng sản phẩm bao bọc hạt C3A và hạn chế làm chậm sự hyđrat hoá của C3A. Nếu thiếu thạch cao thì không điều chỉnh được thời gian đông kết. Còn nếu thừa thạch cao thì tác dụng ngược lại. Do vậy, lượng thạch cao cho vào xi măng phải vừa đủ và hợp lý, lượng từ (3 – 5%) là phù hợp. * Xét sụ hyđrat hoá của pha thuỷ tinh : Khi hyđrat hoá với nước, kiềm tan và đi vào pha lỏng để lại các gốc khoáng và chúng phản ứng, hyđrat hoá như các khoáng chính C3A, C4AF, C3S. 1.8. Một số tính chất của xi măng : 1.8.1 - Độ mịn. 1.8.2 - Khối lượng thể tích. 1.8.3 - Trọng lượng riêng (khối lượng riêng). 1.8.4 - Sự giảm cường độ khi bảo quản (độ giảm mác lúc lưu kho). 1.8.5 – Lượng nước tiêu chuẩn (độ dẻo tiêu chuẩn). 1.8.6 – Thời gian đông kết. 1.8.7 – Tính chịu lửa. 1.8.8 – Mác của xi măng. 1.8.9 - Độ ổn định thể tích. 1.9. Các loại phụ gia đưa vào nghiền xi măng : – Phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết của xi măng. – Phụ gia trợ nghiền. – Phụ gia thuỷ hoạt tính. – Phụ gia đầy (phụ gia lười). – Phụ gia bảo quản. Đ2. Quy trình sản xuất xi măng tại công ty xi măng Hoàng thạch Quá trình sản xuất xi măng có các trình tự thao tác công nghệ sau : Khai thác nguyên liệu. Nghiền liệu. Đồng nhất liệu. Nung luyện thành clinke. Nghiền clinke với phụ gia. Đóng bao. Dưới đây là sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng Pooclăng và xi măng Pooclăng hỗn hợp tại Công ty xi măng Hoàng Thạch : Đỏ sột Đập bỳa Cỏn trục Đỏ vụi Đập bỳa Kho đồng nhất sơ bộ Silớc điều chỉnh Sấy-nghiền liệu Cấp quặng sắt-bụxit Kho Quặng sắt Bụxit Phụ gia Thạch cao Than Đồng nhất Cấp liệu lũ Lũ quay Sấy-nghiền than Than mịn Hõm sấy dầu Bể dầu Sà lan dầu Silụ chứa clinke Nghiền xi măng Silụ xi măng Đúng bao Đường bộ Đường thuỷ Đường sắt Kột phụ gia Kột thạch cao Nhà máy xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền : dây chuyền I (HT I) và dây chuyền II (HT II). Hai dây chuyền hoạt động song song với nhau. Do dây chuyền II đi vào hoạt động muộn hơn so với dây chuyền I nên công nghệ và thiết bị tiên tiến hơn dây chuyền I. Vì vậy trong đồ án này chủ yếu trình bày công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng dây chuyền II. Nhà máy xi măng Hoàng Thạch bao gồm 4 phân xưởng tương ứng với trình tự thao công nghệ sản xuất xi măng, đó là các phân xưởng : - Phân xưởng nguyên liệu. - Phân xưởng lò nung. - Phân xưởng xi măng. - Phân xưởng đóng bao. 2.1. Phân xưởng nguyên liệu : Khái quát về công nghệ : Phân xưởng nguyên liệu bao gồm từ các máy gia công nguyên liệu thô đến gia công nguyên liệu tinh và đồng nhất tinh bột liệu. Gồm các máy đập búa gia công đá vôi, máy đập búa gia công đá sét, máy gia công phụ gia cho nguyên liệu cho đến các kho đồng nhất sơ bộ. Công đoạn gia công nguyên liệu tinh gồm các máy nghiền bi, bột liệu sau máy nghiền bi được đưa vào các xilô đồng nhất của hai dây chuyền, là các xilô F-F (dây chuyền I) và xilô CF (dây chuyền II). a. Dây chuyền II : Đá vôi được khai thác bằng cách khoan nổ mìn cắt tầng. Đá vôi sau công đoạn nổ mìn được gia công đập sơ bộ với những hòn có kích thước lớn hơn 1500 mm, sau đó được xúc lên xe tải tự đổ R32 rồi vận chuyển về phễu cấp liệu cho máy búa A2M01 (EV 200*300 thuộc công trình 11 cho dây chuyền II) qua băng xích J10. Năng suất máy búa EV 200*300 là 1000 (t/h), công suất máy búa là 1200 (KW). Kích thước vật liệu đá vôi vào máy đập búa ≤ 1200 (mm), vật liệu sau máy búa có kích thước ≥ 25 (mm) không quá 5%. Vật liệu đạt kích thước lọt qua ghi ra liệu đi xuống các băng tải vận chuyển gồm các băng (A2J12, A2U1) tới van chia U11 (có thể cấp một phần cho dây chuyền I). Vật liệu từ van chia U11 được chuyển tiếp vào các băng tải (U12, U02), băng tải A2J01 đưa vào rải luống trong kho đồng nhất sơ bộ 15A2, đá vôi được rải theo phương pháp rải luống và rải thành hai đống (A, B), thể tích mỗi đống 10600 (m3). Mỗi đống có số lượng là 24 luống, số lớp là 8 lớp. Đá vôi sau khi được rải để đồng nhất sơ bộ thì được gầu xúc R2L03 lấy liệu theo mặt vát nghiêng tự nhiên của đống định lượng bởi cân điện tử và đổ vào băng tải hỗn hợp R2J07. Đá sét được khai thác bằng phương pháp khoan nổ mìn, ủi, gạt, xúc lên thiết bị vận chuyển tự đổ R32, Euclit, vận chuyển về phễu cấp liệu cho máy đập búa hai trục C1M01 qua băng tải xích J01 thuộc công trình 13. Máy búa có công suất là 110 (KW), năng suất máy búa là 210 (t/h). Kích thước đá sét vào máy đập búa ≤ 800 (mm) xuống băng tải xích, vật liệu đạt kích thước đi qua ghi sàng sau máy đập búa có kích thước 75 (mm). Sau đó vật liệu chuyển xuống băng tải J02 tới các băng tiếp theo gồm (J03, J04) đi vào máy cán hai trục M02. Máy cán hai trục gồm 2 rulô cán hình trụ có vấu với năng suất máy cán là 210 (t/h). Kích thước vật liệu vào là kích thước liệu sau máy búa hai trục C1M01, kích thước liệu ra là 25 (mm), với lượng lớn hơn không quá 5%. Vật liệu sau máy cán hai trục đi vào các băng tải vận chuyển gồm (J05, J06, J07). Tại băng tải J06 có hai cửa đổ, một đi vào dây chuyền I, một đi vào dây chuyền II. Liệu từ cửa đổ tới dây chuyền II đi vào băng tải R2U01 và tới băng tải J01 vào rải luống đồng nhất sơ bộ. Đá sét được rải thành hai đống (A, B), thể tích mỗi đống là 4700 (m3), số luống là 24, số lớp là 18. Đá vôi và đát sét sau khi được đồng nhất sơ bộ thì được định lượng cấp vào máy nghiền tinh bột liệu. Để đảm bảo chất lượng clinke, ta phải kiểm soát theo đúng mô đun, hệ số đã xác định. Do đó ngoài đá vôi và đất sét còn có các nguyên liệu điều chỉnh lần lượt là quặng sắt (giàu hàm lượng ôxít Fe2O3) và bauxit (giàu hàm lượng Al2O3). Quặng sắt và bauxit được nhập về qua cảng thuộc công trình 23, được vận chuyển và rải đống trong kho 26. Quặng sắt và bauxit lần lượt được chuyển vào phễu cấp liệu để đi xuống các băng tải J01, J02, tại băng tải J02 có cửa đổ đi vào băng tải R2U15 và băng hai chiều R2U16 tới các két chứa (R2L01, R2L02) để cấp liệu cho máy nghiền. Quặng sắt và bauxit từ hai két chứa riêng biệt được định lượng bằng 2 cân đôsimat A01, B01 rồi tháo xuống băng tải cao su là R2U18 và R2U17 đổ vào băng tải hỗn hợp R2J08. Hỗn hợp vật liệu từ băng R2J08 đi vào băng tải R2J09 cấp liệu đi vào máy nghiền R2M01. Liệu từ đầu ra của máy nghiền bao gồm hỗn hợp liệu mịn và liệu còn thô cùng với khí sau sấy. Hỗn hợp liệu mịn và khí sau sấy đi trực tiếp lên phân ly SEPAX – S01, hỗn hợp liệu mịn và thô hơn được đi xuống máng khí động R2M22 chuyển vào gầu nâng R2J01 đổ vào máng khí động R2J02 chuyển vào phân ly SEPAX – S01. Phân ly SEPAX – S01 có chức năng tách ra hạt mịn để thu hồi , hạt thô hồi lưu lại máy nghiền. Hạt thô hồi lưu lại máy nghiền qua van nón và máng khí động J04 xuống cân điện tử xác định lượng liệu hồi lưu. Hạt mịn cùng với khí đi vào 2 cyclone lắng R2S15 và R2S17, tại đây liệu mịn lắng xuống vào hai van xoáy S16, S18 xuống máng khí động R2U01, van chia R2U06 vào một trong hai gầu nâng R2A20 hoặc WB20. Liệu mịn đổ vào chân gầu nâng R2A20 thì tiếp tục được đi xuống máng khí động R2A21 vào xilô đồng nhất tinh bột liệu (xilô CF – H01). Liệu đổ vào chân gầu W2B20 đi lên và đổ vào máng R2A20 tới van cắt dòng W2A24 đổ xuống máng R2A21 để đi vào xilô đồng nhất tinh bột liệu CF – H01. Tại xilô CF – H01 bột liệu được đồng nhất và tháo liệu liên tục tại nhiều điểm, nhiều lớp khác nhau trong thể tích toàn xilô. Với chu trình tháo tự động qua 42 điểm trong 7 cửa của 3 nhóm. Nhóm 1 gồm các cửa (A, B), nhóm 2 gồm các cửa (C, G), nhóm 3 gồm các cửa (E, D, F). Chu kỳ tháo mỗi điểm của các nhóm 1 và 2 là 60 giây còn các điểm thuộc nhóm 3 là 45 giây. Liệu được tháo xuống hộp gom H23, tại đây được cấp một phần cho dây chuyền I qua két cân W2A11 cấp liệu lò I. Phần chủ yếu cấp liệu cho lò II qua két cân W2A01, máng W2A06 và một trong 2 gầu nâng W2A20, W2B20. Khí thải đã tách bụi mịn tại 2 cyclone lắng (S15, S17) được hút bởi quạt S20 có công suất 1800 (KW) qua van điều chỉnh gió R2R01. Khí thải từ quạt S20 một phần hồi lưu trở lại phân ly R2S01 qua van điều chỉnh R2R02, phần còn lại được đẩy vào lọc bụi điện J2P21 qua van J10 cùng với khí thải của lò II. Khí sạch sau lọc bụi điện được hút bởi quạt P27 qua van tấm P26 đẩy vào ống khói đi ra ngoài. b. Thành phần hoá và hệ số, môđul của bột chế tạo và bột nạp vào lò : + Bột liệu chế tạo : Thành phần SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO Độ ẩm (W) Sót sàng 0,09% Thông số Hệ số, môđul : LSF = SIM = ALM = + Bột liệu nạp lò : Có hệ số, môđul như sau : LSF = SIM = ALM = 2.2. Phân xưởng lò nung : (xem chương 2). 2.3. Phân xưởng xi măng : Clinke, thạch cao, phụ gia qua hệ thống băng tải, gầu nâng, cân đôsimat được vận chuyển tới máy nghiền làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân ly và làm mát trực tiếp bằng nước đặt ở 2 đầu máy nghiền, khi đó hạt thô mất động năng quay trở lại máy nghiền, hạt mịn được đưa lên cyclone lắng thu hồi hạt mịn, qua hệ thống băng tải đưa vào két chứa, một phần xi măng được mang đi xuất rời, một phần đưa sang phân xưởng đóng bao. Dây chuyền II : Clinke được gầu nâng W2J27 và băng tải xích W2J14 vận chuyển vào két chứa Z2L06 có cân đôsimat cùng với thạch cao, phụ gia được lấy từ kho 26 qua hệ thống băng tải Z2U22 vào 2 két chứa Z2L07 và Z2L08 có cân đôsimat định lượng tự động cấp liệu vào máy nghiền và tỷ lệ đạt % của clinke, thạch cao, và phụ gia. Máy nghiền xi măng trong dây chuyền II là máy nghiền loại TUMS có kích thước Φ 5.9*16 m làm việc theo chu trình kín (có phân ly trung gian kiểu Sepax 425M- 22), có hệ thống phun nước làm mát đặt ở 2 đầu máy nghiền, máy nghiền có năng suất thiết kế là 200 (t/h), công suất động cơ 680 KW. Bột liệu ra khỏi máy nghiền qua hệ thống máng khí động Z2M22, gầu nâng Z2J01 đưa vào hệ thống phân ly Sepax, ở đây hạt thô mất động năng rơi xuống máng khí động Z2J08 quay trở lại máy nghiền, hạt mịn thổi lên 4 cyclone lắng Z2S15, S17, S19, S21 rồi lắng xuống máng khí động, qua hệ thống vít tải Z2U01, U02, U03, U06, U07, U08, qua hệ thống máng khí động U10, U14 đưa vào 5 silô chứa P1L01, L02, L03, L04, L05 để chờ đóng bao hoặc xuất xi măng rời. 2.4. Phân xưởng đóng bao : Tổng quan về quy trình công nghệ xuởng đóng bao : Sơ đồ công nghệ dây chuyền Hoàng Thạch I: Xi măng thu hồi Băng tải xuất xi măng Máy đóng bao Két chứa Sàng quay Xi lô chứa xi măng Máng khí động Vít tải Gầu nâng Vít tải Dây chuyền đóng bao Hoàng Thạch I có dây chuyền cấp liệu hoàn toàn như nhau, trên đây chỉ là sơ đồ chung cho một dây chuyền. Xi măng chứa trong silô (1, 2, 3) được tháo qua 8 cửa tháo. Nguyên tắc tháo là dùng khí nén sục vào đáy silô, giả hoá lỏng xi măng, xi măng được chuyển qua các kênh máng khí động vào vít vận chuyển. Điều chỉnh xi măng ra bằng cách điều chỉnh lượng khí nén sục vào hoặc bằng van chặn cơ khí. Xi măng được vít tải chuyển đến gầu nâng, gầu nâng vận chuyển xi măng lên cao theo phương thẳng đứng, xi măng được đổ vào sàng thùng quay tại đây thực hiện việc loại bỏ các tạp chất có kích thước lớn hơn 10 x 20, những hạt đạt tiêu chuẩn được đưa vào két chứa đế cấp liệu cho máy đóng bao nhờ một hệ thống van cấp liệu cho máy đóng bao. Sau khi đóng bao xong các bao xi măng được vận chuyển nhờ hệ thống băng tải vận chuyển đi xuất xi măng. Lượng xi măng thu hồi từ bunker máy đóng bao qua một ống dẫn thẳng đứng xuống vít thu hồi trở lại gầu nâng. Dây chuyền đóng bao Hoàng Thạch II có sơ đồ giống như Hoàng Thạch I chỉ khác là xi măng tháo từ silô xuống máng khí động được vận chuyển trực tiếp tới gầu nâng không nhờ vít tải như Hoàng Thạch I. Gầu nâng ở Hoàng Thạch II sử dụng gầu băng tải còn ở Hoàng Thạch I sử dụng gầu xích. Một điểm khác biệt nữa trên sơ đồ dây chuyền là Hoàng Thạch II sử dụng sàng rung để loại bỏ tạp chất thay vì sử dụng sàng quay như sơ đồ đóng bao Hoàng Thạch I. Xi măng của dây chuyền I được chứa vào 3 silô 1 ,2 ,3 (P1L01, P1L02, P1L03) còn dây chuyền II được chứa vào các silô 4 ,5 (P1L04, P1L05). Dây chuyền đóng bao 1 có sáu máy đóng bao Fluxo-RU12 N01, N02, N03, N04, N05, N06 được cấp liệu từ 3 silô 1, 2, 3, mỗi ca chỉ có 2 máy đóng bao làm việc. Xi măng từ các máy này được cấp cho cả đường bộ và đường thuỷ. Dây chuyền đóng bao 2 chỉ có 2 máy đóng bao VENTOMATIC P2N01 và P2N02 lấy từ hai silô 4, 5 chỉ dùng để xuất đường thuỷ. Ngoài xuất xi măn._.g đóng bao còn xuất cả xi măng rời. Tuyến xuất xi măng rời cho ôtô : xi măng được tháo từ silô N03 qua hệ thống kênh máng khí động đổ vào két chứa P1L06 chuẩn bị cho việc xuất xi măng bột. Tháo xi măng ra khỏi két chứa P1L06 thông qua van chặn được đưa vào ống khí động P1C05 vào ống trút P1C06 xuất cho ôtô. Tuyến xuất xi măng rời cho đường thuỷ : xi măng được lấy từ hai nguồn Từ két chứa P1L06 qua ống P1B07 đổ vào vít tải P1U02. Từ các silô P1P04, P1L05 tháo qua các cửa tháo liệu vào vít tải hai chiều P1U01 sau đó đổ vào vít tải P1U02 tới máng tải cao su được vận chuyển ra cảng thuỷ. Đ3. Giới thiệu công nghệ và thiết bị sản xuất xi măng của nhà máy xi măng Hoàng Thạch Công ty xi măng Hoàng Thạch là một đơn vị thành viên của tổng công ty xi măng Việt Nam, nằm tại địa bàn xã Minh Tân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương, cách thủ đô Hà Nội 100km. Công ty xi măng Hoàng Thạch có 2 dây chuyền sản xuất theo phương pháp khô với tổng công suất 2,3 triệu tấn xi măng/năm. + Dây chuyền 1 công suất 1,1 triệu tấn/năm. Hoạt động từ tháng 11/1983. + Dây chuyền 2 công suất 1,2 triệu tấn/năm. Hoạt động từ tháng 5/1996. Với công nghệ và thiết bị tiên tiến vào loại nhất thế giới của hãng F.L.Smidth (Đan Mạch). Cả hai dây chuyền sản xuất được tự động hoá và tin học ở mức cao từ khâu phối liệu, nung luyện clinke đến nghiền và đóng bao xi măng thông qua chương trình được lập ở trung tâm xử lý vi tính và điều hành ở hai phòng điều khiển trung tâm. Nhờ vậy, sản phẩm xi măng Hoàng Thạch luôn ổn định với chất lượng cao, được khách hàng tín nhiệm. Ngoài các chủng loại xi măng pooc-lăng truyền thống như PC30, PC40, công ty còn sản suất các chủng loại xi măng đặc biệt nhữ xi măng bền sunfat, xi măng dùng cho các giếng khoan sâu và trung bình… Dây chuyền 1 công suất thiết kế 1,1 triệu tấn clinke/năm, lò quay với hệ thống sấy sơ bộ 4 tầng cyclone trao đổi nhiệt. Thiết bị hiện đại của hãng F.L.Smidth (Đan Mạch), sau hơn 10 năm sản xuất vẫn hoạt động ổn định, đạt công suất thiết kế. Dây chuyền 2 bắt đầu hoạt động từ tháng 5/1996, thiết bị vào loại tiên tiến nhất thế giới của hãng F.L.Smidth (Đan Mạch), công suất thiết kế 1,2 triệu tấn clinke /năm. Lò quay có hệ thống sấy sơ bộ với 1 dẫy 5 tầng cyclone trao đổi nhiệt, có thiết bị canxi hoá trước khi nung. Với nguồn nguyên liệu dồi dào : trữ lượng đá vôi gần 150 triệu tấn, trữ lượng đá sét hơn 36 triệu tấn, đủ cung cấp cho nhà máy sản suất trong vòng 100 năm. Chất lượng đá tốt, ít tạp chất, hàm lượng CaCO3 >92%, MgO < 3%, đảm bảo các yêu cầu cho sản xuất xi măng. Đá vôi được khai thác bằng phương pháp cắt tầng, khoan và nổ mìn khối lớn. Xe vận tải chuyển về máy đập đá gia công thành đá dăm cỡ 25x25 và được chuyển vào kho nguyên liệu bằng hệ thống băng tải. Công suất máy đập đá 1500 tấn/h. Ngành khai thác mỏ được trang bị các loại máy khoan, máy xúc, máy ủi, xe vận tải loại lớn và hiện đại của Thụy Điển, Nhật Bản, đủ năng lực phục vụ sản xuất cho cả 2 dây chuyền. Kho nguyên liệu dây chuyền 2 có sức chứa : Đá vôi : 10600 m3x2 đống Đá sét : 4700 m3x2 đống Các loại nguyên liệu đá vôi, đá sét được đồng nhất sơ bộ tại kho này. Máy sấy nghiền liên hợp chu trình kín với hệ thống thiết bị phân ly có hiệu suất cao, hệ thống lọc bụi điện, phối liệu luôn được điều chỉnh đạt yêu cầu về chất lượng, độ mịn và độ đồng nhất. Máy nghiền nguyên liệu dây chuyền 2 có công suất 300 tấn/h. Máy nghiền than trục đứng của dây chuyền 2 công suất 40 tấn/h, cho phép nghiền than có độ ẩm đến 20%, tiết kiệm 10% điện năng. Lò nung dây chuyền 1 với hệ thống sấy sơ bộ 4 tầng cyclone trao đổi nhiệt. Lò quay có đường kính 5,5m, dài 89m, hệ thống làm lạnh kiểu UNAX, công suất 3100 tấn/24h. Nhiên liệu nung bằng than cám kết hợp phun dầu MFO. Lò nung dây chuyền 2 : + Lò quay đường kính 4,15m, dài 71m, hệ thống làm lạnh kiểu ghi. + Nhiên liệu nung bằng than cám nghiền mịn, có hệ thống SCANNER giám sát nhiệt độ vỏ lò. Cả hai dây chuyền 1 và 2 đều có hệ thống lọc bụi tĩnh điện, hàm lượng bụi khi vào máy lọc 41g/m3, sau khi lọc chỉ còn 225mg/m3 khí (dây chuyên 1) và 100mg/m3 khí (dây chuyền 2), đảm bảo vệ sinh môi trường. Phòng điều khiển trung được trang bị thiết bị đo, hệ thống màn hình màu công nghiệp và hệ thống vi tính, hệ thống liên lạc vô tuyến, hữu tuyến giám sát và điều hành chặt chẽ các thông số và hoạt động của thiết bị từ khâu đầu đến khâu cuối. Trung tâm xử lý vi tính với hệ thống máy tính điện tử hiện đại làm nhiệm vụ lập chương trình và xử lý các thông số kỹ thuật giúp cho việc vận hành thiết bị chính xác, đạt năng suất cao. Máy nghiền xi măng hoạt động theo chu trình kín với thiết bị phân ly hiệu suất cao và hệ thống lọc bụi tĩnh điện, sản phẩm luôn đảm bảo độ mịn. Máy nghiền xi măng dây chuyền 1 công suất 176 tấn/h. Máy nghiền xi măng dây chuyền 2 công suất 200 tấn/h. Hệ thống silô chứa xi măng bột gồm 5 silô cao 42,5m, đường kính 16m, sức chứa 39500 tấn. Tám máy đóng bao loại 12 vòi, công suất mỗi máy 90 tấn/h, đảm bảo đóng bao đủ trọng lượng 50kg ± 1. Xi măng đóng bao được chuyển và xuất xuống các phương tiện đường thuỷ, đường bộ, đường sắt bằng hệ thống băng tải. Cảng xuất xi măng đường thuỷ, xà lan 300 tấn vào nhận hàng thuận tiện. Xưởng sản xuất vỏ bao công suất 40 triệu chiếc/năm, thiết bị may bao của Nhật. Phòng kiểm tra chất lượng sản phẩm (KCS) được trang bị các phương tiện kiểm nghiệm và đo lường hiện đại nhất, quản lý chặt chẽ chất lượng từ khâu nguyên liệu, bán thành phẩm clinke đến xi măng xuất xưởng. Nhờ vậy sản phẩm luôn ổn định về chất lượng, đạt các tiêu chuẩn quốc tế. Từ năm 1983 đến nay, xi măng Hoàng Thạch mang nhãn hiệu “con sư tử” đã góp phần xây dựng nhiều công trình trọng điểm của Nhà nước như cầu Thăng Long, thuỷ điện Hoà Bình, Bảo tàng Hồ Chí Minh… Chương 2 : Hệ thống lò nung clinke dây chuyền HT II 1 - Khái quát về công nghệ: a. Các quá trình hoá lý và phản ứng hoá học xảy ra trong quá trình tạo clinke xi măng pooclăng : Nhiệt độ (0C) Các quá trình hoá lý Các phản ứng hoá học (1)< 100 Sấy, loại nước tự do H2O(l) → H2O(g) (2)100 - 400 Loại nước hấp phụ (3)400 - 750 Phân huỷ đất sét với sự hình thành metacaolinit Al4(OH)8Si4O10 → 2(Al2O3.2SiO2) + 4H2O (4)600 - 900 Phân huỷ metacaolinit thành hỗn hợp ôxít phản ứng tự do Al2O3.2SiO2 → Al2O3 + 2SiO2 (5)600 - 1000 Phân huỷ đá vôi và sự hình thành CS và CA CaCO3 → CaO + CO2 3CaO+2SiO2+Al2O3 → 2(CaO.SiO2)+CaO.Al2O3 (6)800 - 1300 Liên kết của vôi tự do và CS, CA với sự hình thành C2S, C3A và C4AF CaO.SiO2 + CaO → 2CaO.SiO2 2CaO + SiO2 → 2CaO.SiO2 CaO.Al2O3 + 2CaO → 3CaO.Al2O3 CaO.Al2O3+3CaO+ Fe2O3 → 4CaO.Al2O3.Fe2O3 (7)1250-1450 Liên kết đá vôi 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2 b. Yêu cầu kỹ thuật đối với clinke xi măng pooclăng sản xuất tại Công ty xi măng Hoàng Thạch : (TC 03-2003) Các chỉ tiêu Giá trị CaO tự do, %, max 1,5 CaO, % 58 – 67 SiO2, % 18 – 26 Al2O3, % 3 – 8 Fe2O3, % 2 – 5 MgO, %, max 5 Hệ số bão hoà vôi LSF 88 – 100 Mô đun silíc SIM 2 – 2,6 Mô đun nhôm ALM 0,7 – 2 Hệ thống lò nung dây chuyền II: Lò II là hệ thống lò quay phương pháp khô nhưng sử dụng tháp trao đổi nhiệt 1 nhánh 5 tầng cyclone sử dụng calciner tiền nung và giàn ghi làm lạnh clinke COOLAX COOLER. Đó là 2 điểm khác biệt cơ bản của hệ thống lò II so với lò I. Bột phối liệu được tháo từ đáy silô đồng nhất tinh CF xuống két cân W2A01, nhờ vít tải W2A06 đưa tới chân 1 trong 2 gầu nâng W2A20, W2B20 (1 chiếc dự phòng) rồi đưa lên máng khí động W2A21, qua van tiếp liệu cánh khế W2A26 xuống van đối trọng W2A27 để đổ vào đoạn ống cong giữa cyclone tầng 4 (W2A52) và cyclone tầng 5 (W2A51). Tại đây bột liệu gặp dòng khí nóng đi từ ống đứng của W2A52 thổi lên cuốn vào cyclone W2A51 theo phương tiếp tuyến với thành cyclone. Bột liệu được lắng xuống đáy rồi qua van đối trọng chảy xuống đoạn ống cong giữa cyclone tầng 3 (W2A53) và cyclone tầng 4. Quá trình trao đổi nhiệt và phân ly tương tự như vậy tiếp tục diễn ra ở các tầng cyclone tiếp theo. Sau khi được lắng tại cyclone W2A54, bột liệu qua van chia liệu W2A71, khoảng 40% bột liệu đưa xuống buồng khói để đưa lên cyclone W2A55, khoảng 60% sẽ qua van chia liệu W2A73 để cấp vào 2 tầng của calciner W2A56 (tỷ lệ chia dao động : tầng trên/tầng dưới ≈ 30/70) để thực hiện quá trình canxi hoá. Khí cung cấp cho quá trình cháy trong calciner là gió nóng được thu hồi từ giàn ghi làm lạnh clinke COOLAX COOLER qua ống gió 3. Bột phối liệu từ calciner được hút sang W2A55 qua van đối trọng rồi vào lò quay W2W01. Khí nóng lẫn bột liệu mịn chưa phân ly hết trong W2A51 đi ra qua ống đứng dưới sức hút của quạt hút đầu lò J2J15 để vào tháp làm lạnh J2K11 (một phần sang máy nghiền nguyên liệu), vào lọc bụi điện đầu lò J2P21 lắng nốt bột liệu. Khí thải sau lọc bụi điện được quạt J2P27 hút để thải ra ngoài trời qua ống khói đầu lò. Sau khi ra khỏi lò quay, clinke đổ xuống giàn ghi W2K01 và được làm lạnh nhanh và làm nguội trước khi vào máy búa W2M01 để đập tới kích thước yêu cầu ( ≤ 25 mm). Gầu xiên W2K08, gầu nâng W2J12, xích cào W2J13 có nhiệm vụ vận chuyển clinke sau khi ra khỏi máy búa để đổ vào silô chứa clinke. Lò II sử dụng tháp trao đổi nhiệt 5 tầng có calciner nên liệu trước khi đưa vào lò quay đã đạt t0 ≈ 885 0C, tức là các quá trình hoá lý từ (1) đến (6) đã được thực hiện (hoàn toàn hoặc phần lớn) ở tháp trao đổi nhiệt. Bởi vậy, trong lò quay chủ yếu thực hiện các quá trình (5), (6), (7). Đó là nguyên nhân chính làm cho lò quay W2W02 có kích thước nhỏ gọn hơn lò quay W1W01. 2 - Các thiết bị chính trong phân xưởng lò nung : Xưởng lò nung gồm các công đoạn : - Công đoạn hút xử lý khí thải - Công đoạn cấp liệu - Công đoạn lò - Công đoạn nghiền than và nồi hơi Với rất nhiều thiết bị, trong đó có các thiết bị đặc trưng quan trọng của phân xưởng như : hệ thống tháp sấy sơ bộ 5 tầng, calciner, lò quay, thiết bị làm lạnh kiểu ghi, vòi đốt, tháp làm lạnh… 2.1 - Cyclone trao đổi nhiệt : Hệ thống cyclone (lắp đặt thành tháp) được sử dụng để sấy tách ẩm và thực hiện một số quá trình hoá lý, hoá học đối với bột phối liệu trước khi cấp vào lò quay nhằm giảm thiểu các bộ phận trong hệ thống lò, từ đó giảm tiêu hao năng lượng (điện năng, nhiệt năng). a. Cấu tạo: Là kiểu cyclone sụt thấp, dây chuyền II sử dụng loại thiết kế mới. b. Nguyên lý hoạt động: Trong tháp trao đổi nhiệt, khí nóng đi và bột phối liệu được vận chuyển ngược chiều nhau. Khí nóng đi từ dưới lên nhờ sức hút của quạt hút đầu lò. Bột phối liệu đi từ trên xuống dưới tác dụng của trọng lực. Quá trình trao đổi nhiệt giữa khí nóng và bột phối liệu bắt đầu khi chúng gặp nhau ở ống đứng của cyclone tầng dưới (ngay sau hộp tán liệu). ống đứng từ tầng cyclone dưới đi vào cyclone tầng trên theo phương tiếp tuyến. Bột phối liệu và khí nóng sẽ chuyển động xoáy theo thành cyclone. Lực ly tâm tách các hạt liệu ra và chúng va chạm với thành cyclone khiến các hạt bị mất dần động năng cho tới khi trọng lượng các hạt thắng được sức hút của quạt hút đầu lò thì hạt bột liệu sẽ rơi xuống đáy hình nón của cyclone. Khí nóng và một phần bột liệu chưa phân ly hết sẽ tiếp tục chuyển động xoáy lên và thoát qua ống lồng ở đỉnh cyclone, theo ống đứng để lên tầng cyclone tiếp theo (hoặc tới tháp làm lạnh…). ống lồng ngăn không cho các hạt bụi thoát qua đỉnh cyclone, tăng hiệu suất phân ly. Bởi vậy, cyclone thực chất vừa là thiết bị trao đổi nhiệt, vừa là thiết bị phân ly rắn – khí. c. Một số đặc tính kỹ thuật và yêu cầu công nghệ của tháp trao đổi nhiệt 5 tầng dây chuyền II: Cyclone W2A51 : - Đường kính : D = 6900 mm - Chiều cao phần trụ : 14267 mm - Công suất phân ly : ≈ 93% 2 - Cyclone W2A52 : - Đường kính : D = 6900 mm - Chiều cao phần trụ : 9305 mm - Công suất phân ly : ≈ 88% 3 - Cyclone W2A53 : - Đường kính : D = 7200 mm - Chiều cao phần trụ : 9725 mm - Công suất phân ly : ≈ 85% 4 - Cyclone W2A54 : - Đường kính : D = 7200 mm - Chiều cao phần trụ : 9725 mm - Công suất phân ly : ≈ 82% 5 - Cyclone W2A55 : - Đường kính : D = 7200 mm - Chiều cao phần trụ : 10352 mm - Công suất phân ly : ≈ 78% Vị trí Định mức (MV) Max I (H1) Max II (H2) Min I (L1) Min II (L2) Điểm đo nhiệt độ (0C) (0C) (0C) (0C) (0C) W2A50T1 440 500 100 W2A52T1 561 825 850 W2A52T2 555 825 850 W2A53T1 686 825 850 W2A53T2 668 825 850 W2A54T1 789 825 850 W2A54T2 772 825 850 W2A55T1 886 925 910 W2A55T2 866 900 775 Điểm đo áp suất (mbar) (mbar) (mbar) (mbar) W2A50P1 61 W2A52P2 40 10 W2A53P2 38 10 W2A54P2 28 10 W2A55P1 19 W2A55P2 22 10 Bột phối liệu trước khi vào tháp sấy sơ bộ phải đạt chỉ tiêu : - Độ ẩm : < 1% - Độ sót sàng R0009 : ≤ 15% 2.2 - Calciner (Buồng phân huỷ trước) W2A56: Chủ yếu thực hiện quá trình canxi hoá bên ngoài lò quay, giảm tải nhiệt của zone nung trong lò quay (khoảng 60% nhiên liệu đốt trong calciner). Quá trình canxi hoá trong calciner xảy ra rất nhanh. Do đó với kích thước lò nhất định có thể tăng năng suất lò quay lên gấp 2 lần so với lò quay phương pháp khô có tháp trao đổi nhiệt kiểu treo. a.Cấu tạo : Loại SLC – S (Sperate line calciner - special) Calciner có cấu tạo gồm 2 tầng hình trụ thắt ở giữa : - Đường kính phần trụ : D = 6000 mm - Chiều cao tầng trên : 12000 mm - Chiều cao tầng dưới : 6000 mm Calciner có 3 đầu vào và 1 đầu ra: * Đầu vào : - Bột phối liệu: Bột phối liệu từ cyclone W2A54 qua hệ thống van đối trọng, van chia liệu, W2A71, W2A73 vào calciner qua bộ phận tán liệu. Việc chia liệu vào 2 tầng Calciner do W2A73 thực hiện. Tỷ lệ chia lý thuyết là : tầng trên/tầng dưới ≈ 30/70. Song thực tế, tỷ lệ này luôn dao động phụ thuộc vào nhiệt độ W2A56T8. - Nhiên liệu: Nhiên liệu sử dụng cho Calciner là than cám 3b. Bên cạnh đó còn sử dụng dầu MFO để sấy và gas để mồi. Bởi vậy Calciner dùng 4 vòi đốt dầu, 2 vòi than và 1 mỏ đốt gas bố trí ở đáy tầng dưới. - Gió nóng: Gió sử dụng cho quá trính sấy và đốt trong Calciner là gió nóng thu hồi từ giàn ghi làm lạnh clinke COOLAX COOLER (còn gọi là gió 3). * Đầu ra: Là hỗn hợp phối liệu đã được canxi hoá (≈ 90 – 95%) và gió nóng. b.Nguyên lý làm việc: Gió 3 được điều chỉnh lưu lượng bằng van W2A76 và được gia nhiệt nhờ trạm đốt dầu W2V31 (khi nhiệt độ gió 3 thấp). Dùng vòi gas để mồi trong giai đoạn bắt đầu sấy Calciner. Khi nhiệt độ gió 3 đạt nhiệt độ bắt cháy của dầu MFO thì bắt đầu khởi động các vòi đốt dầu. Than chỉ được cấp vào khi Calciner đang đốt dầu có chế độ cháy ổn định. Quá trình canxi hoá được thực hiện nhờ nhiệt của quá trình đốt than. Phối liệu được cấp vào qua 2 cửa tán liệu bố trí gần ranh giới giữa phần trụ và phần côn đáy của 2 tầng. Dưới sức hút của quạt hút đầu lò phối liệu được cuốn lên đỉnh Calciner cùng với gió nóng. c.Các thông số vận hành của Calciner : Vị trí Tên gọi đặc trưng của thông số Khoảng vận hành (MV) Max I (H1) Max II (H2) Điểm đo nhiệt dộ 0C 0C 0C W2A56T1 1065 1150 1200 W2A56T2 1106 1100 1150 W2A56T3 994 1100 1150 W2A56T6 1022 1190 1195 W2A56T7 990 1000 1100 W2A56T8 1054 1230 1250 Điểm đo áp suất mbar W2A56P2 5 Nhiệt độ nguyên liệu vào Calciner ≈ 8000C Nhiệt độ gió nóng: ≈ 850 - 9000C Nhiệt độ làm việc của Calciner: ≈ 10000C Thời gian lưu liệu trong Calciner theo thiết kế khoảng 3 giây nhằm đốt cháy hết nhiên liệu. Có 1 trạm đốt dầu W2V21 phục vụ cho việc sấy Calciner. 2.3 - Lò quay: Lò quay là thiết bị trung tâm của hệ thống lò. Nó làm nhiệm vụ chuyển hoá bột phối liệu mịn thành clinke xi măng nhờ quá trình đốt trong lò. Lò quay được hiểu là một ống giãn nở nhiệt bằng thép chịu nhiệt, bên trong lót gạch chịu lửa. Trong lò sử dụng nhiều loại gạch chịu lửa khác nhau và bê tông chịu lửa ở các bờ côn đầu vào và đầu ra lò. Lò được đặt nghiêng trên các bệ đỡ với các con lăn đỡ ( số bệ đỡ phụ thuộc kích thước và kết cấu lò) và được dẫn động bởi hệ thống vành răng lò lắp cố định trên vỏ lò và các động cơ lò. Các vành băng đa lắp lỏng trên vỏ lò nhờ các guốc lò, có nhiệm vụ đỡ thân lò và giúp quá trình quay của lò dễ dàng hơn. Để lò luôn ở vị trí làm việc ổn định, hệ thống con lăn đẩy thuỷ lực với bơm dầu thuỷ lực được lắp đặt tại các bệ đỡ gần đầu vào của lò. Quá trình cung cấp nhiên liệu và điều chỉnh quá trình đốt trong lò quay được thực hiện nhờ một vòi đốt chính (vòi đốt đa kênh). Giới thiệu lò nung clinke dây chuyền II (lò quay W2W01) : - Loại : FLS - SLC 4,15*71 + Coolax 1266 - Dài :71 m - Đường kính : 4,15 m - Độ nghiêng của lò : 4% - Tốc độ quay của lò khi chạy động cơ chính : 0,1 – 3,25 v/ph (động cơ điện 1 chiều) - Tốc độ quay của lò khi chạy động cơ phụ : 0,1 v/ph (động cơ điện xoay chiều) - Năng suất thiết kế : 3300 tấn/ngày - Tỷ lệ đốt nhiên liệu trong lò : 40 – 45% - Nhiên liệu đốt chính : 100% than cám 3b - Trạm đốt dầu W2V11 để phục vụ cho việc sấy lò Lò được lắp trên 3 bệ đỡ. Con lăn đẩy thuỷ lực (con lăn chữ T) được lắp ở bệ đỡ số 3 của lò. Lò được dẫn động bởi động cơ chính W2W03 qua hộp giảm tốc W2W02 truyền chuyển động quay cho vành răng lò W2W31 nhờ khớp nối màng. Các thông số kỹ thuật của W2W03 : N = 50 – 1000 v/ph P = 22,5 – 450 KW Các thông số kỹ thuật của W2W02 : P = 450 KW N = 31,28 – 1000 v/ph Nếu phải quay chậm lò thì động cơ chính W2W03 dừng và chạy động cơ phụ W2W06. 2.4 - Thiết bị làm lạnh clinke : Hệ thống lò dây chuyền II sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi (COOLAX COOLER) a. Mục tiêu của làm lạnh kiểu ghi : - Làm lạnh nhanh và làm mát clinke trước khi đưa tới các thiết bị vận chuyển. - Thu hồi nhiệt năng để đưa tới các vị trí cần thiết trong hệ thống lò (Calciner, nghiền than,…) để đạt hiệu quả kinh tế cao nhất. Đây là ưu thế của hệ thống lò sử dụng thiết bị làm lạnh kiểu ghi so với thiết bị làm lạnh kiểu hành tinh. b. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động : + Loại : Coolax 1266 – HY – 2D + Có 2 modul : - Giàn ghi CFG (giàn ghi I) : gồm 3 khoang dưới gầm giàn ghi và có 2 quạt làm kín riêng biệt với 6 quạt làm mát clinke. - RFT (giàn ghi II) : gồm 4 khoang dưới gầm giàn ghi, quạt làm mát clinke đồng thời là quạt làm kín khoang. Cả 2 modul này cùng được kết cấu bởi hệ thống các hàng ghi động xen kẽ các hàng ghi tĩnh. Các hàng ghi động (gồm các tấm ghi lắp trên các đế và lắp trên các thanh dầm ngang) lắp trên 2 thanh dầm động có khả năng dịch chuyển dọc theo chiều dài ghi nhờ các piston – xilanh thuỷ lực bố trí ở đầu và 2 bên ghi. Các hàng ghi tĩnh (gồm các tấm ghi lắp trên các đế và lắp trên các thanh dầm ngang) lắp trên 2 thanh dầm cố định dọc theo chiều dài ghi. Các thanh dầm, tấm đế, tấm ghi đều có kết cấu rỗng, khi lắp ráp thành một hệ thống thì có tác dụng như một đường ống dẫn khí từ quạt lên mặt tấm ghi để làm mát clinke. + Kích thước : - Chiều rộng danh định : 2,4x3,6 m - Chiều dài danh định : 21,8 m - Diện tích hữu ích ghi làm nguội : 71,7 m2 - Đầu ra của lò và bộ phận làm kín được làm mát bằng khí từ quạt trung áp. Các vòi phun được bố trí ở 3/4 đường tròn phía dưới. + Hệ thống cung cấp khí làm mát gồm 11 quạt (W1K10, W1K11, W1K12, W1K13, W1K14, W1K15, W1K17, W1K18, W1K19, W1K20) + 2 quạt làm kín cho giàn ghi CFG : W1K09, W1K16. + Máy đập clinke FK 90x300. + Hệ thống phun nước làm mát khí dư W1K46 Clinke từ lò quay rơi xuống đầu giàn ghi CFG gặp dòng khí áp lực cao do các quạt W2K10, W2K11 cung cấp thổi lên qua các tấm ghi và được làm lạnh đột ngột. Sau đó clinke được vận chuyển dần tới các khoang tiếp theo của giàn ghi CFG và giàn ghi RFT để tới máy đập búa W2M01 nhờ sự dịch chuyển của các hàng ghi động trên bề mặt các hàng ghi tĩnh. Trong suốt quá trình vận chuyển đó, clinke tiếp tục được làm mát nhờ hệ thống các quạt làm mát ghi. Cuối giàn ghi RFT có một ghi sàng phân loại clinke, các hạt clinke có kích thước đạt yêu cầu ( < 25 mm) sẽ lọt qua ghi sàng để xuống gầu xiên W2K08. Lượng clinke còn lại sẽ qua máy đập búa W2M01 để đập tới kích thước yêu cầu. Sau khi ra khỏi ghi, nhiệt độ clinke khoảng 150 – 1800C. Dưới sức hút của quạt hút đầu lò J2J15, không khí sau khi làm lạnh clinke, một phần lên tham gia vào quá trình đốt nhiên liệu trong lò, một phần được thu hồi qua ống gió 3 để tới làm gió đốt trong Calciner (gió 3). Phần còn lại (chủ yếu ở giàn ghi RFT) sẽ được hút sang lọc bụi tĩnh điện W2P21 nhờ quạt W2P27 để lắng bụi rồi đưa gió nóng sạch tới nghiền than K2 để sấy than trong máy nghiền và sang lò I làm gió 1 cho lò. Hệ thống phun nước làm nguội khí dư W2K46 gồm 2 giàn vòi phun bố trí 2 bên thành của buồng ghi có nhiệm vụ điều chỉnh nhiệt độ khí trước khi vào lọc bụi điện W2P21. 2.5 - Vòi phun : Lò II sử dụng vòi phun Centrax. Đây là loại vòi phun đa kênh bao gồm vòi đốt gas, vòi phun dầu, kênh than, kênh khí. Theo thiết kế, vòi đốt 100% than. Vòi phun được treo trên 1 bộ giá được kết hợp mang cả đường ống gió 1 nối với quạt thổi W2V91. Vòi phun được treo trên dầm dọc sàn lò qua ống đỡ có cửa gió 1 vào để tiếp nhận gió 1 từ quạt W2V91. ống vòi phun được lắp bao quanh ống đỡ. Giữa thân ống đỡ và ống vòi phun có 1 khe hở cách đều suốt dọc chiều dài thân ống. ống vòi phun được nối với cửa gió 1. ống than ngoài được lắp bên trong ống đỡ tỳ lên các cánh dẫn hướng. Vành phun ngoài được hàn lên ống vòi phun và ống than ngoài. ống vòi phun và phần ngoài cùng của vành phun ngoài được phủ 1 lớp bê tông chịu lửa để bảo vệ vòi phun trong điều kiện nhiệt độ cao. Cửa vào than được phủ 1 lớp chịu mòn đặc biệt. Cửa này nối với ống than ngoài. Mặt khác, cửa than vào còn được nối với ống đỡ bằng ống mềm. ống bảo vệ trung tâm được lắp ở trong ống than trong. Bên trong ống bảo vệ có ống bảo vệ vòi phun dầu ở tâm và ống bảo vệ vòi đốt gas ở bên cạnh. Vòi phun dầu và vòi đốt gas có thể kéo ra khỏi ống bảo vệ để vệ sinh và bảo dưỡng. ống bảo vệ trung tâm và ống than trong được hàn nối với nhau bằng vành phun trong. 2 vành phun có 2 vòng lỗ bố trí đều xung quanh để cấp gió 1 và than vào lò. Như vậy các ống bằng thép chịu nhiệt trong vòi phun Centrax phối hợp với nhau tạo thành : - ống gió 1 ngoài : do ống vòi phun ghép với ống đỡ. - ống gió hồi về : do ống đỡ kết hợp với ống than ngoài. - ống than : do ống than ngoài và ống than trong kết hợp tạo thành. - ống gió 1 trong : do ống than trong và ống bảo vệ trung tâm tạo thành. 2.6 - Máy nghiền than : a. Máy nghiền ATOX – KM 27.5 : * Giới thiệu : - Là máy nghiền đứng chu trình kín sấy nghiền liên hợp. - Kiểu máy nghiền ATOX. - Loại KM 27.5. - Giảm tốc loại TDVLA – 1270. - Phân ly khí loại RAKM – 27. - Các bộ phận nghiền gồm có 3 roller và bàn nghiền. - áp lực nghiền (Pw) = 90 – 150 bar. - Độ mịn sản phẩm < 6% trên sàng 90 μm. - Độ ẩm : < 1%. - Năng suất : 40 t/h. - Tác nhân sấy : + Khí thải ở ghi làm nguội clinke + Lò đốt phụ - Nhiệt độ khí nóng vào máy nghiền ~ 3000C. - Nhiệt độ sau máy nghiền 800C ở độ ẩm 1% H2O : + Tmax1 = 80 + 50C + Tmax2 = 80 + 10C * Cấu tạo : Bộ phận nghiền gồm có 1 bàn nghiền được dẫn động bởi 1 động cơ (K2M03) và 3 con lăn nghiền với hệ thống thuỷ lực (gồm 1 bơm dầu, 3 xi lanh thuỷ lực, mỗi xi lanh có sự hỗ trợ của 2 bình tích năng). Trên bàn nghiền có 1 đường nghiền chạy vòng tròn. Đường nghiền có các tấm lót chịu mòn – nhiệt làm bằng hợp kim Cr – Ni. Vành chặn than được lắp vòng theo mép bàn nghiền, có chức năng dồn than vào đường nghiền tạo ra 1 lớp đệm nghiền. Thanh gạt nắp tại mặt dưới của bàn nghiền có nhiệm vụ gom than rơi qua miệng vành chặn xuống tấm dưới của vỏ máy nghiền ra cửa đổ. ở đó than được đưa trở lại buồng nghiền nhờ quạt gió K2M09. Ba con lăn nghiền được lắp cố định trong khoang máy nghiền tương quan với vỏ máy nghiền nhưng quay quanh trục được giữ chặt bởi gông trung tâm. Con lăn nghiền quay quanh trục bằng ổ con lăn bôi trơn mỡ. Trục được lắp các bạc lót cho 4 vòng làm kín trục. Chức năng của chúng là ngăn cản 1 phần mỡ nạp giữ trong con lăn và ngăn cản bụi than xâm nhập vào con lăn, làm kín trục trên cả 21 mặt con lăn. Trong con lăn được bảo vệ 1 lần nữa bởi hệ thống khí làm kín. Khí làm kín được cung cấp bởi quạt K2M06. Từ bên ngoài vỏ máy nghiền, khí làm kín đi vào gông trung tâm rồi đi theo các máng tới trục của 3 con lăn. Các con lăn nghiền được bọc bởi các tấm chịu mòn. Các tấm này được cố định bởi các bộ gối kẹp và các vít hãm. * Nguyên lý hoạt động : Than thô từ két than thô K2L01, định lượng nhờ cân đôsimat K2A01 và cấp vào tâm máy nghiền K2M01 bằng vít tải đôi K2A02. Động cơ K2M03 quay, mômen chuyển động được truyền tới bàn nghiền thông qua hộp giảm tốc K2M02 và làm bàn nghiền quay theo. Khi bàn nghiền quay, lực ly tâm xuất hiện và hướng dòng than thô đi vào đường nghiền. Than được nghiền mịn nhờ lực trà sát giữa các con lăn với mặt bàn nghiền. Việc nâng hạ các con lăn nghiền cũng như việc tạo ra áp lực nghiền là nhờ hệ thống thuỷ lực. Trong hệ thống thuỷ lực, bơm K2M07M1 có nhiệm vụ cung cấp dầu cho các xi lanh và các bình tích năng để nhằm duy trì áp lực nghiền. Quạt K2M06 có chức năng làm kín các con lăn nghiền. Để tạo được lớp đệm nghiền thích hợp (d = 29 – 30 mm), bơm nước K2K01 với 3 ống phun nước trực tiếp lên lớp than ở mặt bàn nghiền. Lớp đệm nghiền này có tác dụng giúp ổn định áp lực nghiền cũng như tránh rung cho máy nghiền, áp suất âm trong hệ thống máy nghiền được tạo ra bởi quạt hút K2P22, nhờ đó gió nóng thu hồi từ giàn ghi làm lạnh được hoà trộn với khí hồi lưu sau lọc bụi điện đi vào máy nghiền qua vòng phun gió nóng thực hiện đồng thời 2 nhiệm vụ : sấy khô và cuốn than mịn lên thiết bị phân ly K2S01. Phần than mịn đạt yêu cầu tiếp tục theo dòng khí nóng vận chuyển qua cửa ra ở đỉnh máy nghiền. Các hạt thô bị cản lại và trở lại bàn nghiền để nghiền tiếp tới khi đạt kích thước yêu cầu. * Phân ly khí loại RAKM – 27 : Phân ly dùng trong máy nghiền ATOX là thiết bị phân ly khí động dùng để phân ly các hạt than mịn từ máy nghiền đưa lên bằng luồng khí nóng. Cấu trúc của phân ly gồm : 1 rôto , cánh dẫn hướng , vỏ phân ly , cháp đáy và van côn. Vỏ phân ly bao gồm 2 phần côn và được lắp trực tiếp lên vỏ máy nghiền bằng bu lông. Cửa xả của khí và bụi mịn thoát ra khỏi thiết bị được bố trí trên đỉnh máy nghiền. Rôto có các cánh thẳng đứng làm bằng thép chịu mài mòn. Rôto này được lắp trên 1 trục thẳng đứng. Trục rôto nhận mômen chuyển động từ động cơ thông qua hộp giảm tốc. Cánh dẫn hướng là những tấm thép, 1 đầu được bắt chặt với vỏ thiết bị, đầu dưới gắn với phễu hình côn. Van côn là loại van đối trọng, chức năng của nó là cho liệu rơi xuống mà khí từ khoang nghiền không thể đi lên được. Hiện nay, đã thay van côn bằng 1 ống dẫn trực tiếp than thô chảy xuống bàn nghiền. b. Yêu cầu kỹ thuật của than làm nhiên liệu tại Công ty xi măng Hoàng Thạch : Máy nghiền than ATOX – KM 27.5 Than nhập về là than cám 3 thoả mãn TCVN 1789 - 1999 Các chỉ tiêu Giá trị Độ tro, %, max 1,5 Chất bốc, % 8 Nhiệt lượng, Kcal /kg than mịn 7050 Độ ẩm, %, max 13,5 Kích thước ≤ 15 mm Lượng quá cỡ từ 15 – 25 mm không quá 5% Chương 3 : các hệ thống điều khiển lò nung clinke Đ1. Tổng quan Trong các chương trước chúng ta đã biết qua về công nghệ của quá trình sản xuất xi măng, cấu tạo của hệ thống lò nung và quá trình biến đổi hoá học của liệu khi nung để hình thành clinke. Việc tính toán các chỉ tiêu thông số chuẩn đã được các nhà công nghệ thực hiện và nó được giữ không đổi trong quá trình hoạt động của lò. Yêu cầu đặt ra là phải điều khiển tối ưu hoá hệ thống lò. Việc điều khiển tối ưu hoá hệ thống lò sẽ làm cho chất lượng clinke tốt hơn, hệ thống làm việc với độ chính xác cao hơn, tăng công suất, tiết kiệm nhiên liệu nhưng vẫn đảm bảo chất lượng và sản lượng clinke. Để thực hiện bài toán tối ưu, nhà máy xi măng Hoàng Thạch dùng hệ thống chuyên gia để điều khiển hệ thống lò. Hệ thống chuyên gia Công nghệ sản xuất clinke Điều khiển truyền động quay Điều khiển cấp liệu Điều khiển chế độ nhiệt Điều khiển chế độ khí động Hình 3.1. Hệ thống điều khiển chuyên gia HT II Hệ thống chuyên gia điều khiển lò tự động là hệ thống trên cơ sở hiểu biết cho một nhà máy cụ thể, có hệ thống giám sát và điều khiển hoạt động của lò và làm nguội ở mức cao. Hệ thống chuyên gia điều khiển lò trợ giúp người vận hành lò trong việc tạo ra các điều kiện vận hành tốt nhất cho việc vận hành lò ổn định, chất lượng clinke thích hợp, sản lượng tối đa và tiêu thụ nhiên liệu ít. Đặc điểm của hệ thống điều khiển chuyên gia là nó điều chỉnh điểm đặt chứ không phải là duy trì điểm đặt của các chu trình đơn. Ví dụ hệ thống có thể tăng điểm đặt cho nhiệt độ của quá trình canxi hóa nếu mômen lò bị giảm. Hệ thống chuyên gia được sử dụng là hệ thống chuyên gia Fuzzy. Với hệ thống này hoạt động của lò được thống nhất với các hoạt động điều khiển thường xuyên và đáng tin cậy hơn so với người vận hành. Hệ thống điều khiển này sẽ tăng đáng kể sự ổn định của lò và điều khiển lò trong khoảng ít nhất 80% thời gian vận hành. Sự ổn định của lò sẽ đảm bảo giảm nhiệt lượng tiêu thụ khoảng 3% - 5%, nâng tuổi thọ của gạch chịu lửa lên khoảng 30% - 50%, sản xuất ra clinke đồng nhất hơn có cường độ xi măng cao hơn và giảm lượng tiêu thụ điện năng trong máy nghiền xi măng, tăng các hệ số hoạt động và năng suất của lò. Chiến lược điều khiển cho lò gồm 4 nhóm sau: Điều khiển zôn nung. Điều khiển quá trình cháy. Điều khiển bộ làm nguội. Điều khiển khởi động lò. Mỗi nhóm đều có các mục tiêu thứ tự ưu tiên riêng để tránh mâu thuẫn. Các mục tiêu điển hình trong zôn nung theo trật tự ưu tiên là: Kiểm soát sự cố: tránh các điều kiện lò nóng/lạnh. Vận hành ổn định: ổn định vận hành lò. Chất lượng clinke: đáp ứng các yêu cầu về chất lượng. Sản xuất: tối đa hoá sản lượng. Các mục tiêu có thứ tự ưu tiên cao hơn được quan tâm trước nhất, và nếu các mục tiêu này không được đáp ứng thì các mục tiêu có thứ tự ưu tiên thấp hơn tạm thời không được nhắc đến. Ví dụ nếu zôn nung bi lạnh thì cấp liệu có thể bị giảm thậm chí điều này có mâu thuẫn với các yêu cầu về tối đa hoá sản lượng. Hệ thống chuyên gia lò dùng các kết quả đo quá trình cho các hoạt động điều khiển. Sẽ đạt những kết quả tốt nhất nếu có thể giảm thiểu những trục trặc, như cấp liệu lò không đều hoặc những thay đổi trong nhiệt trị của than. Tuy nhiên hệ thống chuyên gia lò hoạt động tốt trong phạm vi thay đổi rộng và đảm bảo các hành động tức thời để đạt được hoạt động ổn định lò. Để ._.