Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương I: SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG

Chương I: SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường



Ngay từ năm 1975 sau khi thống nhất, để đáp ứng nhu cầu xây dựng tái thiết và phát

triển đất nước, Chính phủ đã quyết định xây dựng thêm các nhà máy ximăng mới có

cơng suất lớn, đầu tiên là nhà máy ximăng Bỉm Sơn (Thanh Hoá) có cơng suất 1,2 triệu

tấn/năm với 2 dây chuyền thiết bị lò quay phương pháp ướt của Liên Xơ, sau đó là nhà

máy ximăng Hồng Thạch (Hải Dương) cơng suất 1,1 triệu tấn/năm với 1 dây chuyền lò

quay phương pháp khô hiện đại, thiết bị do Đan Mạch cung cấp. Từ năm 1986 đến nay,

công cuộc đổi mới đã tạo đà cho sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ của đất nước,

nhu cầu xây dựng ngày càng tăng đòi hỏi ngành công nghiệp ximăng phải tiếp tục đầu tư và

phát triển. Hàng loạt nhà máy ximăng lò quay phương pháp khô hiện đại đã được xây dựng

và đi vào sản xuất như nhà máy ximăng Chinfon (Hải Phòng) 1,4 triệu tấn/năm, ximăng Bút

Sơn (Hà Nam) 1,4 triệu tấn/năm, ximăng Nghi Sơn (Thanh Hố) 2,15 triệu tấn/năm, ximăng

Hồng Mai (Nghệ An) 2 triệu tấn/năm, ximăng Vân Xá (Huế) 0,5 triệu tấn/năm, ximăng Sao

Mai (Hà Tiên) 1,76 triệu tấn/năm và 55 cơ sở sản xuất ximăng lò đứng ở khắp cả nước với

tổng công suất hơn 3 triệu tấn/năm. Bên cạnh đó, các nhà máy cũ cũng được đầu tư mở rộng

hoặc cải tạo nâng cấp như ximăng Hoàng Thạch 2 (1,4 triệu tấn/năm), ximăng Bỉm Sơn 2

(1,4 triệu tấn/năm). Sự phát triển của ngành ximăng đã đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng

nhiều của đất nước và đập thuỷ điện Hồ Bình – “cơng trình thế kỷ”, cầu Thăng Long, cầu

Mỹ Thuận, sân vận động quốc gia Mỹ Đình... đã trở thành niềm tự hào của nhân dân ta.

Với sự phát triển trên 100 năm, lịch sử của ngành công nghiệp ximăng Việt Nam đã

được đánh dấu bằng những sự đổi mới và phát triển rất nhanh cả về quy mơ đầu tư,

phương thức đầu tư, trình độ cơng nghệ sản xuất và đáp ứng kịp thời nhu cầu xây dựng

và phát triển đất nước theo từng thời kỳ lịch sử. Cũng trong tiến trình phát triển này,

việc ứng dụng tiến bộ về khoa học và công nghệ, tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm tài

nguyên và bảo vệ môi trường, môi sinh luôn được quan tâm; đồng thời việc đào tạo

nguồn nhân lực có đủ trình độ kỹ thuật, quản lý để nhanh chóng tiếp nhận, làm chủ cơng

nghệ tiên tiến, hiện đại của công nghiệp ximăng trên thế giới cũng được chú trọng.

2. Thế giới

Hiện nay trên thế giới đang sử dụng các công nghệ sản xuất ximăng rất hiện đại, có

khả năng tự động hóa rất cao. Có các chủng loại ximăng phổ biến sau: Pooc-lăng thơng

3



Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường



dụng (PC), Pooc-lăng hỗn hợp (PBC), Pooc-lăng puzolan, Pooc-lăng xỉ lò cao, Pooclăng bền sunphat, Pooc-lăng mac cao, Pooc-lăng đóng rắn nhanh, Pooc-lăng giãn nở,

Pooc-lăng dành cho xeo tấm lợp uốn sóng amiăng - ximăng, Pooc-lăng cho bêtơng mặt

đường bộ và sân bay, ximăng alumin, ximăng chống phóng xạ, ximăng chịu axit,

ximăng chịu lửa,…

Vào năm 2010, sản lượng ximăng của thế giới là 3,3 tỉ tấn. Ba nước sản xuất ximăng

nhiều nhất thế giới cũng chính là 3 quốc gia đông dân nhất hành tinh: CHND Trung

Hoa (1,8 tỉ), Ấn Độ (220 triệu) và Hoa Kỳ (63,5 triệu), chiếm hơn một nửa tổng sản

lượng ximăng thế giới. Đối với trữ lượng ximăng, 3 nước này cũng đứng đầu thế giới

với tổng trữ lượng gần bằng một nửa tổng trữ lượng trên thế giới.

III.



Sơ lược các công nghệ sản xuất ximăng



Từ trước tới nay có các cơng nghệ sản xuất (CNSX) ximăng chủ yếu là: CNSX

ximăng lò đứng, lò quay khơ, lò quay ướt. Nhưng các phương pháp lò đứng đã lạc hậu

mà chủ yếu là dùng lò quay khơ. Các cơng nghệ (CN) được trình bày ở bảng dưới:

Chỉ tiêu

1.

Ngun

lí làm

việc



CN lò đứng

- Làm việc gián đoạn



CN lò quay ướt

- Làm việc liên tục



CN lò quay khơ

- Làm việc liên tục



- Phối liệu được cấp vào - Phối liệu được nạp từ đầu - Tương tự lò quay

theo từng mẻ, đi từ trên cao của lò, đảo trộn đều ướt

xuống



theo vòng quay của lò



- Q trình tạo khống - Q trình tạo khống - Tương tự lò quay

diễn ra theo chiều cao của được diễn ra theo chiều dài ướt

lò và trong từng viên phối lò

liệu



- Cơng suất lớn ( có thể đạt

3000-5800

ngày



4



tấn



clinker/



- Tương tự lò quay

ướt



Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường



2.



- Đá vôi, đất sét, phụ gia, - Tương tự cơng nghệ lò - Tương tự cơng



Phối liệu xỉ pirit



đứng



nghệ lò đứng



- Thêm phụ gia khống - Phối liệu nghiền với - Phối liệu đưa vào

hóa photphorit ở dạng nước dạng bùn nhão, độ dạng bột mịn, độ



3.

Nhiên

liệu



viên, độ ẩm 14%, trộn lẫn ẩm 40%



ẩm 1-2% tạo thành



vào nhau



viên



- Chỉ dùng nhiên liệu rắn - Có thể dùng than hoặc - Tương tự lò quay

( than)



ướt



- Tiêu tốn nhiều nhiên liệu - Tiêu tốn nhiên liệu trên 1 - Tiêu tốn nhiên liệu

trên 1 đơn vị sản phẩm lớn



4.



dầu, khí



- Sử dụng lò đứng



đơn vị sản phẩm là lớn trên 1 đơn vị sản

nhất



phẩm là nhỏ nhất



- Sử dụng lò quay



- Sử dụng lò quay



Quá



- Phải trải qua giai đoạn - Tương tự lò đứng



- Lò quay khơ có hệ



trình



sấy giảm độ ẩm từ 40%



thống trao đổi nhiệt,



nung



xuống 2%



tháp xyclon



- Nhiệt độ lò rất khó đạt - Nhiệt độ nung 1450ºC



- Tương tự lò quay



5. Nhiệt

độ và



tới 1450ºC



chất



- Chất lượng không tốt và và ổn định



- Chất lượng tốt và



ổn định



ổn định



lượng

6.

Mức độ



- Chất lượng sản phẩm tốt ướt



- Lượng khí thải gây ơ - Lượng khí thải gây ô - Lượng khí thải

nhiễm lớn. Đặc biệt thải ra nhiễm là lớn nhất do sử gây ô nhiễm là nhỏ



gây ơ



1 lượng HF- chất khí rất dụng rất nhiều nhiên liệu



nhiễm



độc hại, cần cơng nghệ xử



nhất



lí hiện đại, chi phí cao

1. Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt

Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt còn gọi là lò quay có thiết bị trao đổi

nhiệt bên trong. Nó là 1 ống kim loại hình trụ rỗng, đặt nghiêng 1 góc α so với mặt

phẳng ngang, α 3o – 5o, tỉ lệ L/D 30 - 40 lần (L: chiều dài, D: đường kính). Lò quay

5



Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường



phương pháp ướt thường có các loại sau: D × L = 3 × 100m; 3,6 × 120m ; 4 × 150m ; 5×

185m 7 × 270m. Lò có kích thước khác nhau sẽ có năng suất khác nhau. Tồn bộ chiều

dài lò được đặt trên hệ thống bệ đỡ có con lăn và đặt trên các trụ lò bằng bê tơng. Lò

chia làm 6 vùng:

-



Vùng sấy và đốt nóng chiếm



50 – 60% chiều dài



-



Vùng phân hủy chiếm



20 – 23% chiều dài



-



Vùng tỏa nhiệt chiếm



5 – 7% chiều dài



-



Vùng kết khối chiếm



10 – 15% chiều dài



-



Vùng làm lạnh chiếm



2 – 4% chiều dài



Phối liệu được nạp vào lò, chuyển động theo chiều dài của lò, chủ yếu là trượt

trên bề mặt trong của lò. Thời gian vật liệu lưu trong lò vào khoảng 3 – 6 giờ.

Ngun

liệu



1



2

3

Nhiên liệu

ko khí



clinker



Hình 1. Lò quay nung ximăng

1. Bộ phận nạp nguyên liệu ; 2. Lò quay ; 3. Phần làm nguội sản phẩm



Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều: phối liệu vào đầu cao ( đầu lạnh )

của lò, clinker ra đầu thấp (đầu nóng) của lò, nhiên liệu và khơng khí đi vào đầu thấp

của lò, q trình cháy và sự trao đổi nhiệt xảy ra theo chiều dài của lò, cuối cùng khí

thải được đi ra phía đầu cao của lò. Nguyên, nhiên liệu đi ngược chiều nhau, kết quả

nguyên liệu được đốt nóng từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ kết khối, còn khí nóng có

nhiệt độ giảm dần theo chiều dài lò ra ống khói, nhiệt độ khí thải khoảng 200 – 3000oC.



6



Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường



Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt trong lò người ta thường bố trí các thiết bị trao đổi

nhiệt bên trong lò như: xích trao đổi nhiệt, các tấm kim loại trao đổi nhiệt ở các dơn như

dơn sấy, dơn đốt nóng, dơn phân hủy, phổ biến là xích trao đổi nhiệt.

2. Lò quay nung clinker ximăng theo phương pháp khơ

Lò quay nung clinker ximăng theo phương pháp khơ về cấu tạo thân lò và nguyên

tắc làm việc ngược chiều như lò quay phương pháp ướt. Tuy nhiên cũng có những điểm

khác nhau: kích thước lò rất ngắn so với lò phương pháp ướt, tỉ lệ L/D 15 - 17 lần, phổ

biến là loại lò có kích thước: D × L 3,5 × 50m ; 4 × 60m; 5 × 75m.

h



3. Lò đứng nung clinker ximăng

Lò đứng là 1 ống hình trụ đứng rỗng, ngồi là vỏ thép, trong lót gạch chịu lửa. Chiều

cao (H) và đường kính lò (D) thường có tỉ lệ xác định H/D = 3,5 - 4 lần, tùy theo kích

thước lò mà có năng suất khác nhau, để tăng hiệu quả sấy thường mở rộng dơn sấy.

Lò đứng cơ khí hóa cao thường có thiết bị nạp liệu, tháo clinker hồn tồn tự động.

Bột phối liệu từ silơ chứa vào thiết bị làm ẩm, tạo viên, chuyển xuống thiết bị nạp liệu

vào lò và q trình nung luyện được tiến hành trong lò đứng tương tự trong lò quay.

Dựa vào chiều cao lò, nhiệt độ nung mà phân chia lò đứng thành 3 hoặc 4 dơn, phổ

biến hơn là 3 dơn: dơn sấy, dơn nung và dơn làm lạnh.



7



Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề mơi trường



Chương II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG

I.



Thành phần hóa học của clinker



Clinker là bán sản phẩm trong quá trình sản xuất xi măng. Clinker được sản xuất

bằng cách nung kết hợp hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét và quặng sắt với thành phần

xác định đã được định trước, clinker có dạng cục sỏi nhỏ, kích thước 10-50mm.

Thành phần chính



Tỉ lệ (%)



Tạp chất



Tỉ lệ (%)



CaO



63 – 67



MgO



1–5



SiO2



21 – 24



SO3



0.1 – 2.5



Al2O3



4–7



P2O5



0 – 1.5



Fe2O3



2,5 – 4



Mn2O3



0–3



TiO2



0 – 0.5



K2O + Na2O



0–1



Nguyên liệu được pha trộn theo tỷ lệ xác định rồi đem nung ở nhiệt độ cao khoảng

1450 – 14550C nhằm tạo hợp chất chứa thành phần pha cần thiết (gồm các loại khống

và pha thủy tinh).

Các oxit chính phản ứng tạo thành khoáng cần thiết. Một phần nguyên liệu không

phản ứng nằm trong pha thủy tinh hoặc ở dạng tự do. Ngồi ra clinker còn chứa những

khống khác do tạp chất phản ứng tạo nên trong quá trình nung.



K



Khống chính



Tên khống



Cơng thức HH



Kí hiệu



Thành phần %



Alít



3CaO.SiO2



C3S



40 – 60



Belít



2CaO.SiO2



C2S



15 – 35



Tricanxi

Aluminat



3CaO.Al2O3



C3A



4 – 14



Aluminoferit

Canxi



4CaO.Al2O3.Fe2O3



C4AF



10 – 18



Aluminat Alkali



(K.Na)2O.8CaO.3Al2O3



(KN)2C8A3



0–1



8



hống phụ



Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề mơi trường



Sunfat Alkali



(K.Na)2SO4



0–1



Alumo Manganat

4CaO.Al2O3.Mn2O3

Canxi



0–3



Sunfat Canxi



0–2



CaSO4



Trong đó C3S quyết định chất lượng ximăng, bởi vì C3S đóng rắn nhanh, cho cường

độ chịu nén cao. C3S chỉ hình thành trong quá trình nung luyện trên cơ sở các khoáng

khác đã tạo thành pha lỏng.

II.



Các hệ số đặc trưng của clinker xi măng



Tính chất của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker. Thành phần khoáng

lại liên quan chặt chẽ với hàm lượng các oxit tham gia phản ứng. Bởi vậy các nhà hóa học

xi măng đã đưa ra các khái niệm về hệ số đặc trưng của clinker. Các khái niệm này được sử

dụng khơng thay đổi cho tới ngày nay vì chúng có ý nghĩa vừa định tính vừa định lượng,

vừa có tính lý thuyết, vừa có ý nghĩa thực tiễn. Đáng chú ý là các hệ số sau:



1.



-



Hệ số bão hòa vơi



-



Mơ đun silicat



-



Mơ đun aluminat



Biểu diễn quan hệ giữa các oxit bằng các hệ số

1.1.



Hệ số bão hồ vơi



Theo cơng thức của V.A. Kind, hệ số bão hòa vơi (KH) là tỷ lệ của lượng CaO còn

lại trong clinker sau khi đã liên kết đủ với Al 2O3 , Fe2O3 và SO3 so với lượng CaO cần

thiết đủ liên kết với tất cả lượng SiO2 để tạo thành khoáng C3S:

KH 



CaO -1, 65 Al2O3 - 0, 35Fe2O3 - 0, 7 SO3

2,8SiO2



9



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương I: SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×