Thiết kế nhà máy sản xuất PCB40- Hệ lò quay bằng phương pháp khô- Năng suất 1.6 triệu tấn/năm

LỜI MỞ ĐẦU Nhằm phát huy thế mạnh của đất nước về tài nguyên khoáng sản thì bên cạnh sự phát triển của những ngành công nghiệp khác, ngành công nghiệp silicát đã ra đời từ lâu và đang ngày càng khẳng định vị thế của nó qua các giai đoạn. Ngành công nghệ Silicat là ngành công nghiệp tương đối rộng sản xuất các loại vật liệu gốm sứ xây dựng, sành sứ, vật liệu chịu lửa, các loại xi măng, chất kết dính… Công nghiệp silicát đã và đang giữ vai trò quan trọng trong nền kinh tế đất nước, nhất là trong giai đoạn hiện nay, giai đoạn nước ta trở thành thành viên thứ 150 của tổ chức thương mại lớn nhất thế giới (WTO). Nền kinh tế hàng hóa nhiều thành phần thì việc gia nhập WTO đã tạo cho thị trường hàng hoá nói chung và thị trường vật liệu xây dựng nói riêng ở Việt Nam phát triển mạnh mẽ, mức sống của người dân cũng ngày càng được nâng cao, kéo theo nhu cầu nhu cầu xây dựng nhà cửa, đường sá, thuỷ lợi, nhà máy, các công trình đô thị hoá…ngày càng tăng nhanh. Qua thực tế, tôi nhận thấy ở miền Trung nước ta có nhiều nhà máy xi măng nhưng thật sự chưa có nhà máy nào có quy mô để phục vụ cho công tác xây dựng cơ bản và xuất khẩu. Tôi chọn Quảng Bình là nơi tôi đặt nhà máy vì nơi đây có trữ lượng đá vôi lớn, chất lượng đá vôi khá tốt phù hợp cho việc xây dựng nhà máy sản xuất xi măng tầm cỡ. Vậy nên tôi chọn đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất PCB40- Hệ lò quay bằng phương pháp khô- Năng suất 1.6 triệu tấn/năm”. Địa điểm nhà máy đặt tại Quảng Bình, huyện Tuyên Hóa, xã Tiến Hóa. Với tầm hiểu biết còn hạn hẹp và chưa có kiến thức về thực tế nên trong quá trình làm đồ án khó tránh khỏi những vướng mắc. Mong được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên và chỉ bảo thêm của các bạn để tôi hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này. Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Minh Chương I: LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT 1.1. Biện luận đề tài Nhu cầu xi măng của Việt Nam dự đoán đến năm 2020 là 69 ÷ 70 triệu tấn, trong khi đó đến năm 2015 ngành xi măng mới sản xuất được 64.8 triệu tấn. Cùng với sự phát triển của cả nước thì ở khu vực miền trung nói chung và Quảng Bình nói riêng nhu cầu về xây dựng…ngày càng tăng. Vì thế nhu cầu phải xây dựng một nhà máy xi măng năng suất 1.6 triệu tấn/năm ở Quảng Bình là tất yếu. Vào thời điểm hiện nay lượng xi măng trên thị trường đang thiếu hụt nghiêm trọng, các nhà máy sản xuất ra không đủ đáp ứng hàng năm phải nhập khẩu lượng khá lớn xi măng từ nước ngoài. Chính điều này sẽ là động lực thúc đẩy việc xây dựng thêm nhà máy xi măng năng suất lớn. Địa điểm được chọn xây dựng nhà máy là tại xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình gần cuối phía bắc của tỉnh Quảng Bình. Việc lựa chọn địa điểm đặt nhà máy ở đây vì các lý do sau: 1.1.1. Điều kiện kinh tế xã hội Quảng Bình là một tỉnh đang trên đà phát triển, đang từng bước đẩy mạnh công nghiệp hóa, có tiềm năng lớn về du lịch. Chính vì vậy mà nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng khá lớn nên đòi hỏi phải cung cấp một lượng lớn xi măng phục vụ cho xây dựng. 1.1.2. Điều kiện giao thông vận tải Nhà máy đặt tại xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa gần cuối phía Bắc của tỉnh Quảng Bình cách quốc lộ 1A khoảng 20 km nên cũng khá thuận lợi cho việc vận chuyển clinker, thạch cao, phụ gia cũng như xuất xi măng rời, xi măng bao. 1.1.3. Điều kiện điện nước Nhà máy được xây dựng gần khu công nghiệp Cảng Hòn La- Quảng Bình nên vấn đề về cơ sở vật chất được ưu tiên đảm bảo cho nhà máy hoạt động ổn định. 1.1.4. Điều kiện địa lý Khu vực Quảng Bình chịu ảnh hưởng nhiệt đới gió mùa, từ tháng hai đến tháng tám là mùa khô, mùa mưa kéo dài từ tháng chín đến tháng mười hai và tháng giêng, lượng mưa chiếm 75% cả năm. Mỗi năm có hai mùa rõ rệt, vào mùa mưa thường có lũ lụt nhưng do vị trí nhà máy không gần biển nên không ảnh hưởng nhiều. Đặt điểm nền đất có nguồn gốc phong hóa lâu đời nên các lớp đất có khả năng chịu lực tốt tạo thuận lợi cho việc xây dựng nhà máy. 1.1.5. Nguồn vốn xây dựng Việc xây dựng một nhà máy sản xuất xi măng công suất lớn nguồn vốn được đầu tư chủ yếu bởi Tổng Công Ty Xây Dựng Miền Trung. Ngoài ra, có thể sử dụng nguồn vốn đóng góp của tỉnh vì lợi ích xủa nhà máy trước mắt là tạo công ăn việc làm cho những người dân địa phương. Quảng Bình có du lịch phát triển mạnh, công nghiệp đang trên đà phát triển, để đáp ứng nhu cầu phát triển xây dựng của tỉnh thì tỉnh có khả năng tham gia đóng góp vốn cho nhà máy. 1.1.6. Nguồn lao động, đội ngũ cán bộ kỹ thuật cho nhà máy Dân cư sống chủ yếu ở thành phố, thị trấn và ven các đường quốc lộ, lực lượng này sẽ là nguồn lao động cho nhà máy. Nhà máy hoạt động sẽ tạo công ăn việc làm cho người dân ở khu vực, góp phần phát triển đời sống, văn hóa xã hội và kinh tế của địa phương. Đội ngũ cán bộ kỹ thuật được cung cấp từ Đại học Huế và Đại học Bách khoa Đà Nẵng. 1.1.7. Nguồn nguyên liệu Mỏ đá vôi và đất sét ở Quảng Bình với trữ lượng lớn và chất lượng tốt, đảm bảo cho nhà máy hoạt động lâu dài. Chúng ở gần nhà máy, nằm lộ thiên nên dễ khai thác, vận chuyển. Đá vôi: khai thác tại mỏ đá Tiến Hóa, xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình, cách nhà máy 1 đến 2 km. Đất sét: khai thác tại mỏ đá sét Mai Hóa, xã Tiến Hóa, huyện Tuyên Hóa, tỉnh Quảng Bình. Mỏ cách nhà máy 8 đến 10 km. Quặng sắt: khai thác tại mỏ quặng sắt Vạn Ninh, xã Vạn Ninh, huyện Quảng Ninh, tỉnh Quảng Bình, cách nhà máy 70 đến 80 km. Đá Cao silíc: Khai thác tại mỏ đá cao si líc Lý Hòa, xã Thanh Trạch, huyện Bố Trạch, tỉnh Quảng Bình, cách nhà máy 35 đến 40 km. Thạch cao được nhập về từ Lào bằng giao thông đường bộ. Nhà máy sử dụng phụ gia thủy hoạt tính là đá bazan lấy ở Quỳ Hợp, Nghệ An và vận chuyển về nhà máy bằng đường bộ hoặc đường thủy. 1.1.8. Tiêu thụ sản phẩm Thị trường tiêu thụ xi măng tại Quảng Bình tương đối lớn nên chỉ có xây dựng tại địa bàn tỉnh mới chủ động, giảm chi phí vận chuyển và hạ giá thành sản phẩm, phục vụ kịp thời nhu cầu của nhân dân địa phương nói riêng và nhu cầu miền trung nói chung. Như vậy, từ những điều như đã phân tích ở trên việc xây dựng một nhà máy xi măng ở Quảng Bình là phù hợp với chủ trương và nhu cầu cấp thiết cho thị trường trong tỉnh, các tỉnh, thành phố trong nước và các nước lân cận. Nhà máy xi măng gần khu công nghiệp Cảng Hòn La - Quảng Bình có ưu điểm sau: * Đáp ứng nhu cầu xi măng cấp thiết cho thị trường trong tỉnh, các tỉnh, thành phố trong nước và các nước lân cận. * Cung cấp kịp thời xi măng cho xây dựng các công trình của tỉnh Quảng Bình. * Tạo công ăn việc làm, cải thiện đời sống văn hóa xã hội đồng thời góp phần thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Chương II: SƠ ĐỒ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 2.1. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy 2.2. Thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng của nhà máy Đá vôi khai thác bằng phương pháp khoan nổ cắt tầng, theo quy trình và quy hoạch đảm bảo cho chất lượng ổn định lâu dài. Tại các bãi xúc, đá vôi được xe xúc xúc lên ô tô tải vận chuyển về trạm đập đổ vào phễu cấp liệu, được cấp liệu tấm chuyển vào máy đập xung lực kiểu thanh. Tại đây, đá vôi đập đạt kích thước rơi xuống cấp liệu rung, băng tải vận chuyển đá vôi vào kho đồng nhất sơ bộ theo phương pháp chevron, sức chứa thực tế của các kho vào khoảng 25.000 tấn, mức độ đồng nhất của kho ≥ 8/1. Đá sét khai thác tại mỏ bằng phương pháp đào, ủi, rồi được xe xúc xúc lên ô tô vận chuyển về trạm đập, rồi đổ vào phễu cấp liệu, được cấp liệu tấm đưa vào máy cán hai trục có răng (năng suất 200 tấn/giờ). Băng tải vận chuyển đá sét tới kho chứa, được thiết bị đánh đống rải thành hai đống riêng biệt, mỗi đống khoảng 7.000 tấn. Đá sét được đồng nhất sơ bộ theo phương pháp Windrow, mức độ đồng nhất của kho ≥ 5/1. Quặng sắt khai thác tại mỏ được xe xúc xúc lên ô tô tải vận chuyển về trạm đập đổ vào phễu cấp liệu và được cấp liệu tấm chuyển vào máy kẹp hàm ( đập sơ cấp, năng suất 200 tấn/giờ). Quặng sắt sau kẹp hàm có kích thước ≤ 200 mm được băng tải vận chuyển tới sang rung. Những hạt có kích thước lớn (>25 mm) thì đi vào máy đập xung lực kiểu thanh( đập thứ cấp, năng suất 200 tấn/ giờ). Còn các hạt lọt qua sang rung và qua đập búa có kích thước ≤ 25 mm đổ xuống băng tải vận chuyển đến kho và rải vào ngăn chứa Quặng sắt, sức chứa khoảng 2.500 tấn. Sau đó, quặng sắt được rải theo phương pháp Coneshell. Đá Cao silíc đổ vào máy đập hàm (công suất 200T/giờ) qua phễu cấp liệu và cấp liệu tấm, Đá Cao Silíc sau khi đập sơ bộ được băng tải vận chuyển vào máy đập búa xung lực (công suất 200 tấn/giờ). Các hạt có kích thước nhỏ hơn 25mm lọt qua sàng rung đổ trực tiếp xuống băng tải vận chuyển vào kho, các hạt có kích cỡ lớn hơn tiếp tục qua máy đập búa xung lực. Vật liệu sau khi đập xong được băng tải vận chuyển vào kho rải vào ngăn chứa quặng sắt sức chứa ngăn khoảng 2.500T, liệu rải đồng nhất theo phương pháp rãi Chevron (hoặc Coneshell). Máy nghiền nguyên liệu là máy nghiền đứng 2 con lăn kép (công suất 320 tấn/giờ), sấy nghiền và phân ly liên hợp. Đá vôi, đất sét được rút từ kho đồng nhất sơ bộ, các loại phụ gia được rút từ kho chứa, tất cả được vận chuyển qua két chứa riêng biệt tại nhà cân đong định lượng. Các nguyên liệu được định lượng bằng cân băng theo tỉ lệ do phòng công nghệ quy định. Sau khi cân định lượng xong liệu đổ xuống băng tải vận chuyển cấp cho máy nghiền. Nguyên liệu cấp cho máy nghiền qua van cấp liệu thô đổ vào giữa bàn nghiền. Bàn nghiền chuyển động xoay tròn liệu từ giữa bàn nghiền di chuyển ra bên ngoài được nghiền mịn nhờ lực tác dụng giữa con lăn và bàn nghiền. Bột liệu được nghiền mịn trào qua mép bàn nghiền và theo dòng khí nóng vận chuyển đến buồng phân ly hiệu suất cao SEPOL, tại đây liệu được tách ra thành nguyên liệu mịn, nguyên liệu dạng hạt. Những hạt quay trở lại tâm bàn nghiền và được nghiền lại. Thành phẩm được vận chuyển theo dòng khí nóng đến 4 cyclone hiệu suất cao, các máng khí động vận chuyển đến gầu nâng cấp vào silô chứa và đồng nhất. Các lớp bột liệu có thành phần hoá học không đều trong silô sẽ được đảo trộn liên tục trong silô và buồng trộn. Sức chứa của silô đồng nhất là 20.000 tấn. Mức độ đồng nhất của silô phối liệu là 10/1. Bột liệu từ silô đồng nhất tháo vào buồng trộn, tới thiết bị định lượng (flowmeter) nhờ các máng khí động vận chuyển tới gầu nâng, gầu nâng nâng bột liệu lên đỉnh tháp trao đổi nhiệt. Hệ thống máng khí vận chuyển cấp liệu vào các ống khí Cyclon giữa các tầng Cyclon 4 và tầng Cyclon 5. Bột liệu cấp vào Cyclone trao đổi nhiệt với dòng khí nóng đi lên, sau đó bột liệu được chuyển tới tầng Cyclone kế tiếp (cao hơn). Nhiệt lượng được truyền từ khí nóng tới bột liệu, bột liệu được tách ra khỏi Cyclone chuyển xuống ống khí của các tầng Cyclone thấp hơn. Hiện tượng này được lặp lại ở các tầng riêng cho đến khi lưu lượng liệu từ tầng Cyclone thứ 2 đạt nhiệt độ khoảng 7600C trước khi vào canxiner. Trong canxiner, bột liệu tiếp tục khử cacbon (khoảng 90÷95%). Từ canxiner, bột liệu được vận chuyển vào tầng Cyclone thấp nhất, bột liệu lắng lại và vận chuyển tiếp vào trong lò quay, nhiệt độ khoảng 840oC. Hỗn hợp nguyên liệu trong lò được gia nhiệt đến khoảng 1450oC tại đây xuất hiện phản ứng giữa các pha, tạo thành các khoáng của Clinker. Clinker thu được sau quá trình nung và làm lạnh trong hệ thống làm nguội, đảm bảo nhiệt độ clinker khi ra khỏi dàn ghi khoảng (60oC + nhiệt độ môi trường). Những tảng, cục clinker kích thước lớn được đập nhỏ bởi máy đập búa đặt ở cuối ghi làm lạnh. Clinker sau khi ra khỏi giàn ghi đổ vào băng tải xích vận chuyển tới silô chứa chính phẩm (sức chứa 40.000 tấn) hoặc đổ vào silô thứ phẩm (sức chứa 2.000 tấn), silô này chủ yếu dùng rút bột tả, clinker thứ phẩm ra bãi chứa (phế phẩm trong quá trình khởi động hoặc lò bị sự cố). Trước đó, than vận chuyển bằng đường thuỷ về cảng nhà máy, bốc dỡ vận chuyển rải vào kho tròn (sức chứa kho khoảng 8.500 tấn), than cám đồng nhất theo phương pháp Chevron. Mức độ đồng nhất 5/1. Than cấp cho máy nghiền rút từ kho, băng tải vận chuyển than tới két trung gian (sức chứa khoảng 100m3), than định lượng bằng cân băng cấp vào máy nghiền. Máy nghiền than là loại máy nghiền đứng, 2 con lăn kép, sấy, nghiền, phân ly liên hợp hoạt động theo chu trình kín, (năng suất 30 tấn /giờ). Than mịn sau khi nghiền đạt yêu cầu thì được chứa vào két than mịn (sức chứa khoảng 100m3). Than mịn sau khi định lượng được vận chuyển cấp cho vòi đốt lò và vòi đốt của canxiner bởi hệ thống khí nén. Clinker và phụ gia được chuyển đến các két chứa riêng biệt trên nhà cân đong nghiền xi măng. Nguyên liệu được định lượng bằng cân băng theo tỉ lệ do phòng công nghệ quy định, băng tải vận chuyển liệu sau khi định lượng cấp vào máy máy nghiền bi. Hệ thống máy nghiền bi làm việc theo chu trình kín có phân ly hiệu suất cao SEPOL. Máy nghiền bi được trang bị hệ thống phun nước tạo mù làm mát ở phía đầu cấp liệu và ngăn giữa đặt theo chiều dòng liệu, nhằm khống chế nhiệt độ xi măng ra khỏi máy nghiền vào khoảng 105 ÷1250C (công suất máy nghiền 210 tấn/giờ). Từ cửa tháo của máy nghiền hai ngăn, bột xi măng nghiền mịn được vận chuyển bằng máng khí động, gầu nâng vào máy phân ly SEPOL hiệu suất cao. Bột xi măng rơi vào phân ly ở dạng hạt phân phối ở tâm máy phân ly hiệu suất cao SEPLO( và phân phối đều ở buồng phân ly. Dưới tác dụng lực trọng trường và lực dòng khí, bột xi măng được tách thành hạt mịn và hạt thô ở buồng phân ly. Bột mịn được vận chuyển cùng với khí tách từ máy phân ly vào 2 cyclone để tách bột mịn ra khỏi khí. Xi măng bột lắng trong các cyclone được tháo ra cùng với xi măng tách ra trong lọc bụi tĩnh điện, rồi được vận chuyển đến máng khí động, gầu nâng chuyển xi măng bột lên cao cấp vào silô xi măng. Hệ thống silô xi măng của nhà máy gồm có 3 silô tổng sức chứa 36.000 tấn xi măng bột. Xi măng bột rút ra khỏi silô nhờ hệ thống máng khí động cấp cho 1 bunke trung gian (sức chứa 60 tấn) để xuất xi măng rời cho xe xitec và 3 bunke chứa cấp cho ba máy đóng bao, năng suất mỗi máy là 100 tấn/giờ. Máy đóng bao tự động của Haver & Booker kiểu quay 8 vòi. Xi măng bao đóng xong được xuất thẳng lên phương tiện của khách hàng (ô tô hoặc tàu thuỷ). Chương 3: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU Trên cơ sở lý thuyết, tình hình thực tế sản xuất của một số nhà máy xi măng hiện nay: Hà Tiên II, Sao Mai, Luskvaxi, Sông Gianh… để sản xuất xi măng Portland theo phương pháp khô ta chọn thành phần khoáng của Clinker để sản xuất xi măng PCB40 như sau: C3S* = 58 C3S* = 58.52% C2S* = 21 C2S* = 21.19% C3A* = 8.6 Chuyển sang 100%: C3A* = 8.69% C4AF* = 11.5 C4AF* = 11.60% Tổng = 99.1 Tổng = 100% Từ hàm lượng các khoáng chính trên, áp dụng công thức thực nghiệm của Bút để tính phối liệu với các hệ số KH, n, p như sau: KH*= (C3S + 0.8838*C2S)/(C3S + 1.3250*C2S) n* = (C3S + 1.3250*C2S)/(1.4314*C3A + 2.0464*C4AF) p* = (1.1501*C3A)/C4AF + 0.6383 ( Trang 21- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Ths.GVC Nguyễn Dân- Đại học Bách khoa Đà nẵng- 2007). Thay số liệu vào ta tính được: KH* = 0.89 n * = 2.39 p* = 1.50 Nhận xét: Các số liệu tính được phù hợp với giới hạn cho phép (Trang 78- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Ths.GVC Nguyễn Dân- Đại học Bách Khoa Đà nẵng- 2007). Dựa theo số liệu phân tích thành phần hóa nguyên liệu, nhiên liệu của nhà máy xi măng Sông Gianh do hảng Polisius thực hiện, ta có bảng thành phần hóa sau: Bảng 3.1: Thành phần hóa của nguyên liệu Nguyên liệu  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  TPK  MKN  Tổng   Đá vôi  0.2  0.04  0.07  55.62  0.29  0.15  43.3  99.67   Đất sét  56.73  20.23  10.54  0.19  0.54  4.32  7.21  99.76   Quặng sắt  29.97  11.25  50.04  0.13  0.35  2.21  7.93  101.88   Đá cao si líc  90.26  4.76  1.28  0.21  0.14  1.53  1.33  99.51   Bảng 3.2: Thành phần hóa của nguyên liệu quy về 100% Nguyên liệu  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  TPK  MKN  Tổng   Đá vôi  0.2007  0.0401  0.0702  55.804  0.291  0.1505  43.443  100.00   Đất sét  56.866  20.279  10.565  0.1905  0.5413  4.3304  7.2273  100.00   Quặng sắt  29.417  11.042  49.117  0.1276  0.3435  2.1692  7.7837  100.00   Đá cao si líc  90.704  4.7834  1.2863  0.211  0.1407  1.5375  1.3365  100.00   Chuyển thành phần hóa học ban đầu của nguyên nhiên liệu chưa nung sang thành phần hóa học đã nung bằng cách trừ đi phần mất khi nung. Ta có bảng sau: Bảng 3.3: Thành phần hóa học của nguyên liệu, nhiên liệu sau khi nung Nguyên liệu  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  TPK  MKN  Tổng   Đá vôi  0.3548  0.071  0.1242  98.67  0.5145  0.2661  0.00  100.00   Đất sét  61.297  21.858  11.388  0.2053  0.5835  4.6677  0.00  100.00   Quặng sắt  31.9  11.974  53.262  0.1384  0.3725  2.3523  0.00  100.00   Đá cao si líc  91.933  4.8482  1.3037  0.2139  0.1426  1.5584  0.00  100.00   Tro than  59.66  26.4  5.744  0.481  1.125  6.59  0.00  100.0   Với yêu cầu nhiên liệu rắn dùng cho lò quay phương pháp khô có dùng tháp trao đổi nhiệt: Nhiệt năng: ≥ 5500 Kcal/Kg nhiên liệu Chất bốc: (15÷30)% Hàm lượng chất bốc: (10 ÷ 20)% Hàm lượng lưu huỳnh: < 1% Từ yêu cầu đó, chọn loại than cám 4A- Quảng Ninh có thành phần sử dụng như sau: (Phân tích chất lượng than cám theo Hướng dẫn KCS-TCCS.01PH, KCS.HD.06PH và KCS.HD.07PH. Lấy mẫu theo TCVN và Hướng dẫn KCS-TCCS.09LM). Bảng 3.4: Thành phần sử dụng của nhiên liệu sau khi sấy Cd  Hd  Od  Nd  Sd  Ad  Wd  Tổng  Vd   81.18  1.67  1.25  0.94  1.46  12.5  1.00  100  8   Nhiệt trị thấp của than: Qt = 81*Cd + 300*Hd - 26* ( Od - Sd ) - 6 * ( Wd + 9 * Hd ) Qt = 2692.32 (Kcal/kg nhiên liệu) (Theo công thực nghiệm MENDELELEP- Trang 8-[2.1]- “Tính toán kỹ thuật nhiệt lò công nghiệp”- Tập 1- Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật – Năm 1985). Lượng tro nhiên liệu lẫn vào clinker xi măng được xác định theo công thức: t = P.A.n/(100.100) (%) Trong đó: P: là lượng nhiên liệu tiêu tốn riêng ( kg nhiên liệu/kg clinker) A: là hàm lượng tro có trong nhiên liệu (%) n: là lượng tro lẫn vào clinker xi măng so với tổng hàm lượng tro có trong nhiên liệu, phụ thuộc vào loại lò và phương pháp sản xuất. Với: P = q/Qt q: Lượng nhiệt tiêu tốn riêng ( kcal/kg clinker ) Nhà máy Sông Gianh sử dụng công nghệ của Đức chạy lò với hiệu suất khá cao với: q ≤ 730 (Kcal/kg clinker) Ta chọn: q = 730 (Kcal/kg clinker) ( dựa vào thực tế của các nhà máy để chọn ). Do đó: P = 730/6986 = 0.104 (kg nhiên liệu/kg clinker) Vì lò quay có thiết bị tận dụng nhiệt khí thải nên: n = 100% Lượng tro lẫn vào clinker xi măng: t = 0.104*12.50*100/(100*100) = 1.3062(%) Bảng 3.5: Bảng các thông số của nhiên liệu: q  Qt  Alv  n  %t   730  6986  12.50  100  1.3062   Cứ 100 phần clinker (phối liệu đã nung ) thì ta có: x: là cấu tử thứ nhất (đá vôi đã nung) y: là cấu tử thứ hai (đất sét đã nung) z: là cấu tử thứ ba (quặng sắt đã nung) m: là cấu tử thứ tư (đá cao silíc đã nung) Lập hệ phương trình để tìm x, y, z, m có trong clinker đã nung: x + y + z + m + t = 100 a1*x + b1*y + c1*z + d1*m = e1 a2*x + b2*y + c2*z + d2*m = e2 a3*x + b3*y + c3*z + d3*m = e3 a4*x + b4*y + c4*z + d4*m = e4 Bảng 3.6: Nguyên liệu  SiO2  Al2O3  Fe2O3  Cao  MgO   Đá vôi  S1  A1  F1  C1  M1   Đất sét  S2  A2  F2  C2  M2   Quặng sắt  S3  A3  F3  C3  M3   Đá cao si líc  S4  A4  F4  C4  M4   Tro than  S5  A5  F5  C5  M5   Clinker  S0  A0  F0  C0  M0   Phối liệu  S  A  F  C  M   Các công thức tính thành phần khoáng như sau (Trang 80- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”-Tập 1- Ths.GVC Nguyễn Dân): C0 = (x*C1+y*C2+z*C3+m*C4+t*C5)/(x+y+z+m+t) S0 = (x*S1+y*S2+z*S3+m*S4+t*S5)/(x+y+z+m+t) A0 = (x*A1+y*A2+z*A3+m*A4+t*A5)/(x+y+z+m+t) F0 = (x*F1+y*F2+z*F3+m*F4+t*F5)/(x+y+z+m+t) KH = (Co – (1.65*Ao+0.35*Fo))/(2.8*So) p = Ao/Fo n = So/(Ao+Fo) Tính các hệ số của hệ phương trình: a1 = 1.0 b1 = 1.0 c1 = 1.0 d1 = 1.0 e1 = 100 – t = 100 – 1.29 = 98.694 a2 = (2.8*KH*S1 + 1.65*A1 + 0.35*F1) - C1 = -97.6 b2 = (2.8*KH*S2 + 1.65*A2 + 0.35*F2) - C2 = 192.93 c2 = (2.8*KH*S3 + 1.65*A3 + 0.35*F3) - C3 = 117.93 d2 = (2.8*KH*S4 + 1.65*A4 + 0.35*F4) – C4 = 237.84 e2 = [C5-(2.8*KH*S5+1.65*A5+ 0.35*F5)]*C5 = -93.74 a3 = n(A1+ F1)- S1 = 0.1122 b3 = n(A2+ F2)- S2 = 18.267 c3 = n(A3+ F3)- S3 = 124.22 d3 = n(A4+ F4)- S4 = -77.21 e3 = [S4- n(A4+ F4)]*t = -22.56 a4 = p*F1-A1 = 0.1151 b4 = p*F2-A2 = -4.794 c4 = p*F3-A3 = 67.833 d4 = p*F4-A4 = -2.895 e4 = A5 -p*F5 = 17.79 Từ đó, ta lập được hệ phương trình: x + 1.0 y + 1.0 z + 1.0m = 98.694 -97.6 x + 198 y + 120.6 z + 2452m = -93.74 0.079x +12.69 y + 113.3 z – 78.2m = -22.56 0.115x - 4.79 y + 67.83 z – 2.89m = 17.79 Áp dụng chương trình Solver giải hệ phương trình ta được các nghiệm sau: TT  Các hệ số của phương trình  Nghiệm của hệ    ai  bi  ci  di  ei    1  1  1  1  1  98.694  x =  66.866   2  -97.6  192.9  117.9  237.8  -93.74  y =  21.69   3  0.1122  18.267  124.22  -77.21  -22.56  z =  2.0262   4  0.1151  -4.794  67.83  -2.895  17.79  m =  8.1029   Đưa sang dạng chưa nung: = 118.23(Phần trọng lượng) = 23.385(Phần trọng lượng) = 2.1972(Phần trọng lượng) = 8.2126 (Phần trọng lượng) Vậy, ta có thành phần nguyên liệu chưa nung: ∑ = xo + yo + zo + mo = 152.02% = 77.77 (%Khối lượng đá vôi) = 15.382 (% Khối lượng đất sét) = 1.4453 (% Khối lượng quặng sắt) = 5.4022 (% Khối lượng Đá cao silíc) ∑ = %xo + %yo + %zo +%mo = 77.77+15.382+1.4453+5.4022 = 100% Bảng 3.7: Thành phần hóa trước khi nung Nguyên liệu  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  TPK  MKN  Tổng   Đá vôi  0.1561  0.0312  0.0546  43.399  0.2263  0.117  33.786  77.77   Đất sét  8.7474  3.1193  1.6252  0.0293  0.0833  0.6661  1.1117  15.382   Quặng sắt  0.4252  0.1596  0.7099  0.0018  0.005  0.0314  0.1125  1.4453   Đá cao silíc  4.9  0.2584  0.0695  0.0114  0.0076  0.0831  0.0722  5.4022   Phối liệu  14.229  3.5686  2.4592  43.441  0.3221  0.8976  35.082  100.00   Bảng 3.8: Thành phần hóa clinker Nguyên liệu  SiO2  Al2O3  Fe2O3  CaO  MgO  TPK  MKN  Tổng   Đá vôi  0.2372  0.0474  0.083  65.977  0.344  0.1779  0.00  66.866   Đất sét  13.298  4.7421  2.4707  0.0445  0.1266  1.0127  0.00  21.695   Quặng sắt  0.6463  0.2426  1.0792  0.0028  0.0075  0.0477  0.00  2.0262   Đá cao silíc  7.4492  0.3928  0.1056  0.0173  0.0116  0.1263  0.00  8.1029   Tro than  0.7793  0.3448  0.0751  0.0063  0.0147  0.0861  0.00  1.3063   Clinker  22.41  5.7699  3.8136  66.048  0.5044  1.4506  0.00  100.00   Kiểm tra lại các hệ số KH, n, p (Trang 82- “Công nghệ sản xuất chất kết dính vô cơ”- Tập 1-Ths.GVC Nguyễn Dân- Đại học Bách khoa Đà nẵng ): KH = (C–(1.65*A+0.35*F))/2.8*S = 0.8879 Sai số: = 0.5% n = S/(A + F) = 2.3384 Sai số: = 2.2855% p = A/F = 1.513 Sai số: = 0.9743% Kiểm tra hàm lượng các khoáng sau khi tính toán phối liệu: %C3S = 4.07*C-7.6*S-6.72*A-1.42*F = 56.509 Sai số: = 2.57 % %C2S = 8.6* S+5.07*A+1.07*F-3.07*C = 21.613 Sai số: = 2.84% %C4AF = 3.04* F = 11.593 Sai số: = 0.8119% %C3A = 2.65*(A - 0.64*F) = 8.8223 Sai số: = 2.59% Hàm lượng pha lỏng: L = (25÷30)% L = 1.12*%C3A + 1.35*%C4AF = 25.53% Tít phối liệu: T = 79 ± 1 T = 1.785*CaO + 2.09*MgO = 78.216% Kiểm tra lại các hệ số KH, n, p và hàm lượng các khoáng ta thấy đạt yêu cầu để sản xuất xi măng PCB40. CHƯƠNG IV: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO TOÀN NHÀ MÁY 4.1. Xác định hệ số sử dụng thời gian của lò Thời gian lò không hoạt động trong năm như sau: Thời gian đại tu: 20 ngày/năm Thời gian trung tu: 10 ngày/năm Thời gian tiểu tu và sửa chữa đột xuất: 6 ngày/năm Vậy thời gian nghỉ lò trong năm: 36 ngày/năm Hệ số sử dụng thời gian của lò nung: = 0.9 Thời gian thực tế làm việc trong một năm: T = 365 – 36 = 329(ngày) = 7896 (giờ/năm) Từ năng suất của nhà máy: 1 600 000 tấn/năm Gọi A là tổng lượng phụ gia có trong xi măng, bao gồm: Thạch cao: 5% Đá bazan (phụ gia thủy hoạt tính): 20% A = 5% + 20% = 25% Năng suất nhà máy tính theo clinker: M = 1 600 000 – 1 600 000*25% = 1.2 triệu tấn/năm Năng suất phân xưởng lò nung:

= 153.5 tấn clinker/giờ Trong đó:
là hệ số tổn thất trong sản xuất (với công nghệ lò quay của Đức): 1% Dự trữ công suất lò theo kế hoạch sửa chữa: p1 = 100 - 95 = 5% Do G = 153.5 tấn/giờ, ta chọn lò: 4000 tấn/ngày = 166.67 tấn/giờ Hệ số dự trữ công suất tổng là:
= 7.9% Hệ số dự trữ công suất dư tổng là: p2 = p – p1 = 1.33%<5% Vậy, ta chọn lò có công suất: 166.67 tấn/giờ = 4000 tấn/ngày. Theo đơn chào hàng của hãng Krupp Polisius, ta chọn lò quay nung luyện clinker sản xuất xi măng theo phương pháp khô có thiết bị trao đổi nhiệt hai nhánh, năm bậc, có canxiner, dùng nhiên liệu là than cám để đốt. Lò có năng suất 4000 tấn clinker/ngày, sẽ có kích thước như sau (tài liệu nhà máy xi măng Sông Gianh- Quảng Bình): Chiều dài lò: L = 70 (m) Đường kính lò: D = 4.6 (m). 4.2. Xác định lượng nguyên liệu cần thiết để tạo thành một tấn Clinker 4.2.1. Lượng nguyên liệu khô lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker Từ bài phối liệu, ta nhận thấy: để sản xuất một tấn Clinker thì cần một lượng nguyên liệu khô là: Đá vôi ( khô) = 1.1823 Tấn Đất sét ( khô) = 0.2338 Tấn Quặng sắt (khô) = 0.022 Tấn Đá cao silíc ( khô) = 0.0821 Tấn Tổng lượng nguyên liệu cần để sản xuất một tấn Clinker là: 1.5202 Tấn 4.2.2. Lượng nguyên liệu khô thực tế để sản xuất một tấn Clinker Do quá trình gia công luôn có sự tổn thất nguyên liệu khoảng 1%, cho nên lượng nguyên liệu khô thực tế để sản xuất 1 tấn clinker là: (4.2.2) Trong đó: p là tổn thất nguyên liệu khi gia công và vận chuyển ( p = 1%) Dựa vào công thức (4.2.2) ta tính được: Đá vôi ( khô thực tế) = 1.1942 Tấn Đất sét ( khô thực tế ) = 0.2362 Tấn Quặng sắt( khô thực tế) = 0.0222 Tấn. Đá cao si líc ( khô thực tế) = 0.083 Tấn Vậy, tổng lượng nguyên liệu khô thực tế để sản xuất một tấn Clinker là: 1.5356 Tấn 4.2.3. Lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker Trong tự nhiên nguyên liệu luôn luôn tồn tại một lượng ẩm nhất định Dựa vào số liệu thực tế tại nhà máy và số liệu trang 80- “Thiết kế nhà máy xi măng”- Bùi Văn Chén- Năm 1984, ta chọn: Độ ẩm Đá vôi = 5% Độ ẩm Đất sét = 8% Độ ẩm Quặng sắt = 5% Độ ẩm Đá cao si líc = 2% Vậy, lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết là: (4.2.3) Trong đó: W: là độ ẩm của nguyên liệu (%) Dựa vào công thức (4.2.3) ta tính được: Đá vôi ( ẩm) = 1.2414 Tấn Đất sét (ẩm ) = 0.2526 Tấn Quặng sắt( ẩm) = 0.0231 Tấn. Đá cao si líc ( ẩm) = 0.0838 Tấn Vậy, tổng lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker là: 1.6008 Tấn 4.2.4. Lượng nguyên liệu ẩm thực tế để sản xuất một tấn Clinker Trong quá trình gia công nguyên liệu luôn có sự tổn thất, với trình độ và công nghệ hiện nay lượng tổn thất trong quá trình gia công khoảng: 1% Vậy lượng nguyên liệu ẩm thực tế để sản xuất một tấn Clinker là: (4.2.4) Trong đó: p là tổn thất nguyên liệu khi gia công và vận chuyển: p = 1% Dựa vào công thức (4.2.3) ta tính được: Đá vôi ( ẩm thực tế ) = 1.2539 Tấn Đất sét (ẩm thực tế) = 0.2551 Tấn Quặng sắt( ẩm thực tế) = 0.0233 Tấn. Đá cao si líc ( ẩm thực tế) = 0.0846 Tấn Vậy, tổng lượng nguyên liệu ẩm lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker là: 1.617 Tấn Bảng 4.1: Lượng nguyên liệu cần thiết để sản xuất 1 tấn Clinker Nguyên liệu  Lý thuyết  Thực tế    Khô(T)  Ẩm(T)  Khô(T)  Ẩm(T)   Đá vôi  1.1823  1.2414  1.1942  1.2539   Đất sét  0.2338  0.2526  0.2362  0.2551   Quặng sắt  0.022  0.0231  0.0222  0.0233   Đá cao si líc  0.0821  0.0838  0.083  0.0846   Tổng  1.5202  1.6008  1.5356  1.617   4.3. Lượng nguyên liệu cần cung cấp cho nhà máy để sản xuất xi măng Theo thành phần xi măng thì cứ 75% clinker, 20% phụ gia thủy là đá bazan và 5% thạch cao phối trộn với nhau sẽ được một đơn vị xi măng (căn cứ vào thành phần khoáng hóa ở bài phối liệu và thực tế của nhà máy). Vì vậy, ta cần phải tính lượng phụ gia để cung cấp cho sản xuất. 4.3.1. Lượng phụ gia khô theo lý thuyết để phối trộn với một tấn clinker Phụ gia đá bazan = (1/75)*20 = 0.2667 Tấn Phụ gia thạch cao = (1/75)*5 = 0.05 Tấn Tổng lượng phụ gia khô theo lý thuyết để phối trộn với một tấn clinker: 0.3167 Tấn 4.3.2. Lượng phụ gia ẩm theo lý thuyết để phối trộn với một tấn clinker Ở trong kho, phụ gia luôn tồn tại một lượng ẩm khoảng: 5% Vậy, lượng phụ gia ẩm theo lý thuyết: Với: W là độ ẩm của nguyên liệu(%) Phụ gia Đá bazan = 0.267*(1+0.05) = 0.28 Tấn Phụ gia Thạch cao = 0.05*(1+0.05) = 0.525Tấn Tổng lượng phụ gia ẩm theo lý thuyết = 0.3325 Tấn 4.3.3. Lượng phụ gia khô thực tế để phối trộn với một tấn clinker Trong vận chuyển phụ gia có sự hao hụt khoảng: p = 1% Lượng phụ gia khô thực tế là: Phụ gia Đá bazan = 0.28*100/(100-1) = 0.2828 Tấn Phụ gia Thạch cao = 0.053*100/(100-1) = 0.053 Tấn Tổng lượng phụ gia khô thực tế = 0.3359 Tấn 4.3.4. Lượng phụ gia ẩm thực tế để phối trộn với một tấn clinker Trong quá trình vận chuyển phụ gia có sự hao hụt khoảng: p= 2% Do đó, cần phải tính lượng thực tế của chúng: Phụ gia Đá bazan = 0.28*100/(100-2) = 0.2857 Tấn Phụ gia Thạch cao = 0.053*100/(100-2) = 0.0536 Tấn Tổng lượng phụ gia ẩm thực tế = 0.3393Tấn 4.4. Lượng nhiên liệu (than) cần thiết để sản xuất một tấn Clinker 4.4.1. Lượng nhiên liệu khô lý thuyết Ở phần tính phối liệu ta tính được lượng nhiên liệu (than) cần thiết để sản xuất một kg clinker là: P = 0.1045 (kg nhiên liệu/kgclinker) Vậy để sản xuất một tấn Clinker thì cần một lượng nhiên liệu là: Than = 0.1045 Tấn 4.4.2. Lượng nhiên liệu khô theo thực tế để sản xuất một tấn Clinker Trong quá trình vận chuyển, gia công nhiên liệu, qua các công đoạn sản xuất có mất mát và tổn thất khoảng 1% Vậy lượng nhiên liệu khô thực tế là: Than = = 0.1056 Tấn 4.4.3. Lượng nhiên liệu ẩm theo lý thuyết để sản xuất một tấn Clinker Trong kho chứa nhiên liệu luôn có một lượng ẩm khoảng: 5% Vậy lượng nhiên liệu ẩm lý thuyết là: Than = = 0.1097 Tấn 4.4.4. Lượng nhiên liệu ẩm theo thực tế để sản xuất một tấn Clinker Trong quá trình vận chuyển, gia công nhiên liệu, qua các công đoạn sản xuất có mất mát và tổn thất khoảng: 2% Vậy lượng nhiên liệu ẩm thực tế là: Than = = 0.1077 Tấn Bảng 4.2: Bảng tiêu tốn nhiên liệu và phụ gia ứng với một tấn Clinker Nguyên liệu  Lý thuyết  Thực tế    Khô(Tấn)  Ẩm(Tấn)  Khô(Tấn)  Ẩm(Tấn)   Đá bazan  0.2667  0.28  0.2828  0.2857   Thạch cao  0.05  0.0525  0.053  0.0536   Than  0.1045  0.1097  0.1056  0.1077   Bảng 4.3: Tổng kết cân bằng vật chất cho toàn nhà máy: Nguyên liệu  Lượng nguyên liệu cần thiết dùng    T/năm  T/ngày  T/giờ  %   Đá vôi  1,562,914.631  4,665.417  194.392  55.013   Đất sét  986,037.110  2,943.394  122.641  34.707   Đá đỏ  26,782.130  79.947  3.331  0.943   PG thuỷ  212,652.844  634.785  26.449  7.485   Thạch cao  52,609.428  157.043  6.543  1.852   Tổng  2,840,996.142  8,480.585  353.358  100.00   Than  129,304.543  385.984  16.083  0.107   CHƯƠNG V: CHUẨN BỊ VÀ GIA CÔNG NGUYÊN LIỆU 5.1. Đá vôi 5.1.1. Tính băng tải xích chuyển động cóc dưới phễu Vì đá từ phểu xuống là những tảng lớn, nặng nên phải dùng băng tải xích. Mục đích của băng tải xích là vận chuyển và định lượng đá vôi từ phễu vào máy đập búa năng suất là: 225.5 (t/h) Chiều rộng băng tải xích được tính theo công thức sau:
= 1.7 (m) Với: c: hệ số chú ý đến độ nghiêng, chọn c = 0.9 (Trang 223- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: vận tốc của băng tải xích v = 0.2 ÷ 0.6 (m/s).Ta chọn : v = 0.2(m/s) B: chiều rộng của băng tải (m) trọng lượng thể tích góc chảy tự nhiên 35o. Công suất trên trục chuyển động của băng: = 0.94 (KW) (Trang 224- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) Hệ số chuyển đổi đơn vị từ Mã lực sang KW = 0.7355 (KW) Để cho băng tải hoạt động tốt, phải tính thêm công suất khắc phục trở lực(Trang 218- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) Nkp = 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 0.72 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện:
= (1.119 + 0.81)/0.85 = 3.13(KW) Trong đó: W’: hệ số trở lực chuyển động : W’ = 0.03 (Bảng 217- “Thiết bị các nhà máy siliat”- Tập 2) v: tốc độ di chuyển Q: năng suất . L: chiều dài băng, chọn L = 5 (m) H: chiều cao nâng, chọn H = 1 (m) q0: trọng lượng một mét chiều dài băng, q0 = 400 (kg/m)
: hệ số chuyển động hữu ích 0.85 5.1.2. Tính chọn máy đập đá vôi Theo đơn chào hàng của hãng F.L.SMIDTH với máy đập búa E.V.Hammer Inpact Crusher, tra biểu đồ ( Năng suất _ Công suất _ kích thước liệu ), ta chọn máy đập búa EV 150*150-1, với các thông số sau: + Máy đập búa: 1 roto, 1 inlet roller + Năng suất: 250 (T/h) + Tốc độ roto: 30÷39 (m/s) + Tốc độ inlet roller: 1(m/s) + Công suất động cơ: 400(KW) + Khối lượng máy: 71 (tấn) + Chiều cao: 6.688 (m) + Chiều rộng: 2.8 (m) + Chiều dài : 3.634(m) + Kích thước liệu ra: 90(mm) 5.1.3. Tính băng tải cao su nằm ngang vận chuyển đá tới kho đồng nhất Với năng suất của máy đập búa: Q, = 225.5 (T/h). Để đảm bảo cho dây chuyền làm việc liên tục thì thiết bị bố trí sau phải có năng suất lớn hơn, do đó ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải cao su là: k = 1.2 Vậy năng suất thực tế của băng tải là: Q = 225.5*1.2 = 270.6 (T/h) Chiều rộng băng tải được tính theo công thức (Trang 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2):
Trong đó: v: tốc độ của băng tải (m/s) v = 1.5 ÷ 1.75, chọn v = 1.5(m/s) (Trang 207- Bảng 209- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990)
: trọng lượng thể tích sau khi đập, 1.5 (T/m3) Do đó: B = [ 270.6/(155*1.5*1.5)] 1/2 = 0.9 (m) Công suất trên trục của trống quay được xác định theo công thức :
(Trang 217- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) Trong đó: K1: hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng tải (Trang 218- Bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), K1 = 45 L: tổng chiều dài phần nằm ngang và nghiêng của băng (m), L = 10 (m) H: chiều cao nâng tải khi nằm ngang, H = 0 (m) K2: hệ số phụ thuộc vào chiều dài của băng (Trang 218- Bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), K2 = 1 Thay vào ta tính được No: No = (7.4*45*10*1.5)/10000 + (2*270.6*10)/10000 + (37*270.6*0*1)/10000 = 1.5(KW) Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 2.1(KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện :
= (1.5 + 2.1)/0.85 = 4.8 (KW) 5.1.4. Tính kho đồng nhất đá vôi: G = 20000 (Tấn) Mục đích của việc thiết kế kho đồng nhất đá vôi là: làm cho đá vôi được đồng nhất về thành phần hoá trước khi đổ vào silô chứa tiếp liệu cho máy nghiền con lăn, cũng là nơi dự trữ đá vôi trong thời gian dừng máy đập búa và trong điều kiện khai thác gặp khó khăn. Đá vôi được đồng nhất theo phương pháp chevron, dùng hệ thống băng tải rải đá theo chiều dài kho và hệ thống tháo liệu dùng thiết bị làm vỡ loại cầu nối có bừa gạt. Mặt cắt ngang của kho (hình vẽ): Thể tích kho chứa đá vôi được tính theo công thức: V = G/
=7576 (m3) b: chiều rộng kho chứa, b = 34 (m) h: chiều cao kho chứa, h = 10 (m) Chiều dài kho chứa được tính theo công thức :
= 96 (m) 5.1.6. Tính băng tải cao su nằm ngang vận chuyển đá tới kho đồng nhất 5.1.6.1. Băng tải cao su nâng đá đổ xuống băng tải ngang đổ vào silô Tương tự ta tính được: B = 0.6 (m) Silô chứa 500 tấn đá vôi, với trọng lượng riêng là: 2.64 (T/m3) Vậy ta tính được thể tích của silô chứa là : V = 500 / 2.64 = 189.39 (m3) Chọn silô có đường kính là: D = 6 (m) Chiều cao của silô là : h1 = 6.7 (m) Với góc ở đáy = 450, suy ra h2 = 2.5/tg(22.50) = 3.6(m) Vậy chiều cao của silô là: H = h1 + h2 = 10.3 (m) Với vật liệu vận chuyển là đá đã đập tra bảng 206- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2, ta chọn góc nghiêng của băng là 180 . Chiều dài băng tải cao su nâng đá đổ xuống băng tải ngang là : L = H/sin(180) = 33.4 (m) Chiều dài băng tải ngang đổ vào silô: L = 60 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2, ta tìm được K2 = 1 Vậy công suất trên trục của trống quay là :
= 10.2 (KW) Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275 *No + 0.007* Q + 0.4 = 4.5 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện :
= 17.24 (KW)
: hệ số chuyển động hữu ích
= 0.85 5.1.6.2. Tính băng tải cao su nằm ngang vận chuyển đá tới silô. Với năng suất của máy đập búa là: Q = 225.5 (t/h). Để đảm bảo cho dây chuyền làm việc liên tục thì thiết bị bố trí sau phải có năng suất lớn hơn, do đó ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải cao su là: k = 1.2 Vậy năng suất thực tế của băng tải là : Q’ = Q*1.2 = 270.6 (t/h) Chiều rộng băng tải được tính theo công thức:
= 0.9 (m) Với : v: tốc độ của băng tải (m/s), v = 1.5 ÷1.75 (Bảng 209- “Thiết bị các nhà máy silica”t- Tập 2), chọn v = 1.5 (m/s) Công suất trên trục của trống quay được xác định theo công thức :
= 8.4 (KW) K1: hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng tải (bảng 210- “Thiết bị các nhà máy sicilca”t- Tập 2), K1 = 45 L: tổng chiều dài phần nằm ngang và nghiêng của băng (m), L =100 (m) H: chiều cao nâng tải khi nằm ngang, H = 0 K2: hệ số phụ thuộc vào chiều dài của băng (Bảng 21- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2), K2 = 1 Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275*No + 0.007* Q + 0.4 = 4.0 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện :
= 14.6(KW)
: hệ số chuyển động hữu ích,
= 0.85 5.2. Đất sét 5.2.1. Tính băng tải xích tấm vận chuyển đất sét (có độ ẩm 8%) . Băng tải xích tấm có tác dụng vận chuyển đất sét từ phễu vào máy đập trục Với năng suất của băng tải là: Q = 44.05(T/h) Chiều rộng băng tải xích được tính theo công thức sau:
= 0.7 (m) Trong đó: c: hệ số chú ý đến độ nghiêng, chọn c = 0.9 (trang 223- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: vận tốc của băng tải xích v = 0.2÷0.6 (m/s), ta chọn: v = 0.2 (m/s) B: chiều rộng của băng tải (m)
: trọng lượng riêng của đất sét,
= 2.62 (T/m3) góc chảy tự nhiên 35o Công suất trên trục chuyển động của băng 0.25 (KW). Để cho băng tải hoạt động tốt ta phải tính thêm công suất khắc phục trở lực: Nkp= 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 0.59 (KW). Tổng công suất trên trục động cơ điện :
= 0.99 (KW). Trong đó : w’: hệ số trở lực chuyển động, w’ = 0.03 (Trang 224- Bảng 217- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: tốc độ di chuyển Q: năng suất . L: chiều dài băng, chọn L = 5 (m). H: chiều cao nâng, chọn H = 0 (m). q0: trọng lượng một mét chiều dài băng, q0 = 400 (kg/m).
: hệ số chuyển động hữu ích,
= 0.85 5.2.2. Tính chọn máy cán trục cán đất sét Để cán nhỏ đất sét, ta dùng máy cán hai trục có răng Tra bảng 79- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 1- ĐHBKHN- Năm 1990, với năng suất máy đập là: Q = 44.05(T/h), ta có các thông số sau: + Máy đập búa hai trục có răng của hãng Krupp Polisius + Năng suất: 35÷50 (T/h) . + Đường kính trục: 1100 (mm) + Chiều dài trục: 1000 (mm) . + Kích thước cục vật liệu nạp vào máy: 600 (mm) . + Số vòng quay trục: 15 (v/ph) . + Công suất yêu cầu: 40 (KW) . + Khe hở ứng với năng suất trên : ≤ 100(mm) + Kích thước toàn bộ: chiều dài: 5670 (mm), chiều rộng: 3200 (mm), chiều cao: 1400 (mm) . + Trọng lượng máy: 20 (tấn) Tính băng tải cao su vận chuyển đất sét tới kho đồng nhất 5.2.3.1. Tính băng tải cao su (1) nằm ngang vận chuyển đất sét tới băng tải (2) Lượng đất sét (tấn) cần vận chuyển trong một giờ là: Q = 36.71 (tấn), ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải là : k = 20% Vậy năng suất thưc của băng tải là : Q = 36.71*(1+0.2) = 44.052 (t/h) Chọn chiều rộng của băng tải là : B = 0.6 (m) Chiều dài của băng tải là : L =10 (m) Vận tốc của băng tải được tính theo công thức :
= 0.3 (m/s) Công suất trục của băng là :
= 0.5 (KW) B = 600 (mm), tra bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K1 = 36 L = 4 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K2 = 1.25 H = 0 (m) Công suất khắc phục trở lực: Nkp = ( 0.275*No + 0.007*Q + 0.4) *0.736 = 0.6 (KW) Công suất trên trục động cơ là:
= 1.32 (KW)
: hệ số truyền động,
= 0.85 5.2.3.2. Tính băng tải cao su(2) vận chuyển đất sét tới kho đồng nhất . Lượng đất sét (tấn) cần cần vận chuyển trong một giờ là : Q = 36.71 (tấn). Ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải là: k = 20% Vậy năng suất thưc của băng tải là: Q = 36.71*(1+0.2 ) = 44.05 (t/h) Chọn chiều rộng của băng tải là: B = 0.6 (m) Chiều dài của băng tải là: L = 30 (m) Vận tốc của băng tải được tính theo công thức:
= 0.3(m/s) Công suất trục của băng là:
= 0.05 (KW) B = 600 (mm), tra bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K1 = 36 L = 4 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K2 = 1.25 H = 0 (m) Công suất khắc phục trở lực: Nkp = ( 0.275*No + 0.007*Q + 0.4) *0.736 = 0.53 (KW) Công suất trên trục động cơ là:
= 0.7 (KW)
: hệ số truyền động,
= 0.85 5.2.4. Tính kho đồng nhất đất sét có sức chứa: G =10000 tấn . Kho đồng nhất đất sét: Với sức chứa này sẽ đảm bảo cho đất sét được đồng nhất tốt trước khi được đưa vào silô chứa, đồng thời là nơi dự trữ đất sét cho nhà máy trong mùa mưa và trong thời gian dừng máy sửa chửa, thay thế thiết bị, bảo dưỡng máy. Chọn chiều rộng là: l = 25 (m) Chiều cao là : h = 10 (m) Ta có : b = h/tg60o = 6 (m)
= 3817 (m3)
= 66 (m) Vậy chiều dài kho chứa là: L = a + b = 72 (m) 5.2.5. Tính chọn máy xúc nhiều gầu loại xích mang gầu Năng suất thực tế cần xúc trong một giờ là: 36.71(t/h). Chọn hệ số dự trữ năng suất cho máy xúc là: k = 20% Năng suất máy cần xúc là: Q = 36.71*(1+0.2) = 44.05 (t/h) = 16.814 (m3/h) Tra bảng 27-“Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta chọn máy xúc nhiều gầu với các thông số sau : Dung tích gầu: 18 (lit) Chiều sâu xúc lớn nhất: 6 (m) Số gầu đổ liệu trong một phút: 20 Chiều cao xúc cực đại: 6 (m) Năng suất kỹ thuật: 20 (m3/h) Tốc độ xích mang gầu: 0.3 (m/s) Bước gầu trên xích: 0.25 (m) Công suất đặt của động cơ điện: 11.8 (KW) Áp lực lớn nhất của bánh xe lên đường ray: 3(T) 5.2.6. Tính băng tải cao su vận chuyển đất sét tới cân băng định lượng . Lượng đất sét (tấn) cần vận chuyển trong một giờ là: Q = 36.71 (tấn). Ta chọn hệ số dự trữ năng suấtcho băng tải là: k = 20% Vậy năng suất thưc của băng tải là: Q = 36.71*(1+0.2 ) = 44.05 (t/h) Chọn chiều rộng của băng tải là: B = 0.6 (m) Chiều dài của băng tải là: L = 30 (m) Vận tốc của băng tải được tính theo công thức:
= 0.3(m/s) Công suất trục của băng là :
= 0.05 (KW) Với : B = 600 (mm), tra bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K1 = 36, L = 4 (m), tra bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990, ta có K2 = 1.25, H = 0 (m) Công suất khắc phục trở lực: Nkp = ( 0.275*No + 0.007*Q + 0.4) *0.736 = 0.53 (KW) Công suất trên trục động cơ là:
= 0.7 (KW)
: hệ số truyền động,
= 0.85 5.3. Phân xưởng gia công nguyên liệu phụ 5.3.1. Tính băng tải xích vận chuyển nguyên liệu vào máy đập hàm Băng tải xích có tác dụng vận chuyển nguyên liệu từ phễu vào máy đập hàm Với năng suất của băng tải là: Q’= 61(T/h). Ta có hệ số dự trữ: k = 20% Vậy, năng suất cần vận chuyển: Q = 61*(1+0.2) = 73.2 (t/h) Chiều rộng băng tải xích được tính theo công thức sau:
= 0.98(m) Trong đó: c: hệ số chú ý đến độ nghiêng, chọn c = 0.9 (Trang 223- Bảng 216- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: vận tốc của băng tải xích v = 0.2÷0.6 (m/s).Ta chọn: v = 0.2(m/s) B: chiều rộng của băng tải (m)
: trọng lượng riêng của nguyên liệu,
= 2.62(T/m3)
góc chảy tự nhiên 35o Công suất trên trục chuyển động của băng :
= 0.24 (KW). Để cho băng tải hoạt động tốt ta phải tính thêm công suất khắc phục trở lực: Nkp = 0.275*No + 0.007*Q + 0.4 = 0.36(KW). Tổng công suất trên trục động cơ điện :
= 0.70 (KW). Trong đó : w,: hệ số trở lực chuyển động: w, = 0.03 (Trang 224- Bảng 217- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990) v: tốc độ di chuyển Q: năng suất . L: chiều dài băng, chọn L = 5 (m). H: chiều cao nâng, chọn H = 1 (m). q0: trọng lượng một mét chiều dài băng, q0 = 400(kg/m).
: hệ số chuyển động hữu ích,
= 0.85 5.3. Phân xưởng nghiền phối liệu 5.3.1.Tính băng tải chung vận chuyển nguyên liệu vào máy nghiền con lăn Với năng suất của vận chuyển là : G = 232.685 (t/h) . Để cho dây chuyền làm việc liên tục thì thiết bị bố trí sau phải có năng suất lớn hơn do đó ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho băng tải cao su là : k = 30% Vậy năng suất thực tế của băng tải là : Q’ = 232.685(1+0.3) = 302.49 (t/h) Chiều rộng băng tải được tính theo công thức :
= 0.7 (m) Với: v: tốc độ của băng tải (m/s), v = 1.5÷ 2.5 (Bảng 209- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), chọn: v = 1.5 (m/s) Công suất trên trục của trống quay được xác định theo công thức:
= 2.4 (KW) Công suất để khắc phục trở lực: Nkp = 0.275* No + 0.007*Q + 0.4 = 2.5 (KW) Tổng công suất trên trục động cơ điện:
= 5.8 (KW) Trong đó: K1: hệ số phụ thuộc vào chiều rộng băng tải (Trang 218- Bảng 210- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990), K1 = 45 L: chiều dài phần nằm ngang của băng, L = 30 (m) H: chiều cao nâng tải khi nằm ngang, H = 0 (m)
: hệ số chuyển động hữu ích,
= 0.85 K2: hệ số phụ thuộc vào chiều dài của băng (Trang 218- Bảng 211- “Thiết bị các nhà máy silicat”- Tập 2- ĐHBKHN- Năm 1990)
: trọng lượng riêng,
= 2.624 (t/m3) 5.3.2. Tính chọn máy nghiền con lăn Từ bảng cân bằng vật chất ta có khối lượng nguyên liệu cần nghiền trong một giờ là: Q = Đá vôi + Đất sét + Đá cao silic + Quặng sắt = 232.685 (T/h) Để cho dây chuyền làm việc liên tục ta chọn hệ số dự trữ năng suất cho máy nghiền là: k = 20% Ta cần chọn máy nghiền có năng suất là: Q' = 232.685*(1+0.2) = 279.222 (T/h) Theo đơn chào hàng của hãng F.L.SMIDTH, ta chọn máy nghiền con lăn Atoxmill – 42.5 với các thông số đặc trưng sau: Năng suất: 295 (T/h) Năng lượng điện cung cấp: 2200 (KW) Tốc độ bàn nghiền: 27.1 (v/ph) Tốc độ động cơ: 82 (v/ph) Năng lượng tiêu hao cho động cơ: 162 (KW) Chiều cao: 19 (m) Chiều rộng: 7.5 (m) Chiều dài toàn bộ: 9 (m) Khối lượng máy: 110 (Tấn) Lưu lượng khí: 95 (m3/s)