Tính cân bằng vật chất cho nhà máy xi măng Pooclăng sản xuất theo phương pháp khô lò đứng công suất 80.000 tấn clanke/năm

ang t¨ng nhanh vÒ sè l­îng, chØ tiªu vÒ s¶n xuÊt xi m¨ng vµ v«i lµ 20% ¸ 25%, ®ßi hái cao vÒ chÊt l­îng. Trong khi ®ã chóng ta míi ®¸p øng ®­îc mét phÇn vÒ yªu cÇu xi m¨ng cho sù nghiÖp x©y dùng ®Êt n­íc, trong khi ®ã nguån nguyªn liÖu s¶n xuÊt xi m¨ng ë n­íc ta rÊt råi rµo. Do ®ã trong nhiÖm vô lµm ®å ¸n m«n häc khoa C«ng nghÖ VËt LiÖu X©y Dùng ®· giao cho em ®å ¸n: “ TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho nhµ m¸y xi m¨ng Poocl¨ng s¶n xuÊt theo ph­¬ng ph¸p kh« lß ®øng c«ng suÊt 80.000 tÊn clanke/n¨m “. Ch­¬ng I: Giíi thiÖu vÒ xi m¨ng poocl¨ng I. Giíi thiÖu chung vÒ xi m¨ng. Xi m¨ng Poocl¨ng lµ chÊt kÕt dÝnh hy®rat ®­îc s¶n xuÊt b»ng c¸ch nghiÒn mÞn clinke xi m¨ng Poocl¨ng víi th¹ch cao ®«i khi cã c¶ c¸c phô gia kh¸c. Clinke xi m¨ng Poocl¨ng s¶n xuÊt b¨ng c¸ch nung thiªu kÕt hçn hîp nguyªn liÖu ®ång nhÊt, ph©n t¸n mÞn gåm ®¸ v«i, ®Êt sÐt ( nguyªn liÖu chÝnh ) vµ mét sè nguyªn liÖu kh¸c ®ãng vai trß ®iÒu chØnh ( quÆng s¾t, c¸t qu¾c... ). Khi nghiÒn clinke xi m¨ng Poocl¨ng ph¶i pha thªm th¹ch cao ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®ãng r¾n vµ mét sè tÝnh chÊt kh¸c cña xi m¨ng. NÕu xi m¨ng kh«ng cã th¹ch cao th× khi trén xi m¨ng víi n­íc sÏ ninh kÕt vµ khi ®ãng r¾n s¶n phÈm cã tÝnh chÊt c¬ lý thÊp, hµm l­îng th¹ch cao chiÕm 3% - 5% trong xi m¨ng. C¸c phô gia nghiÒn cïng cinke cã t¸c dông c¶i thiÖn mét sè tÝnh chÊt cña xi m¨ng, hay t¨ng sè l­îng s¶n phÈm lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. C¸c phô gia cã thÓ lµ phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh ( < 15% ), phô gia tr¬ ( < 10% ), phô gia dÆc biÖt ( < 1% ). Xi m¨ng Poocl¨ng lµ chÊt kÕt dÝnh hy®rat ®­îc s¶n xuÊt b»ng c¸ch nghiÒn mÞn clinke xi m¨ng Poocl¨ng víi th¹ch cao ®«i khi cã c¶ c¸c phô gia kh¸c. Clinke xi m¨ng Poocl¨ng s¶n xuÊt b¨ng c¸ch nung thiªu kÕt hçn hîp nguyªn liÖu ®ång nhÊt, ph©n t¸n mÞn gåm ®¸ v«i, ®Êt sÐt ( nguyªn liÖu chÝnh ) vµ mét sè nguyªn liÖu kh¸c ®ãng vai trß ®iÒu chØnh ( quÆng s¾t, c¸t qu¾c... ). Khi nghiÒn clinke xi m¨ng Poocl¨ng ph¶i pha thªm th¹ch cao ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é ®ãng r¾n vµ mét sè tÝnh chÊt kh¸c cña xi m¨ng. NÕu xi m¨ng kh«ng cã th¹ch cao th× khi trén xi m¨ng víi n­íc sÏ ninh kÕt vµ khi ®ãng r¾n s¶n phÈm cã tÝnh chÊt c¬ lý thÊp, hµm l­îng th¹ch cao chiÕm 3% - 5% trong xi m¨ng. C¸c phô gia nghiÒn cïng cinke cã t¸c dông c¶i thiÖn mét sè tÝnh chÊt cña xi m¨ng, hay t¨ng sè l­îng s¶n phÈm lµm gi¶m gi¸ thµnh s¶n phÈm. C¸c phô gia cã thÓ lµ phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh ( < 15% ), phô gia tr¬ ( < 10% ), phô gia dÆc biÖt ( < 1% ). Nh÷ng ®Æc tr­ng c¬ b¶n cña clinke xi m¨ng Poocl¨ng. Clinke xi m¨ng Poocl¨ng tån t¹i ë d¹ng t¶ng cã kÝch th­íc kh¸c nhau th­êng 10mm ¸ 40mm phô thuéc chñ yÕu vµo thµnh phÇn phèi liÖu, ®é ®ång nhÊt cña phèi liÖu, ®é mÞn cña phèi liÖu còng nh­ ph­¬ng ph¸p c«ng nghÖ vµ d¹ng lß nung. Thµnh phÇn ho¸ häc cña clinke: Gåm c¸c «xit chÝnh lµ Al2O3 , Fe2O3 , CaO , SiO2 chiÕm 95% ¸ 97% trong cinke. Ngoµi ra trong clinke xi m¨ng Poocl¨ng cßn cã c¸c «xit kh¸c nh­ MgO , TiO2 , K2O , Na2O , P2O5 , SO3 ... víi hµm l­îng nhá. Hµm l­îng c¸c «xit trong clinke xi m¨ng Poocl¨ng dao ®éng trong kho¶ng réng: * CaO : ( 63 ¸ 66 )% * SiO2 : ( 21 ¸ 24 )% * Al2O3 : ( 04 ¸ 09 )% * Fe2O3 : ( 02 ¸ 04 )% * ( K2O + Na2O) : ( 0,4 ¸ 01 )% * MgO : ( 0,5 ¸ 05 )% * ( TiO2 + Cr2O3) : ( 0,2 ¸ 0,5 )% * SO3 : ( 0,3 ¸ 01 )% * P2O5 : ( 0,1 ¸ 0,5 )% Khi hµm l­îng c¸c «xit trªn thay ®æi dÉn ®Õn tÝnh chÊt cña xi m¨ng sau nµy cïng bÞ thay ®æi. Vai trß cña c¸c «xit chÝnh trong Clinke: CaO ë trong nh÷ng ®iÒu kiÖn nhÊt ®Þnh liªn kÕt víi c¸c «xit kh¸c t¹o ra c¸c kho¸ng chÝnh ( C2S , C3S , C3A , C4AF ) quyÕt ®Þnh ninh kÕt ®ãng r¾n vµ c­êng ®é xi m¨ng. Khi CaO dan ®Õn kho¸ng C3S lín, xi m¨ng ®ãng r¾n nhanh, c­êng ®é cao, nh­ng nhiÖt ®é nung luyÖn cao, CaO tù do lín vµ xi m¨ng kh«ng bÒn trong m«i tr­êng n­íc vµ m«i tr­êng sunfat. ¤xit Silic ( SiO2 ) khi nung luyÖn t¸c dông víi oxit Canxi ( CaO ) ®Ó t¹o thµnh kho¸ng Silic¸t canxi. Khi l­îng SiO2 nhiÒu th× kho¸ng silic¸t canxi cã baz¬ thÊp h¬n C2S, xi m¨ng ninh kÕt ®ãng r¾n chËm ë thêi kú ®Çu c­êng ®é kh«ng cao nh­ng xi m¨ng lÒn trong n­íc vµ m«i tr­êng sunfat, c­êng ®é cuèi cïng cao. ¤xit nh«m ( Al2O3 ) t¸c dông víi c¸c oxit kh¸c khi nung luyÖn t¹o ra c¸c kho¸ng chÝnh C3A , C4AF. Khi hµm l­îng Al2O3 nhiÒu th× kh¶ n¨ng t¹o ra c¸c kho¸ng C3A cµng lín. Xi m¨ng ninh kÕt ®ãng r¾n nhanh, c­êng ®é kh«ng cao vµ kÐm bÒn trong m«i tr­êng n­íc vµ m«i tr­êng sunfat. ¤xit s¾t ( Fe2O3 ) cã t¸c dông lµm gi¶m nhiÖt ®é thiªu kÕt khi nung luyÖn clinke, tham gia t¹o kho¸ng alumo ferit canxi d¹ng C4AF. Xi m¨ng bªn trong m«i tr­êng n­íc, m¸c xi m¨ng kh«ng cao. Khi Fe2O3 t¨ng th× kho¸ng C4AF cao dÉn ®Õn pha láng khi nung luyÖn lín, kh¶ n¨ng b¸m dÝnh lín, lµ bÞ sù cè ®Æc biÖt lµ lß døng. ¤xit magie ( MgO ) g©y nªn sù thay ®æi thÓ tÝch kh«ng ®ång thêi khi ®ãng r¾n cña xi m¨ng. ¤xit Titan ( TiO2 ) tuú hµm l­îng kh¸c nhau mµ g©y ¶nh h­ëng kh¸c nhau. Khi hµm l­îng 0,1% ¸ 0,5% cã kh¶ n¨ng kÕt tinh tèt c¸c kho¸ng clinke. Khi hµm l­îng 2% ¸ 4% th× thay thÕ mét l­îng SiO2 lµm t¨ng c­êng ®é xi m¨ng, hµm l­îng > 4% th× lµm gi¶m c­êng ®é xi m¨ng. ¤xit Cr2O3 vµ P2O5 khi hµm l­îng 0,1% ¸ 0,3% lµm t¨ng c­êng ®é ®ãng r¾n cña xi m¨ng vµo thêi kú ®Çu vµ c­êng ®é cuèi cïng cao. Nh­ng khi hµm l­îng 1% ¸ 2% th× t¸c dông ng­îc l¹i. C¸c oxit kiÒm ( K2O + Na2O ) khi hµm l­îng >1% th× chóng g©y nªn tÝnh kh«ng æn ®Þnh cña thêi kú ninh kÕt vµ t¹o thµnh c¸c vÕt mÉu trªn bÒ mÆt dung dÞch hay bª t«ng. C¸c oxit nµy cã kh¶ n¨ng t¸c dông víi CaO , Al2O3 t¹o thµnh ( Na, K )2O.8CaO.3Al2O3(K, Na) hay ( K, Na )2SO4 khi t¸c dông víi SO3 . Thµnh phÇn kho¸ng cña clike xi m¨ng Poocl¨ng Trong clike xi m¨ng Poocl¨ng gåm chñ yÕu lµ c¸c kho¸ng silic c¸t canxi ( hµm l­îng 70% ¸ 80% ), c¸c kho¸ng aluminat vµ alumo ferit canxi. Kho¸ng silicat canxi gåm 2 kho¸ng alÝt vµ belÝt: Kho¸ng silicat lµ kho¸ng quan träng nhÊt cña clinke xi m¨ng t¹o cho xi m¨ng cã c­êng ®é cao, tèc ®é kÕt r¾n nhanh vµ quyÕt ®Þnh nhiÒu tÝnh chÊt kh¸c cña xi m¨ng. Trong clike xi m¨ng Poocl¨ng alÝt chiÕm 45% ¸ 60%, alÝt lµ dung dÞch r¾n cña kho¸ng C3S víi mét l­îng nhá c¸c «xit kh¸c nh­ MgO , P2O5 , Cr2O3 ... víi hµm l­îng 2% ¸ 4%. C3S bÒn v÷ng trong kho¶ng nhiÖt ®é 12000C ¸ 12500C ®Õn 19000C ¸ 20700C. NhiÖt ®é lín h¬n 20700C th× C3S bÞ nãng ch¶y, nhá h¬n 12000C th× C3S bÞ ph©n huû: C3S = C2S + CaO tù do BelÝt lµ kho¸ng còng quan träng trong clinke cã ®Æc ®iÓm ®ãng r¾n chËm nh­ng c­êng ®é cuèi cïng t­¬ng ®èi cao. BelÝt lµ dung dÞch r¾n cña kho¸ng C2S víi mét l­îng nhá tõ 1% ¸ 3% c¸c «xit kh¸c nh­ Al2O3 , Fe2O3 , Cr2O3 ... Trong clinke belÝt chiÕm tõ 20% ¸ 30%. BelÝt tån t¹i nhiÒu d¹ng thï h×nh kh¸c nhau a C2S , a’ C2S, b C2S, g C2S. Trong ®ã: a C2S tån t¹i ë nhiÖt ®é 14250C ¸ 21300C khi nhiÖt ®é lín h¬n 21300C th× a C2S chuyÓn thµnh a’ C2S. a’ C2S bÒn v÷ng víi nhiÖt ®é 8300C ¸ 14250C khi < 8300C vµ lµm l¹nh nhanh th× a’ C2S chuyÓn vÒ g C2S. b C2S kh«ng bÒn lu«n cã h­íng chuyÓn vÒ g C2S ë nhiÖt ®é £ 5250C. Khi b C2S chuyÓn thµnh g C2S lµm t¨ng thÓ tÝch » 10% vµ bÞ ph©n huû thµnh bét. g C2S hÇu nh­ kh«ng t¸c dông víi dông víi n­íc vµ kh«ng cã tÝnh kÕt dÝnh. Aluminat canxi tån t¹i trong clinke d­íi hai d¹ng C3A , C5A3 t¹o cho xi m¨ng tÝnh ninh kÕt ®ãng r¾n nhanh nh­ng c­êng ®é thÊp vµ dÔ g©y nªn hiÖn t­îng kh«ng æn ®Þnh thÓ tÝch trong s¶n phÈm ®· ®ãng r¾n khi tiÕp xóc víi m«i tr­êng cã c¸c muèi sunfat. Nªn trong mét sè lo¹i xi m¨ng cã khèng chÕ: * Xi m¨ng thuû c«ng % C3A £ 5% * Xi m¨ng bÒn sunfat % C3A £ 8% Trong clike xi m¨ng Poocl¨ng hµm l­îng CaO lín nªn aluminat canxi chØ tån t¹i chñ yÕu ë d¹ng C3A. Pha alumo pherit canxi lµ dung dÞch r¾n cña c¸c alumo ferit canxi thµnh phÇn kh¸c nhau phô thuéc vµo thµnh phÇn nguyªn liÖu ban ®Çu, ®iÒu kiÖn nung luyÖn cã thÓ cã trong clike xi m¨ng t¹o thµnh c¸c dung dÞch r¾n C6A2F, C4AF, C6AF2. Trong clike xi m¨ng Poocl¨ng pha alumo ferit canxi cã thµnh phÇn gÇn víi C4AF, trong ®ã th­êng hoµ tan » 1% MgO. Pha thuû tinh chiÕm 4% ¸ 15% ë d¹ng cÊu tróc thuû tinh do sù hoµ tan mét sè «xit nh­ CaO, Al2O3, Fe2O3, Na2O, K2O cã ¶nh h­ëng ®Õn tÝnh chÊt c¸c kho¸ng cña clinke, chóng lµm thay ®æi nhiÖt ®é h×nh thµnh c¸c kho¸ng chñ yÕu. Ngoµi ra trong clike xi m¨ng Poocl¨ng cßn cã CaO tù do vµ MgO tù do chóng n»m ë d¹ng c¸c h¹t giµ löa vµ t¸c dông rÊt chËm víi n­íc g©y nªn sô thay ®æi thÓ tÝch kh«ng ®Òu khi ®ãng r¾n, lµm gi¶m c­êng ®é cña xi m¨ng. §èi víi xi m¨ng hµm l­îng CaO tù do th­êng ph¶i £ 0,5% ¸ 1%. Trong clike xi m¨ng sau khi nung luyÖn hµm l­îng v«i tù do lµ: * §èi víi lß quay £ 1% * §èi víi lß ®øng £ 3% ¸ 6% cã khi ®¹t tíi 8% ¸ 9% ®©y lµ nguyªn nh©n lµm cho xi m¨ng lß ®øng kÐm æn ®Þnh thÓ tÝch, c­êng ®é thÊp. Trong clike xi m¨ng Poocl¨ng c¸c kho¸ng ®­îc thÓ hiÖn lµ: Hµm l­îng C3S > C2S > C3A > C4AF C­êng ®é nÐn 28 ngµy C3S > C2S > C3A > C4AF Tèc ®é ®ãng r¾n C3A > C3S > C4AF > C2S §é nªn sunfat C2S > C4AF > C3S > C3A d.) §Æc tr­ng cña clike xi m¨ng Poocl¨ng ®­îc ®¸nh gi¸ bëi c¸c hÖ sè sau: HÖ sè hoµ KH: biÓu thÞ tû sè l­îng «xit canxi trong clinke thùc tÕ liªn kÕt víi «xit silic SiO2 t¹o thµnh C3S. KH gäi lµ møc ®é b·o hoµ CaO cña «xit axit: Gi¸ trÞ cña KH trong clike xi m¨ng phô thuécvµo thµnh phÇn vµ tÝnh chÊt cña nguyªn liÖu sö dông, d¹ng lß nung, ®iÒu kiÖn nugn luyÖn vµ c¸c nh©n tè kh¸c khi KH cµng lín th× kho¸ng C3S nhiÒu, xi m¨ng ninh kÕt vµ ®ãng r¾n nhanh c­êng ®é cao nh­ng kh«ng bÒn trong m«i tr­êng n­íc vµ m«i tr­êng sunfat hçn hîp nguyªn liÖu khã thiªu kÕt. Khi KH thÊp th× kho¸ng C3S thÊp C2S nhiÒu nªn xi m¨ng ninh kÕt vµ ®ãng r¾n chËm trong thêi kú ®Çu, c­êng ®é cuèi cïng cao. V× vËy trong xi m¨ng hÖ sè KH = 0,85 ¸ 0,95. HÖ sè silicat ( n ) lµ tû sè gi÷a SiO2 vµ tæng hµm l­îng Fe2O3 + Al2O3 Khi t¨ng hÖ sè n th× lµm t¨ng hµm l­îng kho¸ng silicat canxi cã ®é baza thÊp, do ®ã xi m¨ng cã thÓ ninh kÕt ®ãng r¾n chËm ë thêi kú ®Çu vµ c­êng ®é cuèi cïng cao. Khi n gi¶m th× hµm l­îng c¸c kho¸ng nãng ch¶y lín, clinke dÔ nung luyÖn vµ cã nhiÖt ®é nung thÊp. V× vËy ®èi víi xi m¨ng Poocl¨ng n = 1,7 ¸ 3,5. HÖ sè Alumin ( P ): lµ tû sè gi÷a hµm l­îng oxit nh«m vµ oxit s¾t trong clinke HÖ sè P x¸c ®Þnh tû lÖ gi÷a kho¸ng C3A vµ C4AF. Khi P nhá th× xi m¨ng cã ®é bÒn cao trong n­íc, khi P lín th× xi m¨ng ninh kÕt vµ ®ãng r¾n nhanh nh­ng c­êng ®é cuèi cïng thÊp. V× vËy trong xi m¨ng poocl¨ng hÖ sè P = 1% ¸ 2,5%. Ngoµi 3 hÖ sè chÝnh ë trªn, ng­êi ta cßn sö dông thªm c¸c hÖ sè kh¸c HÖ sè MS Khi MS t¨ng th× ®é bÒn cña xi m¨ng trong moi tr­êng ¨n mßn t¨ng lªn vµ c­êng ®é t¨ng lªn. HÖ sè ®ãng r¾n ME Khi ME lín th× c­êng ®é ban ®Çu cña xi m¨ng cao, nhiÖt Hydrat lín nh­ng ®é bÒn trong m«i tr­êng x©m thùc thÊp. HÖ sè nhiÖt MK Khi MK cµng lín th× xi m¨ng to¶ nhiÖt cµng lín, MK th­êng n»m trong kho¶ng giíi h¹n 0,3 ¸ 1,8 HÖ sè nhiÖt MK Khi MK cµng lín th× xi m¨ng to¶ nhiÖt cµng lín, MK th­êng n»m trong kho¶ng giíi h¹n 0,3 ¸ 1,8 e.) C¸c tÝnh chÊt c¬ b¶n cña xi m¨ng poocl¨ng Khèi l­îng riªng vµ khèi l­îng thÓ tÝch: ga khèi l­îng riªng lµ tû sè gi÷a khãi l­îng cña xi m¨ng víi thÓ tÝch cña xi m¨ng nã phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng clinke xi m¨ng vµ phô gia cho cao Khèi l­îng ®æ ®èng cña xi m¨ng ( gY ) lµ tû sè gi÷a khèi l­îng cña xi m¨ng víi thÓ tÝch ®æ ®èng cña xi m¨ng. Khèi l­îng thÓ tÝch ®èng phô thuéc vµo khèi l­îng riªng vµ kh¶ n¨ng nÌn chÆt cña xi m¨ng. L­îng n­íc yªu cÇu vµ ®é dÎo tiªu chuÈn cña hå xi m¨ng: L­îng n­íc yªu cÇu ( l­îng n­íc tiªu chuÈn ) lµ l­îng n­íc cÇn thiÕt ®Ó hydrat ho¸ c¸c kho¸ng cña clinke xi m¨ng vµ b¶o ®¶m cho hå xi m¨ng cã ®é dÎo tiªu chuÈn. L­îng n­íc yªu cÇu cÇu xi m¨ng phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng clinke, ®é mÞn cña xi m¨ng vµ lo¹i phô gia cho vµ khi nghiÒn clinke xi m¨ng. Thêi gian ninh kÕt cña xi m¨ng poocl¨ng: lµ thêi gian tõ khi trén xi m¨ng víi n­íc cho hçn hîp t­¬ng ®èi linh ®éng ®Õn khi xi m¨ng – n­íc ®Æc l¹i vµ cã c­êng ®é ban ®Çu nµo ®ã th× gäi lµ thêi gian ninh kÕt cña xi m¨ng poocl¨ng. Thêi gian ninh kÕt cña xi m¨ng poocl¨ng phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng cña clinke, ®é nghiÒn mÞn cña xi m¨ng vµ lo¹i, l­îng phô gia trong xi m¨ng, ®iÒu kiÖn m«i tr­êng ®ãng r¾n vµ tû lÖ n­íc. C­êng ®é cña xi m¨ng: lµ mét tÝnh chÊt quan träng cña xi m¨ng lµ kh¶ n¨ng r¾n ch¾c khi t¸c dông víi n­íc vµ chuyÓn hçn hîp dÎo thµnh d¹ng ®· t¹o cho s¶n phÈm cã c­êng ®é cao. C­êng ®é cña xi m¨ng cã thÓ ®¸nh gi¸ b»ng c¸c ph­¬ng ph¸p kh¸c nh­ c­êng ®é chÞu uèn, cuêng ®é chÞu nÐn, c­êng ®é chÞu kÐo... C­êng ®é cña xi m¨ng Poocl¨ng phô thuéc vµo thµnh phÇn kho¸ng cña xi m¨ng, cÊu tróc cña clike xi m¨ng Poocl¨ng, ®é nghiÒn mÞn vµ thµnh phÇn h¹t, thêi gian b¶o qu¶n cña xi m¨ng, ®iÒu kiÖn m«i tr­êng b¶o qu¶n xi m¨ng, lo¹i vµ l­îng phô gia trong xi m¨ng. TÝnh æn ®Þnh cña xi m¨ng Poocl¨ng: c¸c chÊt kÕt dÝnh nãi chung vµ xi m¨ng nãi riªng khi ®ãng r¾n cÇn ph¶i æn ®Þnh thÓ tÝch. Xi m¨ng nÕu thay ®æi thÓ tÝch kh«ng ®ång thêi sÏ ®Én ®Õn lµm gi¶m c­êng ®é cña bª t«ng khi ®ãng r¾n, cã khi dÉn ®Õn ph¸ háng s¶n phÈm. Nguyªn nh©n do trong xi m¨ng cã CaO, MgO tù do lín lªn nªn khi xi m¨ng ®· ®ong r¾n th× CaO, MgO tù do víi n­íc lµm t¨ng thÓ tÝch s¶n phÈm v× vËy ®èi víi xi m¨ng hµm l­îng CaO tù do £ 1,5%, hµm l­îng MgO ³ 5%. II.) Nguyªn liÖu, nhiªn liÖu s¶n xuÊt clike xi m¨ng Poocl¨ng. Nguyªn liÖu s¶n xuÊt xi m¨ng Poocl¨ng. C¸c nguyªn liÖu chÝnh ®Ó s¶n xuÊt xi m¨ng Poocl¨ng lµ ®¸ v«i, ®Êt sÐt, ngoµi ra cßn sö dông nguyªn liÖu ®iiªï chØnh lµ xØ pyrit, quÆng s¾t, boxit... Quy ph¹m quy ®Þnh chÊt l­îng cña c¸c nguyªn liÖu dïng ®Ó s¶n xuÊt clike xi m¨ng Poocl¨ng: ( trang bªn ) Nguyªn liÖu C¸c chØ tiªu Gi¸ trÞ §¸ v«i hµm l­îng Cao; %; min hµm l­îng MgO; %; max hµm l­îng SiO2; %; max hµm l­îng ®Êt lÉn; %; max 50 3,5 8 7 §Êt sÐt hµm l­îng SiO2; % hµm l­îng Al2O3; % hµm l­îng Fe2O3; %; min hµm l­îng MKN; %; max 60 ¸ 68 12 ¸ 22 5 8 XØ pyrit hµm l­îng Fe2O3; min hµm l­îng CaO; %; min hµm l­îng SiO2; %; min hµm l­îng Al2O3; %; min hµm l­îng MgO; %; max 63 0,5 9 0,9 0,5 a.) §¸ v«i: §¸ v«i s¶n xuÊt clike xi m¨ng chñ yÕu ®Ó cung cÊp oxit CaO, trong ®¸ v«i hµm l­îng c¸c cÊu tö cacbonat ®¹t tõ 76% ¸ 80%. tÝnh chÊt ho¸ häc vµ ho¸ lý cña ®¸ v«i ¶nh h­ëng ®Õn viÖc *lùa chän c«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng. Trong ®¸ v«i cã chøa c¸c hçn hîp chÊt nh­ s¾t, ®Êt sÐt. §Êt sÐt §Êt sÐt xö dông ®Ó s¶n xuÊt clike xi m¨ng chñ yÕu cung cÊp SiO2, Al2O3, Fe2O3. §Êt sÐt lµ kho¸ng kÕt tña h¹t nhá, dÔ t¹o thµnh huyÒn phï khi khuÊy trén víi n­íc thµnh phÇn kho¸ng chñ yÕu cña ®Êt sÐt lµ kho¸ng alumo silicat ngËm n­íc tån t¹i á d¹ng Al2O3, 2SiO2.2H2O. Ngµi ra trong ®Êt sÐt cßn lÉn c¸c hîp chÊt kh¸c nh­ c¸t, t¹p chÊt h÷u c¬, Fe2O3 vµ oxit kiÒm... C¸c phô gia ®iÒu chØnh Phô gia ®­a vµo hçn hîp nguyªn liÖu xi m¨ng khi thµnh phÇn ho¸ häc cña nã kh«ng ®¶m b¶o yªu cÇu ®· ®Þnh ®Ó t¨ng thµnh phÇn ho¸ häc cña nã kh«ng ®¶m b¶o yªu cÇu ®· ®Þnh nh­ ®Ó t¨ng hµm l­îng SiO2 trong phèi liÖu th­êng dïng phô gia lµ c¸t, trepen, diatomit... ®Ó t¨ng hµm l­îng Fe2O3 dïng quÆng s¾t, cßn khi ®Ó t¨ng hµm l­îng Al2O3 ta dïng quÆng Boxit lµm phô gia ®iÒu chØnh. C¸c phô gia Pha vµo khi nghiÒn clike xi m¨ng Poocl¨ng ®Ó c¶i thiÖn 1 sè tÝnh chÊt cña xi m¨ng vµ h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm lµ th¹ch cao, phô gia kho¸ng ho¹t tÝnh ( xØ lß cao, xØ nhiÖt ®iÖn) Nhiªn liÖu s¶n xuÊt xi m¨ng Poocl¨ng §Ó nung luyÖn clike xi m¨ng Poocl¨ng, ng­êi ta cã thÓ sö dông nhiªn liÖu r¾n, láng, khÝ. Nhiªn liÖu láng th­êng dïng lµ dÇu marut cã nhiÖt trÞ lµ Q = 8000 ¸ 11000 Kcal/kg Nhiªn liÖu khÝ sö dông lµ khÝ thiªn nhiªn cã Q = 8000 ¸ 9000 Kcal/kg Nhiªn liÖu r¾n th­êng dïng lµ than, khi nung clike xi m¨ng trong lß ®øng th× sö dông than ng¾n löa, chÊt bèc thÊp 3 ¸ 6%, nhiÖt trÞ cña than Q = 5500 ¸ 6500 Kcal/kg. NÕu nung trong lß quay th× sö dông than cã hµm l­îng chÊt bèc cao 15% ¸ 20% cã nhiÖt trÞ QM ³ 550 Kcal/kg. ch­¬ng ii bµI to¸n phèi liÖu 1.) Thµnh phÇn ho¸ cña nguyªn liÖu cho tr­íc: Bµi to¸n phèi liÖu nh»m môc ®Ých tÝnh to¸n thµnh phÇn, hµm l­îng nguyªn vËt liÖu trong phèi liÖu ®Ó s¶n xuÊt Clinke. Bµi to¸n phèi liÖu rÊt quan träng, nã lµ ®iÒu kiÖn ®Çu tiªn ®Ó quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng cña xi m¨ng sau nµy. Trong ®å ¸n nµy nguyªn liÖu dïng ®Ó s¶n xuÊt Clinke xi m¨ng Poocl¨ng gåm 3 cÊu tö  lµ: §¸ v«i §Êt sÐt QuÆng s¾t B¶ng thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu ch­a nung: SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN å §¸ v«i 1,4 0,16 0,5 54,76 1,27 42,4 100.49 §Êt sÐt 64,73 19,5 6,28 2,37 1,05 4,82 98,75 QuÆng 15,92 4,85 71,15 1,35 3,25 2,63 99,15 ( B¶ng 01 ) B¶ng thµnh phÇn ho¸ cña nguyªn liÖu ch­a nung quy vÒ 100% SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN å §¸ v«i 1,39 0,159 0,497 54,493 1,2638 42,1972 100 §Êt sÐt 65,54 19,74 6,36 2,4 1,06 4,9 100 QuÆng 16,05 4,89 71,76 1,36 3,277 100 ( B¶ng 02 ) 2.) B¶ng thµnh phÇn ho¸ häc cña nguyªn liÖu ®· nung quy vÒ 100%: Ta cã: í K1 : K®¸ v«i í K2 : K®Êt sÐt íK3 : KquÆng s¾t B¶ng thµnh phÇn cña nguyªn liÖu ®· nung quy vÒ 100%: SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO å §¸ v«i 2,4047 0,275 0,859 94,493 1,9683 100 §Êt sÐt 68,917 20,757 6,6877 2,52 1,1183 100 QuÆng 16,49 5,0237 73,723 1,397 3,3661 100 Tro than 60,5 27,2 5 6,6 0,7 100 ( B¶ng 03 ) 3.) X¸c ®Þnh l­îng tro ®äng l¹i trong Clinke: Theo sè liÖu cña than c¸m sè 4 cã ®é tro A = 15%, ta cã c¸c sè liÖu sau: Clv Hlv Slv Olv Nlv Alv Wlv å 68 1,6 1,0 1,5 0,8 15 12 100 ( B¶ng 04 ) Thµnh phÇn ho¸ cña tro than(%): SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO C – kh¸c 60,5 27,2 5 6,6 0,7 - ( B¶ng 05 ) * X¸c ®Þnh nhiÖt trÞ cña than: ¸p dông c«ng thøc thùc nghiÖm cña Mendeleep: QCLV = 81.C + 300.H – 26.( O - S ) = 81.68 + 300.1,6 – 26.( 1,5 – 1,0 ) = 5975 ( kcal/kg ) QTLV = QCLV – 6.( 9.Hlv + wlv ) = 5975 – 6.( 9.1,6 + 12 ) = 5726 ( kcal/kg ) * TÝnh hµm l­îng tro ®äng trong Clinke ¸p dông c«ng thøc: q: Hµm l­îng tro lÉn trong Clinke A: Hµm l­îng tro than, theo ®Çu bµi A = 15% B: Møc hÊp thô tro cña Clinke, lß ®øng B = 100% P: L­îng than tiªu tèn nung 1kg Clinke QTT : NhiÖt trÞ cÇn tiªu tèn ®Ó s¶n xuÊt 1kg Clinke, s¶n xuÊt b»ng lß ®øng c¬ giíi ho¸ QTT = 1100 ¸ 1200 chän QTT = 1200 QTLV : NhiÖt trÞ cña than ( nhiÖt trÞ thÊp lµm viÖc), ®· tÝnh ë trªn, QTLV = 5726 ( kcal/kg ) VËy VËy: 4.) X¸c ®Þnh hÖ sè b·o hoµ, m«®un Silicat vµ m«®un aluminat theo thµnh phÇn kho¸ng yªu cÇu: B¶ng thµnh phÇn kho¸ng: C3S C2S C3A C4AF å 55 20 8 15 98 ( B¶ng 06 ) B¶ng thµnh phÇn kho¸ng quy vÒ 100% C3S C2S C3A C4AF å 56,12 20,41 8,163 15,307 100 ( B¶ng 07 ) HÖ sè b·o hoµ: KH +Yªu cÇu: KH = 0,85 ¸ 0,95 Mo®un Silicat: n +Yªu cÇu: n = 1,7 ¸ 3,5 Mo®un Aluminat: P + Yªu cÇu: P = 1 ¸ 1,5 5.) TÝnh cÊp phèi cho phèi liÖu : §©y lµ bµi to¸n phèi liÖu cã lÉn tro than, vËy ta ph¶i tÝnh bµi to¸n theo b¶ng thµnh phÇn ho¸ cña nguyªn liÖu ®· nung quy vÒ 100%. ( Theo b¶ng 03_ tÝnh thµnh phÇn nguyªn liÖu ®· nung ) Gäi : PhÇn träng l­îng ®¸ v«i lµ X PhÇn träng l­îng ®Êt sÐt lµ Y PhÇn träng l­îng quÆng s¾t lµ Z Ta ký hiÖu b¶ng thµnh phÇn ho¸ cña Clinke vµ c¸c cÊu tö nh­ sau: Oxit §¸ v«i cÊu tö 1 §Êt sÐt cÊu tö 2 QuÆng s¾t cÊu tö 3 Tro than cÊu tö 4 Clinke SiO2 S1 S2 S3 S4 S Al2O3 A1 A2 A3 A4 A Fe2O3 F1 F2 F3 F4 F CaO C1 C2 C3 C4 C ( B¶ng 08 ) B¶ng sè liÖu cña c¸c cÊu tö sau khi nung Oxit §¸ v«i cÊu tö 1 §Êt sÐt cÊu tö 2 QuÆng s¾t CÊu tö 3 Tro than cÊu tö 4 Clinke SiO2 3,6547 69,8802 14,6576 60,5 S Al2O3 0,3481 19,8801 5,3215 27,2 A Fe2O3 0,2784 6,8083 75,0862 5,0 F CaO 93,9785 2,2332 1,5578 0,7 C ( B¶ng 09 ) Hµm l­îng c¸c oxit trong Clinke ®­îc tÝnh: Trong ®ã: x + y + z + q = 100 ThÕ c¸c gi¸ trÞ trªn vµo c«ng thøc cña c¸c hÖ sè tÝnh theo thµnh phÇn ho¸ : Ta cã ®­îc hÖ ph­¬ng tr×nh 3 Èn sau a1.X + b1.Y + c1.Z = d1 ( 1 ) a2.X + b2.Y + c2.Z = d2 ( 2 ) a3.X + b3.Y + c3.Z = d3 ( 3 ) Trong ®ã c¸c gi¸ trÞ trªn ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau : a1 = ( 2,8.KH.S1 + 1,65.A1 + 0,35.F1 ) – C1 = ( 2,8.0,892.3,6547 + 1,65.0,3481 + 0,35.0,2784 ) – 93,9785 = - 84,1787 b1 = ( 2,8.KH.S2 + 1,65.A2 + 0,35.F2 ) – C2 = ( 2,8.0,892.69,8802 + 1,65.19,8801 + 0,35.6,8083 ) – 2,2332 = 207,485 c1 = ( 2,8.KH.S3 + 1,65.A3 + 0,35.F3 ) – C3 = ( 2,8.0,892.14,6576 + 1,65.5,3215 + 0,35.75,0862 ) – 1,5578 = 70,1117 d1 = [- ( 2,8.KH.S4 + 1,65.A4 + 0,35.F4 ) + C4].q = [- ( 2,8.0,892.60,5 + 1,65.27,2 + 0,35.5,0 ) + 0,7 ].3,144 = - 600,928 a2 = n.( A1 + F1 ) – S1 = 1,931.( 0,3481 + 0,2784 ) – 3,6547 = - 2,4449 b2 = n.( A2 + F2 ) – S2 = 1,931.( 19,8801 + 6,8083 ) – 69,8802 = - 18,3449 c2 = n.( A3 + F3 ) – S3 = 1,931.( 5,3215 + 75,0862 ) – 14,6576 = 140,61 d2 = q.[ S4 – n.( A4 + F4 )] = 3,144.[ 60,5 – 1,931.( 27,2 + 5,0 )] = - 5,2763 a3 = b3 = c3 = 1 d3 = 100 – q = 100 – 3,144 = 96,856 Thay vµo ta cã hÖ ph­¬ng tr×nh 3 Èn: - 84,1787.X + 207,485.Y + 70,1117.Z = - 600,928 ( 1 ) - 2,4449.X - 18,3449.Y + 140,61.Z = - 5,2763 ( 2 ) X + Y + Z = 96,856 ( 3 ) Gi¶i ra ta cã : X = 68,9620 Y = 23,6473 Z = 4,2467 B¶ng thµnh phÇn c¸c cÊu tö trong Clinke phèi liÖu ®· nung: ( B¶ng 10 ) ( Trang bªn ). CÊu tö SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO å §¸ v«i 2,5204 0,2401 0.1920 64,8094 1,2001 68,9620 §Êt sÐt 16,5249 4,7011 1,6099 0,5281 0,2833 23,6473 QuÆng 0,6225 0,2260 3,1886 0,0662 0,1434 4,2467 Tro than 1,9021 0,8552 0,1572 0,2075 0,0220 3,1440 å 21,5699 6,0224 5,1477 65,6112 1,6488 100 ( B¶ng 10 ) 6.) ChuyÓn thµnh phÇn phèi liÖu ®· nung sang ch­a nung: §Ó nung ®­îc 100kg Clinke th× cÇn: Khèi l­îng ®¸ v«i lµ: Khèi l­îng ®Êt sÐt lµ: Khèi l­îng quÆng s¾t lµ: Khèi l­îng than lµ: í Do MKNthan = 100 – Atro = 85% Ta cã: X + Y + Z + Q = 120,766 + 25,333 + 4,385 + 20,58 = 171,351 ( kg ) L­îng cÊu tö nguyªn liÖu trong 100 kg phèi liÖu lµ : Khèi l­îng ®¸ v«i lµ: Khèi l­îng ®Êt sÐt lµ: Khèi l­îng quÆng s¾t lµ: Khèi l­îng than lµ: B¶ng thµnh phÇn ho¸ cña phèi liÖu ch­a nung: SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN å §¸ v«i 1,4709 0,1401 0,1121 37,8225 0,7004 30,1880 70,434 §Êt sÐt 9,6440 2,7436 0,9396 0,3082 0,1654 0,9772 14,778 QuÆng 0,3633 0,1319 1,8612 0,0386 0,0837 0,0773 2,556 Than 1,1101 0,4991 0,0917 0,1211 0,0128 10,3972 12,232 å 12,5883 3,5147 3,0046 38,2904 0,9623 41,6397 100 ( B¶ng 11 ) 7.) TÝnh tÝt phèi liÖu vµ hµm l­îng pha láng: TÝnh tÝt phèi liÖu T = 1,785.CaO + 2,09.MgO = 1,785.38,2904 + 2,09.0,9623 = 70,36 -Theo quy ph¹m th× T = 65 ¸ 75 Þ Tit phèi liÖu rÊt phï hîp. Hµm l­îng pha láng ®­îc x¸c ®Þnh: L = 1,12.C3A + 1,35.C4AF = 1,12.8,163 + 1,35.15,307 = 29,807 8.) KiÓm tra l¹i gi¸ trÞ KH vµ n theo thµnh phÇn ho¸: Þ Gi¸ trÞ cña hÖ sè KH tÝnh theo thµnh phÇn kho¸ng vµ tÝnh theo thµnh phÇn ho¸ kh«ng cã sù sai kh¸c. Þ Gi¸ trÞ cña hÖ sè n tÝnh theo thµnh phÇn kho¸ng vµ tÝnh theo thµnh phÇn ho¸ kh«ng cã sù sai kh¸c. Ch­¬ng III tÝnh c©n b»ng vËt chÊt C©n b»ng vËt chÊt lµ tû sè gi÷a nguyªn liÖu ®­a vµo trong s¶n xuÊt vµ sè l­îng s¶n phÈm thu ®­îc trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Qua sè liÖu c©n b»ng vËt chÊt cho ta biÕt ®­îc sè l­îng nguyªn liÖu hay s¶n phÈm cÇn thiÕt ë mçi c«ng ®o¹n. Trªn c¬ së ®ã lùa chän thiÕt bÞ m¸y mãc cho c¶ d©y chuyÒn s¶n xuÊt, ho¹ch to¸n gi¸ thµnh vµ lµm cho d©y chuyÒn c«ng nghÖ c©n ®èi, ®ång bé. Ph­¬ng ph¸p tÝnh c¨n cø vµo s¶n l­îng yªu cÇu, tÝnh l­îng nguyªn liÖu theo tõng kh©u cña qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. I. ChÕ ®é lµm viÖc cña nhµ m¸y. 1.) §Æc ®iÓm s¶n xuÊt xi m¨ng theo ph­¬ng ph¸p lß ®øng: Qu¸ tr×nh s¶n xuÊt tèi ­u nhÊt lµ ph¶i th­êng xuyªn, liªn tôc, ®Æc biÖt víi c«ng ®o¹n nung luyÖn vµ sÊy thïng quay ( bëi v× mçi khi dõng ho¹t ®éng th× khi ho¹t ®éng trë l¹i ph¶i nhãm l¹i lß rÊt tèn kÐm vµ mÊt thêi gian ). Tuy nhiªn lß còng kh«ng thÓ ho¹t ®éng th­êng xuyªn trong mét thêi gian dµi. Bëi v× trong mét thêi gian lµm viÖc c¸c thiÕt bÞ m¸y mãc bÞ háng hãc cÇn ®­îc söa ch÷a vµ b¶o d­ìng, ®Æc biÖt ë ®«n nung nung líp g¹ch chÞu löa th­êng bÞ ¨n mßn, víi ®«n x©y b»ng g¹ch Cr-Mg b×nh qu©n 3 ¸ 5 th¸ng th× ph¶i thay líp g¹ch chÞu löa kh¸c. Víi d©y chuyÒn s¶n xu¸t xi m¨ng nhÊt thiÕt ph¶i cã hÖ thèng dù tr÷ nguyªn liÖu ë kh©u trung gian, còng nh­ ë c¸c kh©u mµ phæ biÕn lµ hÖ thèng xyl«. Nh­ vËy gióp cho c¸c ph©n x­ëng lµm viÖc ®éc lËp víi nhau trong mét kho¶ng thêi gian nhÊt ®Þnh. Tuy nhiªn ®Ó tËn dông tèi ®a kh¶ n¨ng lµm viÖc cña m¸y mãc thiÕt bÞ th× c¸c m¸y mãc nªn chän ®óng c«ng suÊt vµ chÕ ®é lµm viÖc cña chóng nªn chän ®ång bé. §Ó cho nhµ m¸y xi m¨ng lß ®øng lµm viÖc thuËn lîi ta chia nhµ m¸y lµm 3 ph©n x­ëng: Ph©n x­ëng xi m¨ng Ph©n x­ëng nung luyÖn Ph©n x­ëng chuÈn bÞ phèi liÖu 2.) LËp chÕ ®é lµm viÖc cña nhµ m¸y: a.) LËp chÕ ®é lµm viÖc cho ph©n x­ëng nung luyÖn : ë ph©n x­ëng nµy yªu cÇu ph¶i lµm viÖc liªn tôc kh«ng nghØ chñ nhËt vµ nh÷ng ngµy lÔ trong n¨m, chØ nghØ 6 ngµy tÕt nguyªn ®¸n vµ 49 ngµy s÷a ch÷a, mét ngµy lµm viÖc 3 ca vµ mçi ca lµm viÖc 8 tiÕng. VËy sè ngµy lµm viÖc trong n¨m : 365 – ( 49 + 6 ) = 310 ngµy b.) Ph©n x­ëng chuÈn bÞ phèi liÖu : Sè ngµy trong n¨m: 365 ngµy Sè ngµy dõng söa ch÷a: 45 ngµy Sè ngµy nghØ c¸c ngµy lÔ, tÕt: 10 ngµy VËy sè ngµy lµm viÖc lµ: 365 - ( 45 + 10 ) = 310 ngµy Riªng víi ph©n x­ëng gia c«ng ®¸ vµ ph©n x­ëng phô gia xû lß cao lµm viÖc 2 ca trong ngµy, chØ sÊy thïng quay lµm viÖc 3 ca, mçi ca 8 tiÕng. Tæng sè ngµy lµm viÖc trong n¨m : 310 ngµy. c.)Ph©n x­ëng xi m¨ng: C«ng ®o¹n ®ãng bao: Sè ngµy trong n¨m: 365 ngµy. Sè ngµy chñ nhËt: 51 ngµy. C¸c ngµy lÔ c«ng nh©n ®­îc nghØ: 10 ngµy. Thêi gian söa ch÷a: 9 ngµy. Tæng thêi gian c«ng nh©n ®­îc nghØ: 70 ngµy. Tæng thêi gian c«ng nh©n lµm viÖc trong n¨m: 295 ngµy. ë c«ng ®o¹n nµy c«ng nh©n lµm viÖc mét ngµy 2 ca, mçi ca 8 tiÕng. Sè ca lµm viÖc trong n¨m lµ: 295x2 = 590 ca. Sè giê lµm viÖc lµ: 4720 giê. C«ng ®o¹n nghiÒn ñ: ë c«ng ®o¹n nµy c«ng nh©n kh«ng nghØ chñ nhËt, mçi ngµy lµm viÖc 2 ca, mçi ca 8 tiÕng. Trong n¨m söa ch÷a, b¶o d­ìng lµ: 55 ngµy. Tæng c¸c ngµy nghØ lÔ tÕt: 10 ngµy. Tæng sè ngµy lµm viÖc trong n¨m: 300 ngµy. LÞch lµm viÖc: Kh©u ®ãng bao: Sè ngµy trong n¨m Söa ch÷a NghØ chñ nhËt C¸c ngµy lÔ Ngµy lµm viÖc Ca/n¨m Giê/n¨m 365 9 51 10 295 590 4720 C«ng ®o¹n nghiÒn ñ xi m¨ng: Sè ngµy trong n¨m Söa ch÷a NghØ chñ nhËt C¸c ngµy lÔ Ngµy lµm viÖc Ca/n¨m Giê/n¨m 365 50 0 10 300 600 4800 Ph©n x­ëng nung luyÖn: Sè ngµy trong n¨m Söa ch÷a NghØ chñ nhËt C¸c ngµy lÔ Ngµy lµm viÖc Ca/n¨m Giê/n¨m 365 49 0 6 310 930 7440 Ph©n x­ëng chuÈn bÞ phèi liÖu: Söa ch÷a Ngµy lÔ Ngµy lµm viÖc Ca/n¨m Giê/n¨m Ph©n x­ëng sÊy 45 10 310 930 740 Ph©n x­ëng kh¸c 45 10 310 620 4960 II. TÝnh c©n b»ng vËt chÊt. 1.) TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho ph©n x­ëng lß nung: * S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ : CÊp liÖu vÝt Xyl« phèi liÖu ®ång nhÊt M¸y vª viªn VÝt t¶i phèi liÖu ®ång nhÊt Gçu n©ng phèi liÖu ®ång nhÊt Bunke VÝt ®Þnh l­îng Nøoc Nøoc Trén hai trôc lµm Èm B¨ng t¶i cao su M¸y r¶i liÖu Ghi quay Lß nung GÇu t¶i 1 B¨ng t¶i cµo B¨ng t¶i xÝch M¸y ®Ëp hµm Xyl« clinke Theo yªu cÇu thiÕt kÕ c«ng suÊt nhµ m¸y lµ 80000 T clinke/n¨m. §©y chÝnh lµ l­îng Clinke trong xyl« clinke Q = 10800 ( T/n ). Gäi KI lµ l­îng hao hôt ë kh©u thø i th× l­îng vËt liÖu ®­a vµo tr­íc kh©u i lµ: 1. Khèi l­îng Clinke tr­íc b¨ng t¶i cµo ( hao hôt ë b¨ng t¶i cµo lµ K1 = 0,05% ): 2. Khèi l­îng Clinke tr­íc gÇu t¶i ( 1 ) ( hao hôt ë gÇu t¶i ( 1 ) lµ K2 = 0,05% ): 3. Khèi l­îng Clinke tr­íc m¸y kÑp hµm ( hao hôt ë m¸y kÑp hµm lµ K3 = 0,3% ): 4. Khèi l­îng Clinke tr­íc ghi quay ( hao hôt ë b¨ng t¶I xÝch + ghi quay lµ K4 = 0,05%): 5. Khèi l­îng viªn phèi liÖu cho vµo nung: Trong ®ã: K5 : hao hôt trong lß nung LÊy k5 = 2,5% w : §é Èm cña viªn liÖu Chän w = 13% f : PhÕ phÈm khi nung, lÊy theo kinh nghiÖm. f = 3% MKN = 41,6397% 6. Khèi l­îng phèi liÖu tr­íc b¨ng t¶i cao su ( hao hôt ë b¨ng t¶i cao su lµ k6 = 0,05% ): 7. Khèi l­îng bét phèi liÖu Èm ®­a vµo m¸y vª viªn Trong ®ã: k7 : Hao hôt ë m¸y vª viªn, lÊy k7 = 0,1% w : L­îng Èm ®­a vµo m¸y vª viªn. Cã: ®é Èm viªn liÖu = 13%; ®é Èm bét liÖu ®­a vµo tai thiÕt bÞ trén 2 trôc, bét liÖu ®­îc lµm Èm tíi 8,5% w = 13 – 8,5 = 4,5% 8. Khèi l­îng bét phèi liÖu kh« ®­a vµo m¸y trén 2 trôc lµm Èm: Trong ®ã: k8 : hao hôt ë m¸y trén 2 trôc lµm Èm, k8 = 0,1% w : l­îng Èm ®­a cho vµo m¸y; w = w1 – w2 w1 : ®é Èm cña phèi liÖu ra khái m¸y trén; w1 = 8,5% w2 : ®é Èm phèi liÖu; w2 = w®¸.%®¸ + w®Êt.%®Êt + wthan.%than + wquÆng.%quÆng w®¸ : ®é Èm cña ®¸ = 1% w®Êt : ®é Èm cña ®Êt = 2% wquÆng : ®é Èm cña quÆng = 2,5% wthan : ®é Èm cña than = 1,5% %®¸, %®Êt, %than, %quÆng: lµ % khèi l­îng cña ®¸, ®Êt, than, quÆng trong phèi liÖu w2 = 1.0,70597+ 2.0,14809 +2,5.0,2563 + 1,5.0,12031 = 1,24728% 9. Khèi l­îng bét phèi liÖu tr­íc thiÕt bÞ ®Þnh l­îng trong bunke ( hao hôt ë ®©y lµ k9 = 0,05% ): 10. Khèi l­îng bét phèi liÖu tr­íc gÇu n©ng ( hao hôt ë gÇu n©ng lµ k10 = 0,05% ): 11. Khèi l­îng bét phèi liÖu tr­íc vÝt t¶i ( hao hôt k11 = 0,05% ): 12. Khèi l­îng bét phèi liÖu trong xyl« ®ång nhÊt ( hao hôt ë cÊp liÖu vÝt lµ k12 = 0,05%): 2.) TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho ph©n x­ëng chuÈn bÞ phèi liÖu: §¸ v«i QuÆng s¾t Than §Êt sÐt * S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ: B¨ng t¶i chÞu nhiÖt Kho ®Êt sÐt Kho quÆng s¾t Kho than Kho ®¸ v«i §Ëp hµm B¨ng t¶i cao su M¸y ®Ëp trôc B¨ng t¶i xÝch GÇu n©ng Bunke CÊp liÖu rung SÊy thïng quay B¨ng t¶i chÞu nhiÖt GÇu t¶i Xyl« than CÊp liÖu rung Xyl« ®Êt GÇu t¶i ®Êt SÊy thïng quay B¨ng t¶i cao su GÇu t¶i ®¸ B¨ng t¶i cao su 2 M¸y ®Ëp bóa ®¸ B¨ng t¶i cao su 2 M¸y ®Ëp hµm ®¸ CÊp liÖu rung CÊp liÖu rung C©n b¨ng ®Þnh l­îng C©n b¨ng ®Þnh l­îng C©n b¨ng ®Þnh l­îng B¨ng t¶i cao su C©n b¨ng ®Þnh l­îng GÇu n©ng Xyl« ®¸ Bunke M¸y nghiÒn bi GÇu t¶i 4 VÝt t¶i th« 3 M¸y ph©n ly phèi liÖu GÇu t¶i 3 VÝt t¶i mÞn GÇu t¶i 2 VÝt t¶i Xyl« bét liÖu 2 Xyl« bét liÖu 3 CÊp liÖu vÝt CÊp liÖu vÝt CÊp liÖu vÝt Xyl« bét liÖu 1 VÝt t¶i 1 GÇu t¶i 1 Xyl« ®ång nhÊt Khèi l­îng phèi liÖu trong xyl« ®ång nhÊt Q = Q121 = 149990,8 (T/n) 1. Khèi l­îng bét phèi liÖu tr­íc gÇu t¶i ( hao hôt ë gÇu t¶i lµ k1 = 0,05% ) : 2. Khèi l­îng bét phèi liÖu tr­íc vÝt t¶i (1) ( hao hôt ë vÝt t¶I lµ k2 = 0,05% ) : 3. Khèi l­îng bét phèi liÖu trong xyl« bét liÖu ( hao hôt ë cÊp liÖu trong k3 = 0,05% ) : 4. Khèi l­îng bét phèi liÖu mÞn ( hao hôt ë gÇu t¶i (2) lµ 0,05% vµ hao hôt ë vÝt t¶i (2) lµ 0,05%, vËy hao hôt lµ k4 = 0,1% ): 5. Khèi l­îng bét phèi liÖu ®­a vµo m¸y ph©n ly: do ë m¸y ph©n ly chØ ®­îc 80% bét liÖu mÞn vµ 20% bét liÖu th«, hao hôt ë m¸y ph©n ly lµ k5 = 0,3%. 6. Khèi l­îng phèi liÖu sau gÇu n©ng (3) ( hao hôt ë gÇu n©ng (3) + vÝt (3) = 0,05%) Do phèi liÖu th« = 20/80 phèi liÖu mÞn. 7. Khèi l­îng phèi liÖu tr­íc gÇu n©ng (4) ( hao hôt ë gÇu n©ng (4) lµ k7 = 0,05% ) : 8. Khèi l­îng phèi liÖu ®­a vµo m¸y nghiÒn bi ( hao hôt ë m¸y nghiÒn bi lµ k8 = 0,3% ) : Khèi l­îng phèi liÖu ®­a vµo m¸y nghiÒn bi do hçn hîp nguyªn liÖu th«: - Phèi liÖu th« do m¸y ph©n ly ®­a sang lµ Q6 = 47154,5(T/n) - VËy khèi l­îng nguyªn liÖu ®em ®i nghiÒn lµ: Q8T = Q8 – Q6 = 189185,5 – 47154,5 = 142031 (T/n) 9. Khèi l­îng hçn hîp nguyªn liÖu tr­íc b¨ng t¶i cao su ( hao hôt ë b¨ng t¶i cao su lµ k9 = 0,05% ) : Trong khèi l­îng cña nguyªn liÖu gåm cã: ®¸ v«i + ®Êt sÐt + quÆng s¾t + than * Khèi l­îng ®¸ v«i lµ: Víi: wDv : §é Èm cña ®¸ v«i = 1% wn : §é Èm cña phèi liÖu = 1,24728% QDv : Khèi l­îng cña ®¸ v«i * Khèi l­îng ®Êt sÐt lµ: * Khèi l­îng quÆng lµ: *Khèi l­îng than lµ: §èi víi mçi lo¹i nguyªn liÖu ta l¹i cã c¸c c«ng ®o¹n gia c«ng kh¸c nhau. VËy ta cÇn lËp c©n b»ng vËt chÊt cho tõng nguyªn liÖu. a.) C©n b»ng vËt chÊt cho tuyÕn ®¸ v«i: 1. Khèi l­îng ®¸ v«i trong xyl« ( hao hôt ë c©n b»ng k1 = 0,05% ) 2. Khèi l­îng ®¸ tr­íc b¨ng t¶i ( hao hôt ë gÇu t¶i + b¨ng t¶i k2 = 0,05% ) : 3. Khèi l­îng ®¸ tr­íc m¸y ®Ëp hµm ( hao hôt ë m¸y ®Ëp hµm k3 = 0,3% ) : 4. Khèi l­îng ®¸ v«i tr­íc b¨ng t¶i cao su ( hao hôt k4 = 0,05%) 5. Khèi l­îng ®¸ v«i tr­íc m¸y ®Ëp bóa ( hao hôt k5 = 0,3%) 6. Khèi l­îng ®¸ v«i tr­íc b¨ng t¶i xÝch( hao hôt k6 = 0,2%) Þ §©y chÝnh lµ l­îng ®¸ v«i trong kho ®¸ v«i. b.) TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho tuyÕn ®Êt sÐt: 1. Khèi l­îng ®Êt sÐt trong xyl« ®Êt ( hao hôt ë c©n b»ng k1 = 0,05% ) 2. Khèi l­îng ®Êt sÐt tr­íc gÇu n©ng ( hao hôt k2 = 0,05% ) 3. Khèi l­îng ®Êt sÐt tr­íc b¨ng t¶i chÞu nhiÖt (hao hôt k3 = 0,05%) 4. Khèi l­îng ®Êt sÐt Èm tr­íc sÊy thïng quay ( k4 : hao hôt ë sÊy thïng quay = 1,2%, w : l­îng Èm bay h¬i khi sÊy 5. Khèi l­îng ®Êt sÐt tr­íc b¨ng t¶i cao su ( hao hôt ë b¨ng t¶i cao su lµ k5 = 0,05%) 6. Khèi l­îng ®Êt sÐt tr­íc m¸y ®Ëp bóa ( hao hôt k6 = 0,2%) Þ §©y chÝnh lµ khèi l­îng ®Êt sÐt trong kho. c.) TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho tuyÕn than: 1. Khèi l­îng than trong xyl« than ( hao hôt ë ®Þnh l­îng b¨ng t¶i lµ k1 = 0,05% ) : 2. L­îng than tr­íc gÇu n©ng ( hao hôt ë gÇu n©ng k2 = 0,05% ) 3.Khèi l­îng than tr­íc b¨ng t¶i chÞu nhiÖt ( hao hôt b¨ng t¶I chÞu nhiÖt k3 = 0,05% ) : 4. Khèi l­îng than Èm ®em ®i sÊy ( hao hôt tai m¸y sÊy k4 = 1,2%, w: l­îng Èm bay h¬i do sÊy w = 7 – 1,5 = 5,5%) : 5.Khèi l­îng than ë tr­íc b¨ng t¶i cao su ( hao hôt ë b¨ng t¶i cao su k5 = 0,05% ) : Þ §©y chÝnh lµ l­îng than trong kho than. d.) TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho tuyÕn quÆng s¾t: 1. Khèi l­îng quÆng s¾t trong bunke ( hao hôt k1 = 0,05% ) : 2. Khèi l­îng quÆng tr­íc gÇu n©ng quÆng ( hao hôt ë gÇu n©ng lµ k2 = 0,05% ) : M¸y nghiÒn bi 3. Khèi l­îng quÆng tr­íc khi ®em ®Ëp hµm ( hao hôt ë ®Ëp hµm lµ k3 = 0,3% ) : 3.) TÝnh c©n b»ng vËt chÊt cho ph©n x­ëng xi m¨ng: *S¬ ®å d©y chuyÒn c«ng nghÖ: Kho th¹ch cao Xyl« clinke Kho xû lß cao M¸y ®Ëp hµm CÊp liÖu tang GÇu t¶i GÇu t¶i Bunke CÊp liÖu tang CÊp liÖu tang C©n b¨ng ®Þnh l­îng C©n b¨ng ®Þnh l­îng C©n b¨ng ®Þnh l­îng Bunke M¸y nghiÒn bi GÇu t¶i GÇu t¶i VÝt t¶i th« M¸y ph©n ly VÝt t¶i mÞn GÇu n©ng Xyl« xi m¨ng CÊp liÖu vÝt VÝt t¶i 2 GÇu t¶i 2 M¸y sµng quay M¸y ®ãng bao B¨ng t¶i vËn chuyÓn xi m¨ng bao Kho xi m¨ng bao 1. Khèi l­îng Clike sau thiÕt bÞ ®Þnh l­îng ( ®Þnh l­îng hao hôt k1 = 0,05% ) : Nh­ ta ®· biÕt khèi l­îng th¹ch cao trong xi m¨ng tõ 3% ¸ 5%, ta chän 3,5%. Khèi l­îng phô gia ho¹t tÝnh ( xû lß cao ) < 10%, ta chän 5% Víi hµm l­îng th¹ch cao vµ xû lß cao ®· chän nh­ trªn th×: Khèi l­îng th¹ch cao sau ®Þnh l­îng th¹ch cao lµ: Khèi l­îng xû lß cao sau ®Þnh l­îng lµ VËy tæng khèi l­îng ®­a vµo b¨ng t¶i cao su lµ: Q1T = 79960,02 + 2798,6 + 3998 = 86756,62 (T/n) 2. Khèi l­îng hçn hîp sau b¨ng t¶i ( hao hôt k2 = 0,05% ) : Nh­ ta ®· biÕt m¸y nghiÒn bi chØ nghiÒn ®­îc » 80% theo tiªu chuÈn , cßn » 20% ®­îc m¸y ph©n ly lo¹i ra cho quay ng­îc trë l¹i m¸y nghiÒn. VËy khèi l­îng hçn hîp ®­a vµo m¸y nghiÒn lµ: Q2T = Q2 .( 1 + 20%) = 86713,26.( 1+ 0,2 ) = 104055,92 ( T/n) 3. Khèi l­îng xi m¨ng ®­a vµo m¸y ph©n ly ( hao hôt ë m¸y nghiÒn bi + gÇu n©ng lµ k3 = 0,35% ) : 4. Khèi l­îng xi m¨ng tr­íc vÝt t¶i mÞn lµ ( hao hôt ë m¸y ph©n ly lµ k4 = 0,3% ) : Do 20% xi m¨ng cã ®é mÞn kh«ng ®ñ ®­îc ®­a quay l¹i m¸y nghiÒn bi. 5. Khèi l­îng xi m¨ng trong xyl« xi m¨ng ( hao hôt ë vÝt t¶i + gÇu n©ng k5 = 0,08% ) : 6. Khèi l­îng xi m¨ng tr­íc vÝt t¶i (2) ( hao hôt ë cÊp liÖu trong lµ k6 = 0,05%) : 7. Khèi l­îng xi m¨ng tr­êng gÇu n©ng (2) ( hao hôt ë vÝt t¶i (2) lµ k7 = 0,05% ) : 8.Khèi l­îng xi m¨ng tr­íc m¸y sµng quay ( hao hôt ë gÇu n©ng (2) lµ k8 = 0,05% ) : 9. Khèi l­îng xi m¨ng tr­íc m¸y ®ãng bao ( hao hôt ë sµng quay lµ k9 = 0,1% ) : Sau khi ®ãng bao cã thÓ coi lµ kh«ng cã hao hôt n÷a. a.) C©n b»ng vËt chÊt cho th¹nh cao: Khèi l­îng th¹ch cao sau ®Þnh l­îng th¹ch cao lµ QTC = 2798,6 (T/n) 1. Khèi l­îng th¹ch cao trong bunke ( hao hôt ë ®Þnh l­îng k1 = 0,05% ) : 2. Khèi l­îng th¹ch cao sau ®Ëp hµm ( hao hôt ë ®Ëp hµm lµ k2 = 0,05% ) : 3.Khèi l­îng th¹ch cao tr­íc m¸y ®Ëp hµm ( hao hôt ë m¸y ®Ëp hµm lµ k3 = 0,3% ) : Þ §©y chÝnh lµ l­îng th¹ch cao trong kho th¹ch cao. b.) C©n b»ng vËt chÊt cho tuyÕn xû lß cao: 1. Khèi l­îng xû lß cao trong bunke xû lß cao ( hao hôt ë ®Þnh l­îng xû lµ k1 = 0,05% ) : 2. Khèi l­îng xû lß cao tr­íc gÇu t¶i ( hao hôt ë gÇu t¶i lµ k2 = 0,05% ) : Þ §©y chÝnh lµ l­îng xû trong kho. III. Chän gi¶i ph¸p ®ång ®Òu phèi liÖu: a.) Môc ®Ých , ý nghÜa cña viÖc lµm ®ång ®Òu phèi liÖu: - Nh­ ta ®· biÕt phèi liÖu ®Ó s¶n xuÊt xim¨ng bao gåm cã c¸c nguyªn liÖu : ®Êt sÐt + ®¸ v«i + xû pirit , ngoµi ra ®Ó nung luyÖn Clinke th× nhiªn liÖu lµ than còng ®­îc nghiÒn cïng víi nguyªn liÖu trong m¸y nghiÒn bi. Thµnh phÇn c¸c cÊu tö chÌn ®· ®­îc tÝnh to¸n víi mét tû lÖ hîp lý®Ó khi nung luyÖn Clinke, thu ®­îc c¸c kho¸ng chÊt C3S, C2S, C3A, C4AF theo yªu cÇu chÊt l­îng cña xim¾ng sau nµy . NÕu nh­ c¸c cÊu tö trªn kh«ng ®­îc trén ®ång ®Òu, th× khi nung luyÖn Clinke c¸c ph¶n øng gi÷a c¸c pha r¾n x¶y ra kh«ng hoµn toµn . Nguyªn nh©n do phèi hîp liÖu kh«ng ®Òu nªn trong phèi liÖu cã chç nhiÒu cÊu tö nµy mµ Ýt cÊu tö kh¸c dÉn ®Õn hçn hîp phèi liÖu cã thµnh phÇn ho¸ mµ ta ®· tÝnh to¸n sÏ kh«ng cho ta ®­îc c¸c thµnh phÇn kho¸ng víi hµm l­îng ta mong muèn . - MÆt kh¸c than còng ®­îc nghiÒn cïng trong phèi liÖu , nªn khi phèi liÖu kh«ng ®Òu dÉn ®Õn hµm l­îng trong than phèi liÖu kh«ng ®Òu kh«ng ®Òu, ®©y lµ mét nguyªn nh©n quan träng lµm cho møc nhiÖt trong lß nung kh«ng ®Òu , chç qu¸ chÝn, chç kh«ng ®ñ nhiÖt lµm cho Clinke kh«ng chÝn ®Òu, trë thµnh phÕ phÈm sau nµy. - Tãm l¹i : Hçn hîp cµng ®­îc lµm ®ång nhÊt th× qu¸ tr×nh nung luyÖn Clinke cµng ®­îc tiÕn hµnh thuËn lîi phÈm chÊt Clinke cµng tèt vµ l­îng phÕ phÈm gi¶m ®i râ rÖt. Chän gi¶i ph¸p lµm ®ång ®Òu phèi liÖu - HiÖn nay trong c«ng nghÖ s¶n xuÊt xim¨ng, ng­êi ta ®· ¸p dông nhiÒu biÖn ph¸p kh¸c nhau ®Ó lµm ®ång ®Òu phèi liÖu. Tuú thuéc vµo ®iÒu kiÖn kinh tÕ vµ quy m« s¶n xuÊt mµ ta sö dông ph­¬ng ph¸p nµo cho hîp lý. Nh×n chung c¸c ph­¬ng ph¸p nµy lµ dïng c¬ häc hay vËt lý ®Ó ®¶o lén bét phèi liÖu. Trong ®Ò tµi nµy lµ ph­¬ng ph¸p s¶n xuÊt xim¨ng lß ®øng, quy m« s¶n xuÊt nhá , ®iÒu kiÖn trang bÞ h¹n chÕ cho nªn qu¸ tr×nh ®¶o lén phèi liÖu ®­îc thùc hiÖn trong m¸y nghiÒn bi khi nghiÒn phèi liÖu. Ngoµi ra th× bét phèi liÖu ®­îc ®¶o, chén, vËn chuyÓn qua l¹i nhiÒu lÇn qua hÖ thèng vÝt t¶i ë d­íi xil«, gióp cho phèi vµo x× lé phèi liÖu ®ång nhÊt. Xyl« phèi liÖu Xyl« phèi liÖu Xyl« phèi liÖu Xyl« phèi liÖu ®ång nhÊt Ch­¬ng IV TÝnh to¸n vµ lùa chän thiÕt bÞ cho ph©n x­ëng lß nung I. Chän hÖ thèng xyl«. Xyl« lµ kh©u trung gian gi÷a c¸ckh©u, ngoµi ra nã cã t¸c dông nh­ mét kho dù tr÷ ®Ó ®¶m b¶o cho qu¸ tr×nh s¶n xuÊt ®­îc liªn tôc, nã cßn cã t¸c dông b¶o qu¶n nguyªn vËt liÖu vµ cho vËt liÖu ph¸t triÓn ®­îc c¸c tÝnh chÊt cña nã. Trong d©y chuyÒn ta thiÕt kÕ xyl« b»ng bª t«ng cèt thÐp, th©n h×nh trô, ®¸y h×nh c«n. 1.) TÝnh, chän xyl« bét liÖu ®ång nhÊt: Xyl« bét liÖu lµ kh©u trung gian gi÷a c¸c ph©n x­ëng chuÈ bÞ vµ ph©n x­ëng nung luyÖn. Ngoµi ra xyl« bét liÖu cßn lµ kho dù tr÷ bét liÖu ®Ó kiÓm tra thµnh phÇn phèi liÖu. Ta chän sè xyl« phèi liÖu lµ 3 c¸i nh­ nhau vµ cã c¸c th«ng sè c¬ b¶n lµ: a1 = 6m, a2 = 0,3m, h2 = 3m. VËy thÓ tÝch cña 1 xyl« lµ: VËy thÓ tÝch cña c¶ 3 xyl« lµ: V = 3.Vxl = 3.(29,7+28,3h1) = 89,1 + 84,6h1 Chän c¸c xyl« phèi liÖu ®ång nhÊt cho 6 ca s¶n xuÊt t­¬ng ®­¬ng víi 3 ngµy lµm viÖc theo b¶ng c©n b»ng vËt chÊt n¨ng suÊt toµn nhµ m¸y c¶u xyl« lµ 242,04 T/ca. Khèi l­îng cña bét phèi liÖu g = 1,4 T/m3. VËy n¨ng suÊt cña xyl« bét phèi liÖu lµ: 242,04/1,4 = 172,9 m3/ca VËy thÓ tÝch cña phèi liÖu trong 6 ca s¶n xuÊt lµ: VPl = 6.172,90 = 1037,40 ( m3 ) ThÓ tÝch cña phèi liÖu trong 3 xyl« lµ: VPl = V.k Trong ®ã: k: hÖ sè chøa cña xyl«, k = 0,9 VPl = ( 89,1 + 84,6.h1 ).0,9 = 80,19 + 76,14.h1 VËy chiÒu cao cña th©n xyl« lµ: Chän chiÒu cao th©n xyl« phèi liÖu ®ång nhÊt lµ h1 = 13m VËy thÓ tÝch cña mét xyl« lµ V = 397,60 ( m3 ) cßn cña 3 xyl« bét phèi liÖu lµ VPl = 3.V = 1192,80 ( m3 ). 2.) Chän xyl« chøa clinke. Xyl« clinke lµ kh©u trung gian gi÷a c¸c ph©n x­ëng nung luyÖn vµ ph©n x­ëng Clinke, xyl« cã t¸c dông ®Ó ñ clinke sau khi ra lß vµ dù tr÷ clinke ph©n x­ëng nghiÒn xi m¨ng ®¶m b¶o cho m¸y nghiÒn sµng lµm viÖc liªn tôc. ë trong xyl«, clinke cã thêi gian ®Ó æn ®Þnh thµnh phÇn kho¸ng. Chän xyl« nh­ h×nh vÏ: a1 = 6m a2 = 0,3m h2 = 3m h1 h1 = ? h2 a2 a1 ThÓ tÝch cña 1 xyl« lµ: Do yªu cÇu cÇn ph¶i ñ c¶u clinke tõ 7 ¸ 10 ngµy, nªn ta chän clinke ñ 7 ngµy trong xyl«. Ta chän 3 xyl« gièng nhau ®Ó ñ clinke vµ thay nhau th¸o clike ®em ®i nghiÒn xi m¨ng. VËy thÓ tÝch cña c¶ 3 xyl« lµ: V = 3.Vxl = 3.(29,7+28,3h1) = 89,1 + 84,6h1 Theo b¶ng c©n b»ng vËt chÊt n¨ng suÊt toµn nhµ m¸y, n¨ng suÊt n¹p vµo xyl« clinke lµ 258,06 (T/ngµy) do khèi l­îng thÓ tÝch cña clinke lµ g = 1,8 T/m3 Þ n¨ng suÊt quy vÒ thÓ tÝch lµ: ThÓ tÝch clinke chøa trong xyl« trong 7 ngµy lµ: VC = 7.Q = 1003,59 ( m3 ) ThÓ tÝch mµ 3 xyl« chøa ®­îc lµ: VC = V.k Trong ®ã: k: hÖ sè chøa ®ång nhÊt cña xyl«, k = 0,9. VC = 0,9.(89,1 + 84,6.h1) = 80,19 + 76,14.h1 VËy chiÒu cao cña th©n xyl« lµ: Chän chiÒu cao th©n xyl« clinke lµ h1 = 13m VËy thÓ tÝch cña 1 xyl« chøa clinke lµ: 397,60 (m3). ThÓ tÝch cña 3 xyl« lµ: V = 397,6.3 = 1192,8 (m3). Nh­ vËy v­ît so víi yªu cÇu lµ 15%. II. TÝnh vµ chän thiÕt bÞ cho gÇu n©ng, gÇu t¶i, b¨ng t¶i xÝch vµ b¨ng t¶i vËn chuyÓn. 1.) TÝnh vµ chän gÇu n©ng phèi liÖu ®ång nhÊt lªn bunke: Do chän m¸y cho ph©n x­ëng nung luyÖn, nªn ta chän gÇu n©ng cã n¨ng suÊt bÐ nhÊt lµ 20,15 (T/h). a.) Ta chän gÇu n©ng nh­ sau: KÝch th­íc bªn trong cña gÇu nh­ h×nh vÏ. D = 4000 H = 150 C«ng suÊt ®éng c¬: 7,5 kW N¨ng suÊt cña gÇu: 20 T/h VËn tèc n©ng gÇu: 1,1 m/s B­íc gÇu: t = 0,45m B­íc gÇu: t = 0,45m b.) KiÓm tra n¨ng suÊt cña gÇu: N¨ng suÊt cña gÇu x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Trong ®ã: v: vËn tèc n©ng gÇu v = 1,1 m/s KX: hÖ sè ®Çy gÇu KX = 0,85 g: dung träng cña phèi liÖu trong gÇu, lÊy g = 1,25 T/m3 t: b­íc gÇu V: thÓ tÝch cña gÇu b: bÒ réng gÇu b = 0,4m F: diÖn tÝch tiÕt diÖn thïng gÇu, F = 0,0102m2 VËy n¨ng suÊt gÇu lµ: 2.) TÝnh chän b¨ng t¶i vËn chuyÓn: §Ó thuËn lîi mua s¾m vµ l¾p r¸p trang thiÕt bÞ ta còng chän b¨ng t¶i chung cho c¶ d©y chuyÒn, b¨ng t¶i cao su ph¶i ®¶m b¶o ®­îc n¨ng suÊt nhá nhÊt b»ng n¨ng suÊt lín nhÊt yªu cÇu trong nhµ m¸y. Nh­ng do yªu cÇu cña ®å ¸n lµ chänh thiÕt bÞ cho ph©n x­ëng nung luyÖn nªn ta chØ cÇn chän b¨ng t¶i cã Q = 22,51 (T/h), ta chän b¨ng t¶i cao su cã mÆt c¾t ngang d¹ng h×nh tam gi¸c vµ cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: ChiÒu réng b¨ng t¶i: B2 = 1/2.B trong ®ã B = 600 mm VËn tèc chuyÓn ®éng c¸c b¨ng v = 1 m/s N¨ng suÊt 65 T/h C«ng suÊt ®éng c¬ 7,5 Kw KiÓm tra l¹i n¨ng suÊt cña b¨ng t¶I cao su theo c«ng thøc: Q = v.g.KH Trong ®ã: KH: hÖ sè h÷u Ých cña b¨ng t¶I KH = 0,5 g: khèi l­îng thÓ tÝch cña phèi liÖu g = 1,4 T/m3 V: lµ thÓ tÝch khèi l­îng vËt liÖu do b¨ng t¶i vËn chuyÓn ®­îc trong 1 giê. V = 72 m3/h v: vËn tèc cña b¨ng t¶i v = 1 m/s VËy n¨ng suÊt thùc cña b¨ng t¶i lµ: Q = 72.1,4.0,5 = 50,4 T/h Víi n¨ng suÊt lín th× b¨ng t¶i cã thÓ ho¹t ®éng trªn toµn d©y chuyÒn nhµ m¸y ë mäi ph©n x­ëng. §Ó gi¶m n¨ng suÊt tÝnh to¸n b»ng n¨ng suÊt yªu cÇu cho tõng c«ng ®o¹n ta cã thÓ lÊy diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña vËt liÖu trªn b¨ng t¶i gi¶m ®i, b»ng c¸ch tiÕp liÖu cho b¨ng t¶i nhá. 3.) TÝnh chän vÝt t¶i vËn chuyÓn: Theo b¶ng c©n b»ng vËt chÊt ta thÊy n¨ng suÊt yªu cÇu ë vÝt t¶i phèi liÖu ®ång nhÊt cã n¨ng suÊt Q = 20,16 (T/h). Ta chän vÝt t¶I nhËp tõ Trung Quèc víi c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ sau: §­êng kÝnh c¸ch vÝt D = 0,3m B­íc vÝt t = 0,3m §­êng kÝnh trôc d = 0,1m HÖ sè lµm ®Çy j = 0,5 N¨ng suÊt Q = 25 T/h C«ng suÊt ®éng c¬ 25 Kw KiÓm tra l¹i n¨ng suÊt thùc cña vÝt t¶i theo c«ng thøc Trong ®ã: n: sè vßng quay cña trôc vÝt n = 0,5 (v/s) t: b­íc vÝt t = 0,3 D: ®­êng kÝnh c¸nh vÝt D = 0,3m d: ®­êng kÝnh trôc vÝt d = 0,3m j: hÖ sè ®æ ®Çy j = 0,55 g0: khèi l­îng thÓ tÝch cña phèi liÖu trong vÝt t¶i, g0 = 1,5 ( T/m3 ) VËy: 4.) Chän b¨ng t¶i vËn chuyÓn clinke vµo xil« clinke: Do ta ph¶i sö dông nhiÒu xil« clinke ®Ó ñ clinke sau khi ra lß nªn c¸c xyl« nµy ®Æt gÇn nhau. ViÖc vËn chuyÓn clinke tõ gÇu n©ng vµo c¸c xyl« hiÖn nay th­êng dïng lµ b¨ng g¹t ( b¨ng t¶i cµo ). Ta chän b¨ng g¹t cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: B­íc c¸c tÊm g¹t t = 0,35m ChiÒu réng tÊm g¹t b = 0,3m ChiÒu cao tÊm g¹t h = 0,1m VËn tèc b¨ng g¹t v = 0,5 m/s C«ng suÊt ®éng c¬: 7,5 Kw TÝnh n¨ng suÊt cña tÊm g¹t, ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Q = V.g.K Do khi b¨ng g¹t ho¹t ®éng do lùc ma s¸t vµ lùc qu¸n tÝnh c¸c h¹t clinke dån vÒ phÝa tÊm g¹t, chóng t¹o víi tÊm g¹t mét gãc a. Ta lÊy a = 300 Trong ®ã: g: khèi l­îng thÓ tÝch cña clinke g = 1,8 (T/h) K: hÖ sè tÝnh ®Õn kh¶ n¨ng lµm ®Çy vµ sù l­u l¹i cña vËt liÖu trong qu¸ tr×nh vËn chuyÓn K = 0,7 V: thÓ tÝch clinke bÞ tÊm g¹t ®­îc trong 1 giê VËy n¨ng suÊt cña b¨ng t¶i cµo lµ: Q = 13,37.1,8.0,7 = 6,84 (T/h) 5.) Chän b¨ng t¶i xÝch vËn chuyÓn clinke: Do b¨ng t¶i xÝch cßn ®­îc dïng trong ph©n x­ëng chuÈn bÞ phæi liÖu ®Ó vËn chuyÓn ®¸ v«i víi c«ng suÊt Q = 20,25 (T/h), cßn trong ph©n x­ëng nung luyÖn th× b¨ng t¶i xÝch dïng ®Ó vËn chuyÓn clinke sau khi nung vµo m¸y ®Ëp hµm ( m¸y kÑp hµm ) cã c«ng suÊt 10,8 ( T/h). Ta chän b¨ng t¶i nhËp tõ Trung Quèc dïng chung cho c¶ nhµ m¸y , víi c¸c th«ng sè kü thuËt sau: ChiÒu réng b¶n: 0,5m VËn tèc dµi: 0,5 (m/s) N¨ng suÊt: 80 (T/h) C«ng suÊt ®éng c¬: 7,5 Kw ChiÒu cao vËt liÖu trªn b¨ng t¶i lÊy trung b×nh: 0,2m KiÓm tra l¹i n¨ng suÊt c¶u b¨ng t¶i xÝch theo c«ng thøc: Q = 3600.B.h.v.Kd.Kh.g.K (T/h) Trong ®ã: B: chiÒu réng b¨ng t¶i, B = 0,5m h: chiÒu cao thµnh ch¾n, h = 0,2m v: vËn tèc chuyÓn ®éng cña b¨ng, v = 0,5 (m/s) Kd: hÖ sè chøa ®Çy vËt liÖu, Kd = 0,65 g: khèi l­îng thÓ tÝch clinke, g = 1,6 (T/m3) Kh: hÖ sè sö dông thêi gian, Kh = 0,6 K : hÖ sè sö dông chiÒu réng, K = 0,6 VËy n¨ng suÊt cña b¨ng lµ: Q = 3600.0,5.0,2.0,5.0,65.0,6.1,6.0,6 = 67,40 (T/h) N¨ng suÊt cña b¨ng t¶i xÝch h¬I lín v× vËy ta ph¶i diÒu chØnh tèc ®é n¹p liÖu vµo b¨ng t¶i ®Ó hÖ sè chøa ®Çy gÇu cho phï hîp víi n¨ng suÊt yªu cÇu. III. TÝnh to¸n vµ lùa chän thiÕt bÞ lß nung. 1.) Chän lß nung Clinke: Theo yªu cÇu thiÕt kÕ nhµ m¸y xi m¨ng, víi n¨ng suÊt clinke lµ 80000 (T/n¨m), n¨ng suÊt cña lß nung lµ 10,80 (T/h). Víi nhiªn liÖu sö dông ®Ó nung clinke lµ than c¸m sè 4; nhiÖt ®é vËt liÖu vµ kh«ng khÝ cÊp vµo lß sÊy lµ t0 = 250C , clinke ra lß cã nhiÖt ®é t0 = 800C. Theo bµi to¸n phèi liÖu th× chi phÝ nhiªn liÖu lµ 0,2096 (kg than/kg clinke). Ta chän lß nung Trung Quèc cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: ChiÒu cao hiÖu dông: H2 = 10m §­êng kÝnh dol sÊy: DS = 3m §­êng kÝnh dol nung: DN = 2,8m §­êng kÝnh dol lµm nguéi: DNG = 2,8m N¨ng suÊt: 11 (T/h) 2.) Chän kÕt cÊu vá lß: Trong mäi vïng cña lß ®Òu cÊu t¹o b»ng 3 líp c¬ b¶n: Líp chÞu löa Líp c¸ch nhiÖt Líp bao che Trong ®ã líp bao che th­êng lµm b»ng kim lo¹i cã hÖ sè chuyÒn nhiÖt lín nªn th­êng kh«ng cã t¸c dông c¸ch nhiÖt chØ dïng ®Ó bao che. ë c¸c vïng kh¸c cña lß cã chÕ ®é nhiÖt kh¸c nhau nªn ph¶i cã kÕt cÊu kh¸c. a.) Vïng sÊy ®èt nãng: ë vïng nµy nhiÖt ®é lín nhÊt cña vËt liÖu lµ ë cuèi dol sÊy b»ng 8000C = tmax. VËy ®Þnh møc dßng nhiÖt mÊt m¸t lµ: ë dol nµy ta chän líp chÞu löa gåm g¹ch samèt nÆng dÇy d = 320 mm ( do ë dol sÊy nhiÖt ®é kh«ng cao ) hÖ sè dÉn nhiÖt cña g¹ch samèt nÆng lµ l1 = 0,7 + 0,64.10-3 t. Sau líp g¹ch samèt ta cã líp g¹ch ®á chÞu löa dÇy 220 mm cã hÖ sè dÉn nhiÖt lµ l2 = 0,44 + 44.10-3t Líp c¸ch nhiÖt ta dïng ami¨ng, hÖ sè dÉn nhiÖt lµ: l3 =0,05 + 30.10-5t dÇy 8 mm. Líp bao che lµ t«n dÇy 10 mm, víi hÖ sè dÉn nhiÖt 60 Víi kÕt cÊu trªn th× nhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp g¹ch samèt lµ: Þ tng = 6760C Do ti lµ nhiÖt ®é trung b×nh cña líp thø i: Trong ®ã: tmt i : nhiÖt ®é mÆt trong líp i tmng i : nhiÖt ®é mÆt ngoµi líp i NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp g¹ch ®á chÞu löa lµ: tmt : nhiÖt ®é mÆt trong cña líp g¹ch ®á chÞu löa = nhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp g¹ch samèt, tmt = 6760C NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp ami¨ng lµ tmng NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp t«n lµ tmng chÞn lµ 500C §©y chÝnh lµ nhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp ami¨ng, thay vµo ta cã: Þ d = 107 mm VËy chiÒu dÇy dol sÊy lµ: d = dSM + dGD + dAM + dAM = 0,32 + 0,22 + 0,107 + 0,01 = 0,657 (M) b.) Vïng nung NhiÖt ®é lín nhÊt ë vïng nµy lµ: tmax = 14500C §Þnh møc dßng nhiÖt mÊt m¸t lµ: Chän líp chÞu löa gåm Cromanheri dÇy 230 (mm), hÖ sè dÉn nhiÖt lµ l1 = 1,72 + 30.10-5t. Sau líp nµy ta dïng g¹ch samèt nÆng dÇy 230 (mm) cã hÖ sè dÉn nhiÖt lµ l2 = 0,7 + 0,64.10-3t. Sau líp samèt nÆng ta dïng líp g¹ch trepen dÇy 115 (mm) cã hÖ sè dÉn nhiÖt lµ l3 = 0,1 + 21.10-5t. Líp c¸ch nhiÖt dïng ami¨ng dÇy lµ d, hÖ sè dÉn nhiÖt l = 0,05 + 30.10-5t Líp bao che dïng t«n dÇy 10 mm, cã hÖ sè dÉn nhiÖt lµ a = 60. NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp Cromanheri lµ: Þ tmng = 13660C NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp samèt nÆng lµ: Do tmt : nhiÖt ®é mÆt trong = nhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp Cromanheri Þ tmng = 12490C NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp trepen lµ: Þ tmng = 9810C NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp cña líp ami¨ng dÇy d (m) NhiÖt ®é mÆt ngoµi cña líp t«n ë vïng nung lÊy lµ 600C. Þ tmt = 60,1290C §©y lµ nhiÖt ®é mÆt ngoµI cña líp ami¨ng, thay vµo ta cã: Þ d = 0,146 m lµ chiÒu dÇy líp ami¨ng. VËy chiÒu dµi cña thµnh lß ë dol nung lµ: d = dC + dSM + dTR + dAM + dT = 0,23 + 0,23 + 0,115 + 0,146 + 0,01 = 0,731 (m) c.) Chän kÕt cÊu thµnh lß cho vïng lµm nguéi: Vïng lµm nguéi clinke cã nhiÖt ®é biÕn ®æi tõ 14500C ®Õn nhiÖt ®é ra lß lµ 800C. Dùa vµo ®­êng cong nhiÖt chia ra lµm 2 phÇn. PhÇn ®Çu cã nhiÖt ®é gi¶m tõ 14500C ® 8000C chän kÕt cÊu nh­ dol nung. PhÇn nhiÖt ®é gi¶m tõ 8000C ® 800C chän kÕt cÊu nh­ dol sÊy. IV. Chän thiÕt bÞ c¬ b¶n cho ph©n x­ëng nung. 1.) Chän m¸y vª viªn: Theo b¶ng c©n b»ng vËt chÊt th× ta ph¶i chän m¸y cã n¨ng suÊt tèi thiÓu lµ Q = 517,38 (T/ngµy). Chän m¸y trén cã c¸c th«ng sè c¬ b¶n sau ®©y: §­êng kÝnh ®Üa: D = 3,8m ChiÒu cao thµnh ®Üa: h = 0,7m VËn tèc quay cña ®Üa: v = 7 ¸ 8 (vßng/phót) N¨ng suÊt: Q = 600 (T/ngµy) C«ng suÊt yªu cÇu: 28 Kw. Khèi l­îng m¸y: 7,6 T N­íc s¶n xuÊt: Liªn x« 2.) Chän m¸y kÑp hµm: Theo b¶ng c©n b»ng vËt chÊt th× ta ph¶i chän m¸y cã n¨ng suÊt tèi thiÓu lµ Q = 10,8 (T/h) = 6,75 (m3’h). Chän m¸y trén cã c¸c th«ng sè c¬ b¶n sau ®©y: Tªn m¸y: CEM 741 N­íc s¶n xuÊt: Liªn x« KÝch th­íc cöa n¹p: 400mm x 600mm KÝch th­íc vËt liÖu lín nhÊt: 350mm Khe hë th¸o liÖu: 40mm ¸ 100mm N¨ng suÊt: Q = 10 ¸ 26 (m3/h) C«ng suÊt ®éng c¬: 28 Kw Khèi l­îng m¸y kh«ng kÓ ®éng c¬: 4,9T M¸y chuyÓn ®éng phøc t¹p, sö dông m¸ nghiÒn.