Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế phân xưởng sản xuất xi măng

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1 : Tổng quát chung về sản xuất xi măng §1. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG POOLĂNG 1.1. CÁC KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM XI MĂNG POOCLĂNG : Xi măng là chất kết dính thuỷ lực cứng trong nƣớc và không khí, đƣợc tạo ra bởi việc nghiền chung clinke với thạch cao và một số phụ gia khác. Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 1 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Clinke là thành phần quan trọng nhất của xi măng, quyết định tính chất của xi măng. Nguyên liệu chính để sản xuất clinke là đá vôi (CaO) và đá sét (SiO2, Fe2O3, Al2O3). Chất lƣợng của clinke phụ thuộc vào thành phần hoá học và thành phần khoáng của nó. Thành phần hoá học của clinke đƣợc biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các ôxít trong phối liệu và là chỉ tiêu quan trọng để kiểm tra chất lƣợng clinke. Tổng hàm lƣợng 4 ôxít cơ bản: CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 trong clinke chiếm tỉ lệ từ 95 – 98%, tính chất của clinke và xi măng phụ thuộc chủ yếu vào tỉ lệ của các ôxít cơ bản này. Tỉ lệ hàm lƣợng các ôxít trong clinke thông thƣờng nhƣ sau: CaO 63 - 67% SiO2 21 - 24% Fe2O3 2 - 4 % Al2O3 4 - 7% Bằng việc thay đổi tỷ lệ hàm lƣợng các ôxít cơ bản này khi cấp vào máy nghiền ta có thể thay đổi tính chất của xi măng. Ngoài các ôxít cơ bản đó trong clinke còn có các ôxít khác nhƣ : MgO, Na2O, P2O5,MnO2… Trong quá trình nung luyện clinke bốn ôxít cơ bản trên sẽ tác dụng với nhau để tạo thành các khoáng xác định tính chất của xi măng. Trong xi măng có các khoáng chính nhƣ sau : Silicat 3 Canxi (Alit) Silicat 2 Canxi (Bezit) Aluminat 3 Canxi Alumoferit 4 Canxi 3 CaO.SiO2 2 CaO.SiO2 3 CaO.Al2O3 4 CaO.Al2O3.Fe2O3 Hàm lƣợng các khoáng cơ bản trong clinke nằm trong các khoảng sau : Silicat 3 Canxi (Alit) (42 - 60)% Silicat 2 Canxi (Bezit) Aluminat 3 Canxi Alumoferit 4 Canxi (15 - 50)% (2 - 15)% (10 - 25)% Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Ngoài các phối liệu cơ bản trên còn có các phụ gia đƣợc đƣa vào phối liệu nung hoặc nghiền cùng clinke nhằm tăng cƣờng hoặc hạn chế một số tính chất nào đó của xi măng: - Phụ gia khoáng làm xúc tác cho những phản ứng hóa học, sau khi hoàn thành sẽ nằm lại luôn trong sản phẩm. - Phụ gia điều chỉnh dùng để điều chỉnh sự kết dính và độ đóng rắn của xi măng, thƣờng dùng thạch cao. - Phụ gia thủy làm tăng tính bền nƣớc của xi măng. Có 2 loại: + Dạng tự nhiên: tro núi lửa, đá bọt. + Dạng nhân tạo: xỉ của nhà máy luyện kim, xỉ lò cao…vv - Phụ gia điền đầy: nhằm tăng sản lƣợng xi măng, giảm gía thành sản phẩm. - Phụ gia bảo quản: có tác dụng tạo màng ngăn ẩm bao bọc các hạt xi măng, ngăn không cho chúng hút ẩm, thƣờng dùng dầu thực vật dầu lạc có độ phân tán cao. Xi măng là chất kết dính xây dựng, các thành phần hoá học của nó gồm các hợp chất có độ bazơ cao. Trên quan điểm hoá học ngƣời ta phân chia nhƣ sau : - Nhóm xi măng Silíc – Môi trƣờng nƣớc. - Nhóm xi măng Alumin – Môi trƣờng nhiệt độ cao. - Nhóm xi măng khác – Môi trƣờng đặc biệt. Xi măng Pooclăng là chất kết dính thuỷ lực đƣợc sản xuất bằng cách nghiền mịn clinke xi măng với thạch cao (3 – 5%) và phụ gia (nếu có). Xi măng Pooclăng hỗn hợp là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp clinke, thạch cao (3 – 5%) với phụ gia hỗn hợp (tổng lƣợng không lớn hơn 40%, trong đó phụ gia đầy không lớn hơn 20%). Khi thành phần trọng lƣợng phụ gia thêm vào > 15% thì xi măng đƣợc gọi theo tên gốc cùng với tên phụ gia nhƣ xi măng Pooclăng xỉ, xi măng Pooclăng pudơlan… Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Clinke xi măng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét theo các môđul hệ số phù hợp để tạo đƣợc các thành phần khoáng theo mong muốn. Hệ số bão hoà vôi : 100.C 2,8.S +1,18.A+0,65.F Đối với xi măng Pooclăng thƣờng (LSF = 95 – 100%). Môđul Silíc : SIM = S A+ F Đối với xi măng Pooclăng (MS = 1,7 – 3,5). Môđul nhôm : ALM = A Đối với xi măng Pooclăng (MA = 1 – 3). Trong đó : (C, S, A, F) là % các ôxít CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3 trong clinke. Thành phần khoáng (% khối lƣợng) xi măng Pooclăng thƣờng : Khoáng Alit C3S hàm lƣợng 45 – 60%. Khoáng Bêlit C2S hàm lƣợng 20 – 30%. Khoáng Alumin canxi C3A hàm lƣợng 5 – 15%. Khoáng Alumôferit canxi C4AF hàm lƣợng 10 – 18%. Pha thuỷ tinh, hàm lƣợng từ 15 – 30%. Thành phần hoá học : Các ôxít chính gồm : CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3 chiếm từ 95 – 97%, còn lại từ 3 – 5% là các ôxít khác (Na2O, K2O, MgO, Mn2O3, SO3, TiO2). Xi măng Pooclăng thƣờng các ôxít nằm trong giới hạn : - CaO = 63 – 67%. - SiO2 = 21 – 24%. - Al2O3 = 4 – 7%. Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP - Fe2O3 = 2,5 – 4% - R2O < 1,5%. - TiO2 < 5%. - MnO2 < 1,5%. - MgO ≤ 5%. 1.2. NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT XI MĂNG : Thành phần phối liệu sản xuất ra clinke gồm bốn ôxít chính là CaO, SiO2, Al2O3, Fe2O3. + Ôxít canxi do nhóm nguyên liệu cacbonat canxi cung cấp. + Ôxít SiO2, Al2O3, Fe2O3 nằm trong các khoáng sét do đất sét cung cấp. + Để điều chỉnh các môđul cho hợp lý ta phải thêm vào một số phụ gia điều chỉnh nhƣ Diantomit, quặng sắt, bôxít. a. Nhóm nguyên liệu chứa CaO : Để tạo ra CaO : CaCO3 700o C1000o C CaO + CO2 Ca(OH)2 → CaO + H2O Trong đó Ca(OH)2 là tốt nhất vì có độ phân tán cao, hoạt tính. Khi chọn nguyên liệu nếu có đá vôi sét mà hàm lƣợng sét > 20% là tốt nhất . Cho clinke tốt, công nghệ đơn giản, ít tốn năng lƣợng. b. Nhóm nguyên liệu chứa SiO2, Al2O3, Fe2O3 : Đất sét chứa các thành phần sau : - Khoáng sét. - Muối khoáng. - Tạp chất hữu cơ. - Đá, sỏi, cát, trƣờng thạch. Trong đó khoáng sét là chủ yếu. Để sản xuất xi măng thì đất sét phải có hàm lƣợng khoáng sét > 70 – 75%. Trong đó khoáng caolinit là chủ yếu. Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Sáng – Lớp ĐKTĐ2 - K46 5 ... - tailieumienphi.vn