<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>Đề 2: Sản xuất xi măng.</b>

<b>MỤC LỤC</b>

MỞ ĐẦU...2

NỘI DUNG...3

1.Giới thiệu quy trình cơng nghệ...3

1.1.Các phương pháp sản xuất xi măng...3

1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xi măng...4

1.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng...4

2.Phân tích cơ sở lý thuyết của quy trình...7

2.1.Quy trình bơm/máy nén...7

2.2.Q trình khuấy trộn...9

2.3.Q trình đập, nghiền, sàng...13

3.Tính tốn thiết kế vận chuyển chất lỏng/khí tới q trình khuấy trộn...15

3.1.Tính tốn năng suất bơm/máy nén...15

3.2.Tính tốn trở lực đường ống...17

KẾT LUẬN...18

DANH MỤC BẢNG BIỂU SƠ ĐỒ...19

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO...19

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>MỞ ĐẦU</b>

Như chúng ta đã biết, xi măng là một loại chất kết dính thủy lực, được dùng làmvật liệu xây dựng. Xi măng được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker, thạchcao thiên nhiên và phụ gia. Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóavà tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng. Tiếp đó, do sự hình thành của các sảnphẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu q trình ninh kết sau đó là q trình hóa cứngđể cuối cùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định.Nhờ áp dụng quy trình sản xuất cực kỳ hiện đại, các nhà máy sản xuất xi măng ởViệt Nam đã bảo vệ nguồn tài nguyên và môi trường và đảm bảo cho các chủ sởhữu nhà máy tối đa năng suất và kinh tế hoạt động. Từ quá trình lập kế hoạch, xâydựng, đến việc vận hành nhà máy, khách hàng có một người liên lạc duy nhất. Điềunày đẩy nhanh các thủ tục, ngăn ngừa mâu thuẫn quyền lợi, và đảm bảo việc chạythử nhanh và khơng có rắc rối. Xu hướng trong ngành công nghiệp xi măng toàncầu đang tiến tới việc trao tặng các đơn hàng độc quyền: từ các nhà máy nghiền cánhân cho toàn bộ dây chuyền sản xuất. Quy trình sản xuất xi măng cũng có các giảipháp hấp dẫn để hiện đại hóa các hệ thống hiện có. Quy trình sản xuất xi măng cóchun mơn độc đáo trong lĩnh vực kỹ thuật quy trình. Theo yêu cầu khách hàngcụ thể, chúng tơi phát triển máy móc, cơng nghệ và quy trình sáng tạo để tạo ra dâychuyền sản xuất thông minh.

Hiểu được tầm quan trọng của quy trình sản xuất xi măng, em đã thực hiện đề tàinày với cấu trúc bài làm như sau:

- Giới thiệu quy trình cơng nghệ- Phân tích cơ sở lý thuyết của quy trình

- Tính tốn thiết kế vận chuyển chất lỏng/khí tới q trình khuấy trộn

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

<b>NỘI DUNG1.Giới thiệu quy trình công nghệ</b>

<b>1.1.Các phương pháp sản xuất xi măng*Sản xuất xi măng theo phương pháp khô</b>

Sản xuất xi măng theo phương pháp khô là: các nguyên liệu đầu vào sẽ được sấykhơ hồn tồn 100%, sau đó mới tham gia vào quá trình nghiền nhỏ tạo thành bộtmịn. Từ bột mịn mới sản xuất ra xi măng đáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và chấtlượng vượt trội.

Phương pháp khơ có ưu điểm là: tiêu thụ nhiệt năng thấp, giúp tiết kiệm chi phícho nhà máy sản xuất. Nhưng lại thải ra rất nhiều khí thải và khói bụi cho mơitrường tự nhiên. Hơn nữa, ngun liệu được nung nóng lại khơng có sự đồng đềuvề mặt chất lượng. Khiến cho cơng đoạn nghiền mịn vật liệu trở nên khó khăn hơnrất nhiều.

<b>*Sản xuất xi măng theo phương pháp ướt</b>

Nếu như ở phương pháp sản xuất khô, nguyên vật liệu đầu vào được sấy khơ100%; thì đến phương pháp sản xuất ướt này, người ta lại trộn thêm nước vàonguyên liệu lúc đầu để tạo thành chất bùn thơ. Sau đó mới đưa tất cả hỗn hợp vàolị nung nóng.

Phương pháp sản xuất khô khắc phục được rất nhiều nhược điểm của phương phápsản xuất ướt như: giảm tải khói bụi phát ra từ q trình, quy trình sản xuất xi măng,góp phần bảo vệ môi trường xanh sạch đẹp, tạo ra sản phẩm xi măng có chất lượngtốt hơn.

Bên cạnh những ưu điểm nhất định, thì phương pháp sản xuất khơ cũng gặp phảihạn chế rất lớn đó là: khả năng tiêu thụ nhiệt năng ở mức cao, gây tốn kém chi phícho các nhà máy sản xuất xi măng.

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>1.2.Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xi măng</b>

Nguyên liệu sản xuất xi măng: phải loại bỏ hết các tạp chất có trong những nguyênliệu trước khi đưa vào dây chuyền sản xuất để đảm bảo chất lượng của nguyên liệuở trạng thái tốt nhất. Để quy trình sản xuất xi măng cho ra một sản phẩm chấtlượng. Nguyên liệu là một trong những yếu tố được đặt lên hàng đầu.

Quy trình nung kết: trong khi núng kết hỗn hợp xi măng phải hết sức chú ý đếnnhiệt độ và thời gian của lị nung vì nếu nhiệt độ quá thấp hay quá cao, thời giannung không đủ hay dư thừa cũng sẽ không cho ra thành phẩm xi măng có chấtlượng hồn hảo được.

Hệ thống nghiền nát: độ mịn và kích thước hạt phải được nghiền đúng theo thôngsố kỹ thuật. Nếu không các hạt xi măng q to, sẽ rất khó để trộn bê tơng hay vữaxi măng. Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều đơn vị phân phối xi măng với chấtlượng và giá cả linh hoạt. Tuy nhiên, sản phẩm xi măng lại không đồng nhất ở tấtcả cơ sở bán hàng. Nó có sự chênh lệch nhất định về chất lượng, khả năng ứngdụng, cũng như giá bán thực tế cho người tiêu dùng.

<b>1.3.Quy trình cơng nghệ sản xuất xi măng*Giai đoạn 1: Tách chiết nguyên liệu thô</b>

Nguyên liệu sản xuất xi măng gồm có hợp chất oxit của canxi, sắt, silic, nhơm,….là thành phần chính trong đất sét, đá vơi, cát, quặng sắt, phế liệu nhôm,… Nếu chỉsử dụng riêng cát và đất sét, thì vẫn có thể đáp ứng nhu cầu về silic, sắt, nhôm chosản xuất xi măng. Tuy nhiên, hàm lượng silic, sắt, nhôm không được cao như khisử dụng hỗn hợp các chất: đất sét, đá vôi, cát, quặng sắt, phế liệu nhôm,…Nguyên liệu thô được tách từ các núi đá vôi bằng phương pháp khoan nổ và cắttầng. Sau đó thơng qua băng chuyền và các thiết bị vận chuyển có trọng tải lớn,

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

nguyên liệu được vận chuyển tới nhà máy sản xuất theo đúng kế hoạch đề ra.Trước khi được vận chuyển tới nhà máy, những khối đá lớn này đã được nghiềnnhỏ đến mức bằng kích thước của một viên sỏi.

Ngồi ra, cịn rất nhiều ngun liệu thơ khác tham gia vào quá trình, quy trình sảnxuất xi măng như: đá phiến, vảy thép cán, tro bay và bô xít với khối lượng nhỏ.

<b>*Giai đoạn 2: Phân chia tỷ lệ, trộn lẫn và nghiền</b>

Sau khi thực hiện các công đoạn tách, chiết xuất nguyên liệu thô (trong giai đoạn1), thành phẩm sẽ được chuyển đến phịng phân tích chun sâu. Tại đây, các nhânviên kỹ thuật sẽ tiến hành phân chia tỷ lệ chính xác với 80% đá vơi và 20% đất sét.Hỗn hợp sẽ được nghiền nát thành bột mịn dưới tác động của máy móc, thiết bịhiện

<b>*Giai đoạn 3: Chuẩn bị nung hỗn hợp sản xuất xi măng</b>

Hỗn hợp bột mịn ở giai đoạn 2 sẽ được đưa vào chuỗi các buồng xoay có trụcthẳng đứng, sau đó mới bị đẩy vào lị nung. Các buồng xoay này hoạt động dựatrên cơ chế: tận dụng nhiệt năng tỏa ra từ lo nung, nhằm mục đích tiết kiệm nănglượng và giảm tải khí thải ra ngồi mơi trường bên ngồi.

<b>Giai đoạn 4: Hỗn hợp trong lị nung</b>

Nhiệt độ trong lị nung có thể lên tới 1450 C do xảy ra phản ứng hóa học khử⁰cacbon và thải khí CO2. Chuỗi phản ứng hóa học giữa Ca và SiO2 tạo ra CaSiO3là thành phần chính cấu tạo nên xi măng. Nhiệt độ cao trong lị có tác dụng: làmcho nguyên liệu mềm nhão ra đến chất lượng xi măng.

<b>Giai đoạn 5: Làm mát và nghiền thành phẩm</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Sau khi ra khỏi lị nung, phần xỉ khơ trên được làm mát nhờ vào khí cưỡng bức; xỉsẽ tỏa ra lượng nhiệt đã hấp thụ trong quá trình nung nóng ở trong lị, và từ từ giảmnhiệt xuống thấp. Lượng nhiệt xỉ tỏa ra sẽ quay trở lại lị nung, và tham gia tiếpvào q trình sản xuất. Công đoạn được cho là tiết kiệm năng lượng tối ưu cho cácnhà máy sản xuất. Hệ thống các viên bi sắt sẽ giúp nghiền bột mịn ra thành ximăng. Đó chính là xi măng thành phẩm.

<b>*Giai đoạn 6: Đóng bao và phân phối sản phẩm</b>

Sau khi nghiền thành bột, xi măng sẽ được đóng bao với trọng lượng từ 10-50kg/1bao. Các bao xi măng này sẽ được phân phối tới cửa hàng, đại lý bán vật liệu xâydựng để bán trực tiếp cho người tiêu dùng.

Sơ đồ 1: Quy trình sản xuất xi măng

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<b>2.Phân tích cơ sở lý thuyết của quy trình2.1.Quy trình bơm/máy nén</b>

Chúng ta cùng tìm hiểu về máy bơm vữa xi măng với các nội dung chính. Máybơm vữa được sử dụng phổ biến trong ngành xây dựng, nhờ có nó, một khối lượnglớn công việc được giải quyết giúp đẩy nhanh tiến độ thi cơng. Chúng có các tácdụng nổi bật như:

- Vận chuyển vữa, bê tông theo một đường ống dẫn bằng thép hoặc cao su đếnvị trí thi cơng.

- Khoảng cách vận chuyển đạt khoảng 500m vận chuyển xa và đạt 70m vậnchuyển cao.

- Có thể lắp nối tiếp nhiều máy bơm phun vữa để tăng khoảng cách và độ caobơm vữa.

Trong quy trình bơm vữa cần chú ý đến hai loại máy chính:

- Máy bơm vữa quay tay: Van đẩy, xylanh, piston, thanh truyền, tay quay, vanhút, phễu chứa, ống dẫn bê tông, thiết bị dẫn liệu, cánh trộn

- Máy bơm vữa piston: Van an toàn, bầu lọc dầu, bơm dầu, thùng dầu, vanphân phối, xylanh thủy lực, piston thủy lực, piston công tác, xylanh côngtác, phễu chứa, ống dẫn vữa, ống cong

<b>*Quy trình hoạt động của bơm vữa quay tay</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

Sơ đồ 2: Cấu tạo của bơm vữa quay tay

Quá trình này được phân tích như sau: Thơng qua hệ thống dẫn động cơ cấu tayquay và thanh truyền sẽ kéo hoặc đẩy piston. Trong nửa hành trình đầu của tayquay, piston được kéo ra, van hút mỏ, van đẩy đóng. Vữa được hút từ thùng chứanguyên liệu lên xylanh. Trong nửa hành trình sau của tay quay, piston bị đẩy vào,van hút đóng, van đẩy mở, vữa được đẩy ra ống dẫn. Van hút và can đẩy thuộc loạivan xoay, 2 van này làm việc nhờ cơ cấu liên động để đảm bảo 2 van hoạt độngngược nhau. Xylanh gồm 2 lớp, lớp trong tiếp xúc với piston gọi là áo xylanh. Để

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

chống mài mòn, áo xylanh được làm bằng hợp kim tốt. Giảm ma sát và tránh vữaxi măng ăn mòn áo xy lanh, trong khi piston làm việc ln có nước tưới để làmsạch phần áp xylanh ở phía sau piston.

<b>*Quy trình hoạt động của bơm vữa piston</b>

Q trình này diễn ra như sau: Piston cơng tác được điều khiển bởi piston thủy lựcvà hoạt động ngược chiều nhau. Ống cong nằm trong khoang nạp có tâm quaytrùng với tâm của đường ống. Trong quá trình vận hành, ống cong lắc 1 góc nhấtđịnh làm che kín đường ra của xylanh. Trong hành trình đẩy của piston ống congsẽ được nối vào xylanh cơng tác, kho đó vữa được đẩy từ xylanh vào ống cong rồira ống dẫn. Đồng thời piston co lại, xylanh thông với phễu chứa nên vữa sẽ đượchút vào trong xylanh. Khi kết thúc hành trình, cả 2 xylanh cơng tác sẽ đổi chiềuđồng thời ống cong được lắc từ xylanh sang nối với xylanh để tiếp tục nhận vữa từxylanh này. Quá trình này lặp đi lặp lại tới khi máy dừng.

<b>2.2.Quá trình khuấy trộn</b>

Các thiết bị khuấy trộn là những thiết bị dùng năng lượng cơ học của cơ cấu khuấytrộn để làm đồng đều các hỗn hợp đồng thể hoặc dị thể, đế tăng cường các quátrình chuyển nhiệt, chuyển khối và phản ứng hoá học, đồng thời tạo ra các hệ nhũ

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

tương, huyền phù và hệ bọt. Do đó các thiết bị khuấy trộn góp phần quan trọng vàoviệc tăng năng suất của các hệ thống máy và thiết bị cơng nghệ. Ngồi ra, các thiếtbị khuấy trộn cịn có vai trị quyết định trong việc sản xuất ra các sản phẩm có chấtlượng đồng đều, phù hợp với tiêu chuẩn kỹ thuật và tạo ra các sản phẩm có chấtlượng đặc biệt (thí dụ khơng có máy khuấy khơng thể sản xuất được thuỷ tinhquang học). Để sử dụng tốt nhất khả năng làm việc của các thiết bị khuấy trộn đanghoạt động trong công nghệ và thiết kế được những mẫu máy làm việc an tồn cókết cấu hợp lý, thích hợp với từng hoàn cảnh cụ thể cần nắm được nguyên lý làmviệc, kết cấu, các phương pháp tính tốn thuỷ động lực học, tính cơng suất, tínhtốn cơng nghệ, tính tốn cơ khí cũng như các nguyên tắc lắp đặt, vận hành, bảodưỡng các máy và thiết bị khuấy trộn.

Sơ đồ 3: Mặt cắt của máy khuấy trộn xi măng

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Sơ đồ 4: Mặt cắt quy trình hoạt động của máy khuấy trộn xi măng

Phối trô Šn các chất cần hóa rắn (tro xỉ hoặc bùn thải, thủy tinh vụn, xà bần) với cácchất phụ gia khác trước khi đổ khn thành những khối rắn. Hệ thống hóa rắn baogồm thiết bị máy quay để tiến hành khuấy trộn đều chất thải cần hóa rắn với cát,ximăng và phụ gia tạo thành một hỗn hợp đồng nhất. Tỷ lệ phối trộn được sử dụngcho phun ướt, tỷ lệ nước/xi măng + tro xỉ phải ở mức dưới 0,5 tốt nhất là < 0,45.Tỷ lệ phối trộn: 6% xi măng, 23% nước vôi, 68% tro xỉ, 3% đá, sỏi nhỏ. Tỷ lệnước/xi măng càng thấp thì sẽ đơng kết càng nhanh hơn, cường độ ban đầu caohơn, bền vững hơn, lượng dùng thấp hơn và các lớp bề mặt dày hơn. Sau đó đượccho vào các ơ ổn định hóa rắn chất thải thơng qua máng nạp chất thải. Các ơ ổnđịnh chất thải là các khung hình chữ nhật bằng sắt hoặc bằng gỗ có kích thước390*190*100 mm. Sau 20 ngày bảo dưỡng khối rắn, quá trình đóng rắn diễn ra làmcho các thành phần ơ nhiễm hồn tồn bị cơ lập. Nước thải rị rỉ từ q trình ổnđịnh (lượng nước này khơng đáng kể) sẽ được thu gom và đưa về hệ thống xử lýnước thải của nhà máy trước khi đưa ra hồ chứa nước nhân tạo của công ty.

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

Phân tích quy trình thực hiện:(1). Chuẩn bị vận hành:

- Kiểm tra mô tơ, hệ thống điện máy trộn.- Kiểm tra khuôn đúc.

- Kiểm tra công tác chuẩn bị phối liệu: Cát, đá, xi măng, vôi và phụ gia(2). Xác định nguy cơ/rủi ro: Gồm có ơ nhiễm bụi, tai nạn lao động.

(3). Trang bị bảo hộ lao động: Công nhân trang bị dụng cụ bảo hộ lao động đầy đủtrước khi tiến hành vận hành gồm có trang phục, khẩu trang, găng tay, giày, kínhche mắt.

(4). Dụng cụ, thiết bị cần thiết : Thiết bị trộn(5). Quy trình, thao tác vận hành chuẩn:- Cân lượng bùn thải, tro xỉ.

- Cho phụ gia đóng rắn: Cát, đá, xi măng, vơi, nước.- Mở cầu dao điện máy trộn.

- Đổ vào khuôn đúc đan lót đường hoặc đổ nền xi măng trong khu vực nhà xưởng.- Tro lị đốt tùy theo tính chất nguy hại được xử lý bằng một trong hai phương ánsau:

- Đối với tro không nguy hại: sử dụng phương án hóa rắn tro: tro được trộn với phụgia, xi măng và đúc thành tấm đan.

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- Đối với tro có khả năng nguy hại: Sử dụng phương án bê tơng hóa: nhà máy tiếnhành đúc các tấm bê tông rỗng và cho tro đốt vào bên trong, tráng kín mặt.- Mức độ nguy hại của tro được xác định dựa trên tính chất của nguồn chất thảinguy hại đầu vào.

(6). Kết thúc vận hành:- Tắt nguồn điện.

- Thu dọn, vệ sinh khu vực.

<b>2.3.Quá trình đập, nghiền, sàng*Quy trình si lơ clanhke</b>

Clanhke sau khi qua thiết bị làm nguội kiểu ghi được vận chuyển tới si lơ clanhkebằng băng tải xích.

Clanhke được chứa trong một si lô F30x41,2m, kết cấu bê tông cốt thép, sức chứa30.000 tấn đảm bảo dự trữ cho 12 ngày sản xuất. Đáy si lơ clanhke bố trí các cửatháo, dưới mỗi cửa tháo bố trí van rút clanhke . Clanhke rút ra từ si lô được tập hợpở 3 băng tải chịu nhiệt, sau đó được các băng tải tập trung vận chuyển đến trạm cânđong nghiền xi măng.

Một si lô nhỏ sức chứa 1.000 tấn được sử dụng để chứa clanhke thứ phẩm. Đáy silơ clanhke thứ phẩm có hai đường ra :

- Một đường ra chất tải cho ô tô tự đổ

- Một đường ra để cấp clanhke thứ phẩm vào băng tải vận chuyển clanhke chínhphẩm cung cấp cho cơng đoạn nghiền xi măng.

<b>*Quy trình đập phụ gia</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Bazan và thạch cao có kích thước cục £ 300 mm vận chuyển về nhà máy bằng ô tôđến kho phụ gia đặt lân cận trạm đập phụ gia.

Phụ gia và thạch cao được xe xúc lật (hoặc ô tô tự đổ) nạp vào phễu tiếp nhận, quabăng tải tấm đến máy đập búa công suất 60-80t/h và được đập nhỏ đến kích thước£25mm. Phụ gia đã đập được gầu nâng vận chuyển đổ vào si lô bazan và si lôthạch cao của trạm cân đong nghiền xi măng.

<b>*Quy trình nghiền xi măng</b>

Sơ đồ 5: Sơ đồ hóa quy trình nghiền xi măng

Clanhke, phụ gia và thạch cao được nghiền trong máy nghiền con lăn kiểu đứngcông suất 135t/h. Quá trình nghiền xi măng thực hiện như sau:

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

Clanhke, bazan, thạch cao được rút ra từ các si lô và được cân đong nhờ các cânbăng định lượng và nạp vào máy nghiền con lăn kiểu đứng. Tại máy nghiền đứngxi măng được nghiền đến độ mịn 3600 cm2/g (Blaine), sau đó được tập hợp tạithiết bị lọc bụi túi và được máng khí động, gầu nâng vận chuyển vào si lô xi măng.

Sơ đồ 6: Cấu tạo máy nghiền đứng

Trong quá trình nghiền, những hạt xi măng thô ra từ bàn nghiền được gầu nâng vậnchuyển tuần hoàn lại máy nghiền đứng. Khi cần thiết, buồng đốt phụ của hệ thốngnghiền xi măng sẽ hoạt động để cung cấp tác nhân sấy nóng cho q trình nghiềnxi măng.

<b>3.Tính tốn thiết kế vận chuyển chất lỏng/khí tới q trình khuấy trộn3.1.Tính tốn năng suất bơm/máy nén</b>

Clanhke từ si lô được hệ thống băng tải vận chuyển đến bun ke clanhke tại trạmcân đong nghiền xi măng. Trạm cân đong nghiền xi măng bố trí si lô bun ke:- Bun ke clanhke: sức chứa 400 tấn, dự trữ cho 3,84 giờ sản xuất.

</div>