ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HÓA  Báo cáo học tập thực tế Sản xuất xi măng Luks Thừa Thiên Huế MAI QUANG HOÀNG Bộ môn: Hóa Vô Khóa 2012-2016 Huế, 9/2015 LỜI CẢM ƠN Bài báo cáo hoàn thành môn Hóa Vô cơ, khoa Hóa học, trường Đại học Khoa học Huế Tước hết em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến TS Nguyễn Hải Phong ThS Nguyễn Đăng Giáng Châu, dành nhiều thời gian công sức để liên hệ với công ty, trung tâm, nhà máy tổ chức, bảo tận tình tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành tốt trình học tập thực tế Em xin cảm ơn tất quý thầy cô giáo khoa Hóa học cho em ý kiến quý báu, tạo điều kiện thuận lợi trình học tập thực đề tài Em xin cảm ơn ban giám đốc nhà máy măng Luks giúp đỡ tận tình chúng em chuyến thực tế Cuối em xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành đến gia đình, bạn bè ủng hộ, giúp đỡ em hoàn thành báo cáo Huế, tháng năm 2015 Mai Quang Hoàng MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ BẢNG Hình 1: Dòng sản phẩm xi măng Luks Hình 2: Silo chứa liệu .9 Hình 3: Xyclôn phối liệu 10 Hình 4: Lò nung phối liệu nhà nón chứa clinker 12 Hình 5: Máy nghiền clinker 14 Bảng 5.1: Chỉ tiêu chất lượng xi măng theo TCVN 2682 - 1999 15 Bảng 5.2: Chỉ tiêu chất lượng xi măng theo TCVN 6260 - 1997 16 MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp xây dựng vật liệu đóng vai trò quan trọng kinh tế giới, đặc biệt xi măng Xi măng loại vật liệu kết dính xây dựng mà nhà khoa học tìm vào cuối kỉ thứ XIX sản xuất trước tiên số nước tư Đan Mạch, Anh, Pháp ,Mỹ … Đầu kỷ 20 xi măng thực trở thành nhu cầu thiếu xây dựng phát triển kinh tế Xi măng xuất hầu hết khắp thị trường giới Vào năm 2010, sản lượng xi măng giới 3.3 tỉ Tiêu dùng xi măng năm trở lại không ngừng tăng trưởng Theo dự báo nhu cầu sử dụng xi măng từ đến năm 2020 Tăng hàng năm 3,6% năm động lực quan trọng thúc đẩy ngành công nghiệp xi măng phát triển Ở Việt Nam năm qua ngành xi măng đóng góp phần không nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam, trung bình từ 10% 12% GDP Theo thống kê từ vụ Vật liệu xây dựng, sản lượng xi măng tiêu thụ tháng đầu năm 2015 ướt đạt 27,19 triệu tấn, tăng 1% so với kì năm 2014 đạt 37,7% kế hoạch năm 2015 Vì Chính phủ xác định xi măng ngành phát triển chiến lược nhằm hỗ trợ phát triển kinh tế Do nghiên cứu quy trình sản xuất xi măng hướng phát triển bước quan trọng lĩnh vực nghiên cứu vật liệu kết dính Từ lí nên em chọn nhà máy Xi Măng Luks Thừa Thiên Huế để làm báo cáo thực tế GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY HỮU HẠN XI MĂNG LUKS I Công ty Hữu hạn Xi măng Luks thành lập vào năm 1992 Tú Hạ, Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế thức cung ứng sản phẩm từ năm 1997 Công suất 2,4 triệu tấn/năm với công nghệ lò quay nạp liệu khô tiên tiến Sản phẩm công ty( Tính đến tháng 8/2015) mang nhãn hiệu Kim Đỉnh bao gồm: Xi măng PCB 30, xi măng PCB 40, PC 40, PCSR 40, TYPE II, TYPE V mác bê tông thương phẩm Công ty áp dụng hệ thống quản lý chất lượng tiên tiến để sản xuất cung ứng sản phẩm tổ chức Quacert chứng nhận: • • Hệ thống quản lý chất lượng sản phẩm ISO 9001: 2008 Hệ thống quản lý an toàn sức khỏe nghề nghiệp: OHSAS 18001 : • 2007 Hệ thống quản lý môi trường: ISO 14001 : 2004 nh : dòng phẩm xi măng Sản phẩm Hì công ty sửsản dụng Luks công trình dân dụng( nhà ở, đường xá, trường học ) công trình trọng điểm( Hệ thống giao thông đường bộ, hệ thống cảng biển, nhà máy thủy điện, nhiệt điện…) QUY TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG PORTLANK TẠI NHÀ MÁY 2.1 Khái niệm định nghĩa II Xi măng Portland vật liệu kết dính thủy lực, trộn với nước tạo hồ dẽo có tính kết dính đóng rắn môi trường không khí, môi trường nước Hồ dẽo trình đóng rắn phát triển cường độ Xi măng Portland sản phẩm nghiền mịn clinker với thạch cao thiên nhiên, pha vài loại phụ gia khác để cải thiện số tính chất xi măng nhằm tăng sản lượng, hạ giá thành 2.2 Các loại mác xi măng Thường sử dụng phổ biến PC PCB PC viết tắt Portland cement Được sản xuất cách nghiền chung clinker với thạch cao thiên nhiên (3 – 5%) phụ gia Tổng hàm lượng phụ gia không vượt 15% phụ gia hoạt tính không vượt qua 10% Xi măng Portland gồm có mác: PC 30, PC 40, PC 50, PC 60 PCB viết tắt Portland cement blended Được sản xuất cách nghiền chung nghiền riêng Tổng hàm lượng phụ gia không vượt 40%, phụ gia đầy không vượt 20% Phụ gia công nghệ không vượt 1% Xi măng Portland hỗn hợp gồm có mác sau: PCB 30, PCB 40 Ngoài có loại xi măng sản xuất theo yêu cầu riêng môi trường xi măng bền sulfat (PCSR 40, TYPE II, TYPE V) 2.3 Sơ đồ sản xuất nhà máy Nguyên liệu Đất sét Đá vôi Phối liệu Lò nung Nhiên liệu Clinker Nghiền trộn Phụ gia Thạch cao Xi măng Đóng bao Kiểm định chất lượng III SẢN XUẤT CLINKER XI MĂNG POOLANK Quá trình sản xuất clinker xi măng gồm giai đoạn: • 3.1 Gai đoạn 1: gia công, đồng nguyên, nhiên liệu chuẩn bị phối liệu • Giai đoạn 2: Nung hỗn hợp phối liệu thành clinker làm lạnh clinker • Giai đoạn 3: Gia công, ủ nghiền clinker với phụ gia khác Nguyên liệu, nhiên liệu sản xuất clinker xi măng 3.1.1 Nguyên liệu Thường sử dụng hỗn hợp hai nguyên liệu đất sét đá vôi, kết hợp với nguyên liệu phụ quặng bôxit, quặng sắt, diatomit… 3.1.1.1 Đá vôi Thành phần canxi cacbonat (CaCO 3), magie cacbonat(MgCO3) số tạp chất khác Theo TCVN 6072 – 1996 đá vôi dùng làm nguyên liệu sản xuất xi măng portland phải thỏa mãn yêu cầu hàm lượng chất là: • • • CaCO3 > 85% MgCO3 < 5% Na2O + K2O < 1% 3.1.1.2 Đất sét Thành phần SiO2, Fe2O3, Al2O3 tạp chất lẫn theo cát, sỏi, mùn hữu Theo TCVN 6072 – 1996 đất sét làm nguyên liệu sản xuất xi măng portland có hàm lượng chất là: • • • • SiO2: 55 – 75% Fe2O3: – 10% Al2O3: 14 – 20% Na2O + K2O: – 2,5% 3.1.2 Nhiên liệu Nhà máy xi măng luck sử dụng nhiêu liệu rắn than đá để cung cấp nhiệt lượng cho trình nung clinker 3.2 Chuẩn bị, gia công đồng sơ nguyên liệu, nhiên liệu Hình : Silo chứa liệu Việc chuẩn bị nguyên liệu hỗn hợp phối liệu khâu quan trọng sản xuất clinker, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Để nâng cao chất lượng sản phẩm cần phải đẩm bảo thành phần hóa, độ mịn, độ ẩm, độ đồng nhất, hình dạng kích thước Đá vôi khai thác mỏ đá cách cho nổ mìn, đập nhỏ đến kích thước từ 600800mm sau vận chuyển nhà máy bảo quản nhà lán Tại nhà máy, đá vôi đập nhỏ đến kích thước 60 – 80mm máy đập hàm, dùng máy đập búa để đập đến kích thước 5-25mm đưa vào silo chứa Đất sét khai thác mỏ vận chuyển nhà máy, sau nghiền nhỏ chứa nhà lán silo chứa Để nâng chất lượng sản phẩm, người ta tiến hành đồng nguyên liệu đất sét đá vôi nhà nón 3.3 Quá trình hóa nung clinker 10 Hình : Xyclôn phối liệu Nhà máy xi măng Luks sản xuất xi măng theo phương pháp khô lò quay Sau tính toán định tỷ lệ phối liệu, hỗn hợp nguyên liệu đưa vào máy nghiền để đảm bảo độ đồng cao dẫn đến máy sấy Khi bột phối liệu khỏi máy sấy đưa lên hệ thống silo khuấy trộn khí nén để đồng điều chỉnh độ ẩm, tít thành phần hóa Sau chuyển sang hệ thống silo chứa đưa vào hệ thống xyclon trao đổi nhiệt, vào lò nung • Quá trình xảy lò nung Vùng sấy: Nhiệt độ 2000C Đất sét phần tính dẻo, hật vật liệu có kích thước tương đối nhỏ • Vùng đốt nóng: Nhiệt độ 200 – 650 C 450 – 5000C chủ yếu nước hóa học đất sét, đất sét hoàn toàn tính dẻo tạo thành metacaolinit, cường độ hạt phối liệu giảm Al2O3.2SiO2 → Al2O3.2SiO2 + H2O – Q • Vùng phân giải: Nhiệt độ 650 – 11000C nhiệt độ 600-8000C đất sét bị phân hủy thành Al 2O3 2SiO2 đá vôi phân hủy thành CaO Al2O3.2SiO2 → Al2O3 + 2SiO2 – Q 11 CaCO3→CaO + CO2 – Q Khoảng 800-1000oC xảy phản ứng trạng thái rắn, Al 2O3 tác dụng với CaO tạo thành khoáng aluminat canxi Khi tang dần nhiêt độ tạo thành khoáng có độ base cao C5A3,C3A3 Al2O3 + CaO → Al2O3.CaO CA 3Al2O3 + 5CaO → 3Al2O3.5CaO C5A3 Al2O3 + 3CaO → Al2O3.3CaO C3A C3A khoàng đống rắn nhanh đóng rắn toa nhiều nhiệt, cường độ bann đầu phát triển cao không bên nước khoáng silicat C5A3 không bền , chuyển dần thành C 3A CA khoáng C5A3 có trình ninh kết nhanh cường độ ban đâu phát triển cao C 3A Khoảng 900oC Fe2O3 tác dụng với CaO tạo thành C2F Khoảng 800-900oC CaO phản ứng vơi SiO2 tạo thành khoáng C2S • Vùng phản ứng tỏa nhiệt: Nhiệt độ 1200 – 1350 0C khoảng 1250oC C2F tham gia phản ứng với C 3A tạo thành khoáng alumoferit canxi C4AF C4AF tồn dạng dung dịch rắn C 4AF C2F có tính kết dính trình đống rắn chậm cườn độ C 3S C3A bền nước Sản phẩm khỏi vùng khoáng: C 2S, C2F, C3A, C4AF, C5A3 lượng CaO tự do, MgO, hạt vật liệu có kích thước – 10mm • Vùng kết khối: Nhiệt độ 1350 - 14500C 1450oC aluminat canxi , alumoferit canxi nóng chảy thành pha lỏng, , sản phẩm vào khu vực kết khối gồm: C 2S, C2F, C3A, C4AF, C5A3, MgO lượng CaO tự do, nhờ C2S CaO khuếch tán vào pha lỏng tiến hành phản ứng với tạo thành khoáng alit C 3S • Vùng làm lạnh: Nhiệt độ 1350 – 10000C Một phần pha lỏng kết tinh, C 2S, C3A, C4AF, MgO, CaO tự lượng nhỏ C3S tách khỏi pha lỏng dạng tinh thể, phần pha lỏng đông cứng lại thành thủy tinh clinker 12 Hình : Lò nung phối liệu nhà nón chứa clinker 3.4 Thành phần hóa học clinker Chủ yếu ôxít CaO, SiO 2, Al2O3 Fe2O3 chiếm 95 – 97% tổng hàm lượng Ngoài có số ôxít khác MgO, K 2O, Na2O, TiO2, Mn2O3, SO3… • CaO: chiếm 63 – 67% thành phần clinker, muốn clinker có chất lượng tốt CaO phải liên kết tốt với ôxít khác, đặc biệt liên kết với SiO2 để tạo khoáng alit làm xi măng đóng rắn nhanh, mác cao hàm lượng CaO tự lớn làm giảm chất lượng clinker Ở nhiệt độ 14500C CaO tự bị già lửa, tạo tinh thể lớn cấu trúc sít đặc làm cho sản phẩm xi măng ổn định thể tích trình hydrat CaO • tựu kèm theo tỏa nhiệt trương nở thể tích SiO2: Chiếm 21 – 24% tương tác với CaO tạo thành khoáng silicat( C 2S, C2S) tăng hàm lượng SiO2 tổng khoáng silicat tăng Sản phẩm đóng rắn phát triển cường độ ngày đầu chậm xi măng bền nhiệt môi trường nước môi trường sulfat 13 • Al2O3: – 8% tương tác với CaO tạo thành khoáng aluminat canxi C 3A, C5A3 tương tác với Fe2O3 tạo thành khoáng alumoferit canxi C 4AF, tăng hàm lượng Al2O3 xi măng chứa nhiều C3A làm đóng rắn nhanh, tỏa nhiều nhiệt, bền môi trường nước môi trường sulfat Tăng độ nhớt pha lỏng gây cản trở trình tạo khoáng C 2S mặt khác làm • lạnh khoáng aluminat dễ bị phân hủy tạo CaO tự Fe2O3: liên kết với CaO Al2O3 tạo thành ferit canxi, alumoferit canxi làm giảm nhiệt độ kết khối clinker độ nhớt pha lỏng sản phẩm đóng rắn chậm giai đoạn đầu, có độ bền môi trường nước, môi trường sulfat • cao, tăng hàm lượng Fe2O3 dễ bị anô clinker lò quay MgO: tương tự CaO thành phần có hại clinker, nhiệt độ 14500C MgO tự bị già lửa tạo thành khoáng periclazơ có kích thước lớn, trơ tính dính, trình hydrat diễn dài, làm sản phẩm không • ổn định thể tích K2O N2O: nhiệt độ cao chúng bị bay phần tan pha lỏng tạo thủy tinh hay tham gia phản ứng tạo khoáng chứa kiềm làm tốc độ đóng rắn ổn định, hàm lượng lớn 0,5% bay gây cố tháp phân giải, đóng tảng cyclon trao đổi nhiệt, gazoxog làm trở lực hệ tháp tăng lên sinh tượng dội áp suất nguy hiểm sử dụng đát sét chứa nhiều lưu huỳnh R2O + H2SO3 = R2SO3 + H2O 3.5 Thành phần khoáng clinker Gồm khoáng C3S, C2S, C3A, C4AF chiếm từ 95 – 98% • Alit: (C3S) chiếm 45 – 60% khoáng quan trọng clinker cho ta cường độ cao, đóng rắn nhanh tỏa nhiều nhiệt alit bền khoảng nhiệt độ 1200 – 19000C, clinker làm lạnh qua 1200 – 1250 0C C3S dễ phân hủy thành C 2S CaO, để ngăn ngừa C 3S ta cần làm lạnh nhanh qua nhiệt độ tới hạn này, mặt kahcs ôxít nhôm ôxít sắt lẫn 14 alit tạo thành dung dịch rắn có hoạt tính cao cấu trúc alit bền • vững Bêlit: (C2S) chiếm 20 – 30% khoáng quan trọng thứ hai, đóng rắn chậm, cường độ ban đầu không cao lắm, sau thời gian cường độ phát triển tốt • hơn, bền nước nước khoáng Chất trung gian: nằm tinh thể alit bêlit, alumoferit canxi, aluminat caxi pha thủy tinh clinker, tất khoáng • nung nhiệt độ cao tạo thành pha lỏng Các khoáng chứa kiềm: chủ yếu tồn dạng khoáng K 2O.23CaO.12SiO2 khoáng C2S phân tử CaO thay phân tử K2O Na2O Các khoáng làm tốc độ đóng rắn không ổn định IV NGHIỀN CLINKER THÀNH XI MĂNG, ĐÓNG BAO Clinker sau khỏi lò nung chứa nhà vòm đưa thẳn vào silo chứa Tại clinke nghiền mịn với thạch cao loại phụ gia thích hợp để tạo thành mac xi măng 15 Xi măng thành phẩm vận chuyển theo băng tải đến máy đóng bao Hình Máy nghiền clinker 16 V KIỂM ĐỊNH CHẤT LƯỢNG XI MĂNG Để kiểm tra yêu cầu kĩ thuật chất lượng sản phẩm, người ta lấy xi măng kiểm tra tiêu phòng thí nghiệm nhà máy Chỉ tiêu chất lượng xi măng theo TCVN 2682 – 1999 Bảng 5.1: tiêu chất lượng xi măng theo TCVN 2682 - 1999 Tên tiêu Mác PC 30 Cường độ bền nén, N/m2, không nhỏ hơn, sau: ngày 45 phút 28 ngày Thời gian đông kết, phút: Bắt đầu, không sớm Kết thúc, không muộn Độ nghiên mịn, xác định theo: Phần lại sàng 0,08mm, % không lớn Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm /g, không nhỏ Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp lechatelier, mm, không lớn Hàm lượng SO2, % không lớn Hàm lượng MgO, % không lướn Hàm lượng MKN, % không lớn Hàm lượng CKT, % không lớn PC 40 16 30 PC 50 21 40 31 50 45 375 15 12 2700 2800 10 3,5 5,0 5,0 1,5 Chỉ tiêu chất lượng xi măng theo TCVN 6260 – 1997: Bảng 5.2: tiêu chất lượng xi măng theo TCVN 2682 - 1999 Tên tiêu Mác PCB 30 PCB 40 17 Cường độ bền nén, N/m2, không nhỏ hơn, sau: ngày 45 phút 28 ngày Thời gian đông kết, phút: Bắt đầu, không sớm Kết thúc, không muộn Độ nghiên mịn, xác định theo: Phần lại sàng 0,08mm, % không lớn Bề mặt riêng, phương pháp Blaine, cm /g, không nhỏ Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp lechatelier, mm, không lớn Hàm lượng SO3, % không lớn 18 14 30 18 40 45 600 12 2700 10 3,5 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình [1] PGS TS Phùng Tiến Đạt, TS Trần Thị Bình, Hóa kĩ thuật đại cương [2] Ths Nguyễn Dán, Công nghệ sản xuất chất kết dính vô [3] KS Hồ Văn Minh Hải, Chuyên đề công nghệ sản xuất xi măng [4] Mai Quang Hoàng, Quá trình sản xuất xi măng lò quay Internet [5] http://ximangfico.com/tin-tuc/xi-mang-cong-nghiep/2998-tong-quannganh-cong-nghiep-xi-mang-viet-nam.html [6] http://vatlieuxaydung.org.vn/vlxd-co-ban/xi-mang/tong-quan-nganh-ximang-5-thang-dau-nam-2015-5473.htm [7] http://www.ximangluks.vn/ [8] http://www.giaxaydungnha.vn/dich-vu/1653/tcvn-2682-2009-ve-xi-mangpooc-lang-yeu-cau-ky-thuat.html 19 ... triển kinh tế Xi măng xuất hầu hết khắp thị trường giới Vào năm 2010, sản lượng xi măng giới 3.3 tỉ Tiêu dùng xi măng năm trở lại không ngừng tăng trưởng Theo dự báo nhu cầu sử dụng xi măng từ đến... xuất xi măng hướng phát triển bước quan trọng lĩnh vực nghiên cứu vật liệu kết dính Từ lí nên em chọn nhà máy Xi Măng Luks Thừa Thiên Huế để làm báo cáo thực tế GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY HỮU HẠN XI MĂNG... phối liệu Nhà máy xi măng Luks sản xuất xi măng theo phương pháp khô lò quay Sau tính toán định tỷ lệ phối liệu, hỗn hợp nguyên liệu đưa vào máy nghiền để đảm bảo độ đồng cao dẫn đến máy sấy Khi