Đang tải... (xem toàn văn)
Luận văn, thạc sỹ, tiến sĩ, cao học, kinh tế, nông nghiệp
Bộ giáo dục và đào tạo Trờng Đại học Nông nghiệp I Lâm thái sơn Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Đề tài: nghiên cứu công nghệ chế tạo bi nghiền clinker phục vụ sản xuất trong các nhà máy xi măng Chuyên ngành: Máy Nông nghiệp M số: 4 18 01 Khoá : 11 Ngời hớng dẫn khoa học: PGS - TS Hoàng Đình Hiếu Hà Nội - 2004 Lêi cam ®oan − − − L©m Th¸i S¬n - 2 - Lêi c¶m ¬n − − − − − − − − − − − L©m Th¸i S¬n - 3 - Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn .ii Mục lục . iii Mở đầu 1 Chơng1: Tổng quan về tình hình sản xuất . 7và sử dụng bi nghiền xi măng 1.1.Tổng quan về vấn đề sản xuất xi măng 7 1.1.1. Công nghệ sản xuất xi măng . 7 1.1.2. Tình hình sản xuất xi măng tại Việt Nam 9 1.1.3. Tình hình sản xuất xi măng trên thế giới 10 1.2. Tổng quan về sản xuất và sử dụng bi nghiền 10 Chơng 2: 12Đối tợng và phơng pháp nghiên cứu 2.1. Đối tợng nghiên cứu 12 2.2. Phơng pháp nghiên cứu . 12 2.2.1. Nghiên cứu lý thuyết. . 12 2.2.2. Nghiên cứu thực nghiệm (Khảo sát thực nghiệm) . 12 2.2.3 Phơng pháp xác định và xử lý số liệu 12 2.2.4. Các chỉ tiêu cần đánh giá, kiểm tra 13 Chơng 3: 14Nghiên cứu lý thuyết 3.1. Điều kiện làm việc của bi nghiền xi măng . 14 3.1.1. Va đập . 14 3.1.2 Mài mòn . 16 3.1.3. Nhiệt độ cao 17 3.1.4. Chịu ăn mòn . 17 3.2. Yêu cầu về cơ tính và hoá tính của bi nghiền xi măng . 17 3.2.1. Độ cứng . 17 3.2.2. Độ dai va đập . 18 3.2.3. Các yêu cầu khác . 18 3.3. Nghiên cứu về thành phần hoá học của hợp kim dùng để chế tạo bi nghiền xi măng . 18 3.3.1. Vai trò của cacbon . 19 3.3.2. ảnh hởng của các nguyên tố hợp kim . 21 - 4 - 3.3.3. Hợp kim chịu mài mòn hệ Fe- Cr - C . 24 3.3.3.1. Vai trò của nền kim loại liên quan đến tính chịu mài mòn của hợp kim hệ Fe- Cr - C. 25 3.3.3.2. Tính chất của pha Cacbit 26 3.3.3.3. Thành phần tối u của hợp kim chịu mài mòn hệ Fe- Cr- C. 26 3. 4. Một số vấn đề chính về nấu luyện hợp kim bi nghiền xi măng . 30 3.4.1. nguyên vật liệu dùng để luyện thép hợp kim. 30 3.4.2. Xỉ trong quá trình luyện thép. 31 3.4.3. Các quá trình hoá lý cơ bản xảy ra khi luyện thép. . 33 3.4.4. Nhiệt luyện hợp kim chịu mài mòn . 44 3.5. Nghiên cứu về gang trắng hợp kim Crôm thấp dùng để sản xuất bi nghiền xi măng . 46 3.5.1. Đặt vấn đề . 46 3.5.2. Thành phần của hợp kim Crôm thấp và phơng pháp nhiệt luyện. 47 3.5.3 Tính khả thi của công trình nghiên cứu về hợp kim Crôm thấp 48 Chơng 4: . 50Nghiên cứu thực nghiệm 4.1. Nghiên cú về ảnh hởng của thành phần hoá học của hợp kim đến độ cứng của bi nghiền hợp kim Crôm . 50 4.2 Nghiên cứu về cấu trúc kim tơng của bi nghiền hợp kim Crôm 52 4.3. Quy trình công nghệ nấu luyện hợp kim Crôm chịu mài mòn. 53 4.3.1. Lò nấu hợp kim . 53 4.3.2. Nguyên vật liệu để nấu (phối liệu). . Error! Bookmark not defined. 4.3.3. Công nghệ nấu hợp kim chịu mài mòn mác GX300CrMoNi15 2 1 tại cơ sở nghiên cứu . 61 4.3.4. Công nghệ nấu hợp kim bi nghiền tại cơ sở sản xuất: 64 4.3.5. Quy trình công nghệ đúc rót hợp kim bi nghiền tại cơ sở sản xuất . 65 4.3.5.1. Điều kiện kĩ thuật . 65 4.3.5.2. Tiến trình đúc . 66 4.3.6. Quy trình công nghệ nhiệt luyện hợp kim bi nghiền tại cơ sở sản xuất . 67 Kết luận và kiến nghị 63 Tài liệu tham khảo . 72 Phụ lục 66 - 5 - Mở đầu Hai mơi sáu triệu tấn là con số dự báo lợng xi măng tiêu dùng của cả nớc trong năm 2004 và con số này sẽ tăng khoảng ba triệu tấn mỗi năm. Khoảng năm ngàn tấn bi nghiền xi măng sẽ đợc đúc trong năm 2004 để bổ xung vào lợng bi nghiền bị loại bỏ vì quá mòn hoặc h hỏng và hàng trăm tỷ đồng Việt Nam mà ngành Xi măng Việt Nam sẽ phải chi phí cho công việc này. Hiện nay bi nghiền xi măng đợc sản xuất bằng phơng pháp đúc trong khuôn cát và sau đó là nhiệt luyện không phải qua khâu gia công cơ khí. Vật liệu để chế tạo bi nghiền ở Việt Nam và trên thế giới là hợp kim crôm kết hợp với các nguyên tố hợp kim khác nh niken, mangan, molipden, wolfram Công việc chính của luận văn là xác định hàm lợng tối u của các nguyên tố trong hợp kim crôm chịu mài mòn cao. Phần thực nghiệm nghiên cứu về công nghệ nấu luyện, đúc rót, nhiệt luyện bi nghiền. Để nâng cao chất lợng bi nghiền xi măng hiện nay nhng không tăng giá thành, đòi hỏi phải có nghiên cứu một cách hệ thống để tìm ra những mác hợp kim mới và quy trình công nghệ mới để sản xuất ra sản phẩm bi nghiền có chất lợng cao hơn và giá thành thấp hơn. - 6 - Chơng 1 tổng quan về tình hình sản xuất và sử dụng bi nghiền xi măng 1.1. Tổng quan về vấn đề sản xuất xi măng Trong dây chuyền sản xuất xi măng có công đoạn nghiền xi măng. ở công đoạn này clinker, chất phụ gia đợc nghiền nhỏ và trộn đều trong các máy nghiền bi để tạo ra sản phẩm xi măng. Vì vậy, tình hình sản xuất và sử dụng bi nghiền liên quan đến vấn đề sản xuất xi măng trên thế giới và trong nớc. Đầu tiên ta cần hiểu khái quát các công đoạn sản xuất xi măng, sau đó là vấn đề sản xuất xi măng trong nớc và ngoài nớc để hiểu rõ nhu cầu về chất lợng và số lợng cũng nh giá thành của bi nghiền xi măng. 1.1.1. Công nghệ sản xuất xi măng Xi măng là chất kết dính thuỷ lực khi nó tác dụng với nớc tạo ra hợp chất có tính kết dính, các hợp chất này đóng rắn trong nớc và các sản phẩm đóng rắn bền trong nớc. Có các loại xi măng chính nh sau: - Pooclan, trên cơ sở hệ CaO-SiO 2 chứa thêm Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 với nhiều biến thể. - Alumin, trên cơ sở hệ CaO- Al 2 O 3 chứa thêm SiO 2 , Fe 2 O 3 . - Xỉ lò cao, chứa thêm thạch cao và vôi. Xi măng Pooclan là phổ biến nhất. Các bớc sản xuất xi măng Pooclan nh sau: + Nguyên liệu ban đầu gồm đá vôi (cung cấp CaO), đá sét (cung cấp Al 2 O 3 , SiO 2 ) và quặng sắt đợc cân đong theo phối liệu, nghiền mịn rồi trộn đều. + Phối liệu đợc nung luyện ở lò quay ở 1400 - 1500 o C để tạo ra các khoáng chất nh 3CaO.SiO 2 (viết tắt là C 3 S); 2CaO.SiO 2 (C 2 S); 3CaO.Al 2 O 3 (C 3 A); 4CaO.Al 2 O 3 .Fe 2 O 3 (C 4 .A.F). Sản phẩm đợc gọi là clinker. Clinker đợc nghiền - 7 - - 8 - mịn đến kích thớc 0,5-50àm dới dạng bột gọi là xi măng. Khi nghiền thờng đa thêm các phụ gia để điều chỉnh một vài tính chất của xi măng nh đa thêm thạch cao để điều chỉnh tốc độ đông kết của xi măng. Sau đây là các công đoạn chính của dây chuyền sản xuất xi măng tại Công ty xi măng Hoàng Thạch (xem Bảng 1-1). 1.1.2. Tình hình sản xuất xi măng tại Việt Nam Xi măng là một trong những ngành công nghiệp đợc hình thành sớm nhất ở Việt Nam nh than, dệt, đờng sắt Cái nôi của ngành sản xuất xi măng Việt Nam là nhà máy xi măng Hải Phòng đợc khởi công ngày 25/12/1899, đến nay đã 105 tuổi. Năm 1984 đất nớc ta đã có Liên hiệp các xí nghiệp xi măng với các Nhà máy xi măng Hải Phòng, Hà Tiên, Hoàng Thạch, Bỉm Sơn là các công ty lò quay cùng với một số cơ sở xi măng lò đứng địa phơng. Tổng sản lợng xi măng của cả nớc năm 1984 mới đạt khoảng 1,3 triệu tấn. Đến nay xi măng Việt Nam đã có 6 nhà máy xi măng dây chuyền hoàn tất, 23 trạm nghiền thuộc quyền quản lí của các địa phơng và khoảng 50 nhà máy xi măng lò đứng đang vận hành thuộc cấp tỉnh, thị trấn, các nhà máy này chịu sự điều hành của Hiệp hội xi măng Việt Nam (VNCA) chiếm tới 60% thị phần trong nớc. Số còn lại đợc cung cấp bởi một số công ty liên doanh, các công ty này đều liên kết chặt chẽ với VNCC và đã đợc cấp phép mở rộng để hoạt động trên thị trờng Việt Nam. Số này gồm có Xi măng Ching Phong - Đài Loan, Sao Mai - Hol cim, Nghi Sơn - Nhật Bản và Văn Xá - Hồng Kông. Sản lợng xi măng của cả nớc năm 2002 là khoảng 18419 triệu tấn. Năm 2003 tổng sản lợng xi măng là 23,7 triệu tấn và theo dự báo thị trờng năm 2004 nhu cầu tiêu dùng xi măng trong nớc vào khoảng 26 triệu tấn, trong số này cần nhập khẩu khoảng 4 triệu tấn clinker. Và đến năm 2010 nhu cầu tiêu dùng xi măng của cả nớc sẽ khoảng 45 triệu tấn. - 9 - ở thị trờng Việt Nam trong nhiều năm qua, mác xi măng phổ biến là PCB 30, trong khi đó các dây chuyền hiện đại của Tổng công ty xi măng Việt Nam có thể sản xuất đợc xi măng không có phụ gia mác PC40-PC50, và vì vậy để có sản phẩm PCB 30 tuỳ theo chất lợng clinker có thể pha thêm từ 15425% phụ gia (xỉ lò cao, đá silic, đá bazan) Nhìn vào bảng thống kê chất lợng của clinker và chất lợng xi măng tại một số nhà máy xi măng ở Việt Nam ta hình dung đợc sự hoạt động của ngành sản xuất xi măng tại Việt Nam. Chất lợng clinker và chất lợng xi măng của một số nhà máy xi măng đợc giới thiệu chi tiết ở bảng 1 và bảng 2 trong phần phụ lục. 1.1.3. Tình hình sản xuất xi măng trên thế giới Hiện nay trên thị trờng thế giới sản phẩm xi măng chủ yếu là PCB 40 và cao hơn, phù hợp cho việc xây dựng các công trình kiến trúc hiện đại và mức độ đô thị hoá cao. Để phục vụ cho các công trình đặc biệt nh nhà cao tầng có thể sử dụng các loại xi măng mác cao từ PC 60 đến PC 90 và hơn thế ngời ta còn đa vào xi măng những phụ gia đặc biệt để nâng mác bê tông. Các bảng ở phần phụ lục: - Bảng 3 : nhu cầu xi măng trên thế giới. - Bảng 4 : các nớc sản xuất xi măng hàng đầu thế giới. - Bảng 5 : các nớc dẫn đầu về sản xuất xi măng. Các bảng này cho thấy nhu cầu và tình hình sản xuất xi măng trên thế giới. 1.2. Tổng quan về sản xuất và sử dụng bi nghiền Trớc năm 1996, xi măng Hải Phòng là nhà máy lò quay duy nhất của miền Bắc đảm đơng việc sản xuất xi măng phục vụ sản xuất, xây dựng và chiến đấu bảo vệ Tổ quốc. Đặc biệt, Nhà máy đã sản xuất đợc cả xi măng mác P 600 để xây lăng Chủ tịch Hồ Chí Minh. Sau giải phóng miền Nam, chúng ta có thêm xi măng Hà Tiên. - 10 - . hình sản xuất và sử dụng bi nghiền xi măng 1.1. Tổng quan về vấn đề sản xuất xi măng Trong dây chuyền sản xuất xi măng có công đoạn nghiền xi măng. ở công. cơ sở khác cũng sản xuất đợc bi nghiền crôm cung cấp cho các Nhà máy xi măng. Về sản lợng bi nghiền hàng năm cung cấp cho các Nhà máy xi măng ta có thể
