Tài liệu Thiết kế hệ thống điều khiển cho dây chuyền cân băng định lượng cho nhà máy xi măng

Môc lôc Lêi nãi ®Çu..................................................................................................................... 7 PhÇn më ®Çu................................................................................................................1 1. Lý do chän ®Ò tµi...............................................................................................1 2. Môc ®Ých...........................................................................................................1 3. Néi dung thùc hiÖn............................................................................................1 4. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn...........................................................................1 5. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi..................................................................................2 6. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn........................................................................................2 PhÇn néi dung..............................................................................................................3 Ch¬ng 1: C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng.......................................................................3 1.1. Kh¸i niÖm chung.................................................................................................3 1.1.1. Xi m¨ng vµ c¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt xi m¨ng hiÖn nay...............................3 1.1.2 Qu¸ tr×nh lý ho¸ x¶y ra khi nung luyÖn clinker.............................................4 1.2. C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng...............................................................................5 1.2.1. Khai th¸c ®¸................................................................................................5 1.2.2. NghiÒn nguyªn liÖu.....................................................................................6 1.2.3. §ång nhÊt liÖu.............................................................................................7 1.2.4. Nhiªn liÖu ®Ó nung clinker...........................................................................8 1.3. B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh phèi liÖu........................................................................13 1.3.1. Tû lÖ cña thµnh phÇn bét liÖu.....................................................................13 1.3.2. ChuÈn bÞ vµ hçn hîp nguyªn liÖu...............................................................15 Ch¬ng 2. C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng......................................17 2.1. Giíi thiÖu vÒ hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng........................................................17 2.1.1. Nguyªn lý ho¹t ®éng.................................................................................18 2.1.2. Bé ®iÒu chØnh DISOCONT.........................................................................22 2.2. C¸c th«ng sè kü thuËt.......................................................................................28 2.3. Giíi thiÖu c¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng.................................33 2.3.1. BiÕn tÇn Micromaster Vector kiÓu MM 440 cña Siemens..........................34 2.3.2. C¸c bé c¶m biÕn........................................................................................39 2.3.3. §éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé xoay chiÒu ba pha.......................................48 2.3.4. C¸c bé biÕn ®æi DAC, ADC.......................................................................50 2.3.5. §Çu c©n......................................................................................................53 2.3.6. Bé lËp tr×nh PLC ®iÒu khiÓn hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng........................54 Ch¬ng 3. Giíi thiÖu hÖ thèng dcs t¹i nhµ m¸y xi m¨ng...........................................55 3.1. CÊu tróc ®iÒu khiÓn ®iÓn h×nh cña hÖ thèng tù ®éng ho¸..................................55 3.1.1. §iÒu khiÓn tËp trung..................................................................................55 3.1.2. §iÒu khiÓn ph©n quyÒn..............................................................................56 3.1.3. §iÒu khiÓn ph©n t¸n...................................................................................57 3.2. Giíi thiÖu hÖ thèng DCS...................................................................................59 3.2.1. §Þnh nghÜa DCS:........................................................................................59 3.2.2. Tæng quan vÒ c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n DCS...............................60 3.3. HÖ thèng ®iÒu khiÓn ph©n t¸n cña h·ng ABB...................................................64 3.3.1. Tæ chøc cña hÖ thèng DCS cña h·ng ABB.................................................64 3.3.2. CÊu h×nh phÇn cøng...................................................................................66 3.3.3. C¸c bé ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh.......................................................................67 3.3.4. C¸c modul vµo/ra ®iÓn h×nh.......................................................................74 3.3.5. Th«ng tin liªn l¹c.......................................................................................76 Ch¬ng 4. Ph©n tÝch thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng .......83 4.1. §Æc ®iÓm...........................................................................................................83 4.2. CÊu tróc phÇn cøng...........................................................................................84 4.2.1. Bé xö lý trung t©m CPU.............................................................................86 4.2.2. Bé nhí vµ c¸c bé phËn kh¸c.......................................................................86 4.2.3. Khèi vµo ra................................................................................................87 4.2.4. ThiÕt bÞ lËp tr×nh........................................................................................88 4.3. Ng«n ng÷ lËp tr×nh...........................................................................................88 4.4. Giíi thiÖu vÒ thiÕt bÞ kh¶ tr×nh S7 - 300............................................................89 4.4.1 CÊu h×nh cøng.............................................................................................89 4.4.2. C¸c module cña S7-300............................................................................89 4.4.3 L¾p ®Æt phÇn cøng......................................................................................92 4.4.4. §Þnh ®Þa chØ c¸c modul..............................................................................93 4.4.5. Thao t¸c trªn phÇn mÒm lËp tr×nh STEP 7 V5.4.........................................94 4.4.6. Cæng truyÒn th«ng:..................................................................................104 4.4.7. C«ng t¾c chän chÕ ®é lµm viÖc cho PLC:.................................................105 4.4.8. ChØnh ®Þnh t¬ng tù:..................................................................................106 4.5. Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn...................................................................................106 4.5.1. Lu ®å thuËt to¸n.......................................................................................106 4.5.2. B¶ng ph©n c«ng ®Çu vµo/ ®Çu ra..............................................................108 4.5.3. Ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn............................................................................109 KÕt luËn..................................................................................................................... 117 Tµi liÖu tham kh¶o...................................................................................................118 Danh Môc h×nh Ch¬ng 1: ....................................................................................................................... 3 H×nh 1.1: S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng..................................................12 Ch¬ng 2....................................................................................................................... 17 H×nh 2.1. S¬ ®å c«ng nghÖ ®iÒu khiÓn c©n b¨ng t¶i.........................................19 H×nh 2.3: S¬ ®å nguyªn lý ®o lêng cña hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng..............21 H×nh 2.4: S¬ ®å bé ®iÒu khiÓn côc bé VLG 20110..........................................24 B¶ng 2.1: Th«ng sè kü thuËt bé ®iÒu khiÓn côc bé VLG 20110:.....................24 H×nh 2.5: S¬ ®å ®iÒu khiÓn khèi VSE 20100...................................................25 H×nh 2.6: Bé ®iÒu khiÓn VLB20120...............................................................26 H×nh 2.7 : S¬ ®å bé ®iÒu khiÓn VLB 20120:..................................................26 B¶ng 2.2: Th«ng sè kü thuËt bé ®iÒu khiÓn VLB 20120..................................27 B¶ng 2.3: Th«ng sè kü thuËt cña thanh dÉn côc bé.........................................27 B¶ng 2.4: Th«ng sè kü thuËt chung.................................................................28 B¶ng 2.5: Th«ng sè kü thuËt cña Loadcell.......................................................28 B¶ng 2.6: Th«ng sè kü thuËt cña ®Çu vµo nhÞ ph©n.........................................28 B¶ng 2.7: Th«ng sè kü thuËt cña ®Çu ra nhÞ ph©n:...........................................29 B¶ng 2.8: Th«ng sè kü thuËt ®Çu vµo t¬ng tù..................................................29 B¶ng 2.9: Th«ng sè kü thuËt ®Çu ra t¬ng tù :...................................................29 B¶ng 2.10: Th«ng sè kü thuËt cña giao tiÕp RS – 232...................................30 B¶ng 2.11: Th«ng sè kü thuËt cña thanh dÉn côc bé........................................30 H×nh 2.8: BiÕn tÇn Micromaster Vector kiÓu MM 440 cña Siemens................34 H×nh 2.9: S¬ ®å khèi cña biÕn tÇn Micromaster vector kiÓu MM 440.............36 B¶ng 2.12 : Th«ng sè kü thuËt cña biÕn tÇn Micromaster Vector kiÓu MM440 ........................................................................................................................38 H×nh 2.11: M¹ch cÇu Wheatstone..................................................................40 H×nh 2.12: CÇu ®o thùc tÕ................................................................................42 H×nh2.13: Giíi thiÖu h×nh ¶nh mét sè loadcell cã trong thùc tÕ......................43 H×nh 2.14: Loadcell VLC - 100 vµ chi tiÕt vÒ kÕt cÊu c¬ khÝ...........................44 B¶ng 2.13 : Th«ng sè kü thuËt cña Loadcell VLC – 100...............................44 H×nh 2.15: CÊu t¹o bé phËn ®o tèc ®é quay Encoder......................................46 H×nh 2.16: S¬ ®å nguyªn lý m¸y ®o gãc Resolver...........................................48 H×nh 2.17: S¬ ®å ®éng häc cña hÖ truyÒn ®éng c©n b¨ng ®Þnh lîng................49 H×nh 2.18: §Æc tÝnh phô t¶i.............................................................................49 H×nh 2.19: S¬ ®å bé chuyÓn ®æi AD9243........................................................51 H×nh 2.20: S¬ ®å cÊu t¹o bé chuyÓn ®æi AD9243............................................51 B¶ng 2.15: Th«ng sè kü thuËt cña bé chuyÓn ®æi AD9243..............................51 B¶ng 2.16: Chó thÝch c¸c ch©n cña bé chuyÓn ®æi AD9243............................52 H×nh 2.21: Giíi thiÖu h×nh ¶nh mét sè lo¹i ®Çu c©n cã trong thùc tÕ...............53 Ch¬ng 3....................................................................................................................... 55 Hinh 3.1: CÊu tróc tËp trung............................................................................55 H×nh 3.2: CÊu tróc ph©n quyÒn........................................................................56 H×nh 3.3: Mét sè gi¶i ph¸p tiªu biÓu trong mét hÖ ®iÒu khiÓn ph©n t¸n..........58 H×nh 3.4 : M« h×nh ph©n cÊp..........................................................................61 H×nh 3.5 : CÊu tróc chung cña hÖ thèng DCS..................................................63 H×nh 3.6 : CÊu tróc ph©n cÊp cña hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng ho¸...........................64 H×nh 3.8 : CÊu tróc tiªu biÓu cña hÖ thèng DCS (ABB)...................................66 H×nh 3.9 : CÊu h×nh cña bé ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh AC450.................................68 H×nh 3.10 : Giao diÖn chøc n¨ng cña AC110...................................................73 H×nh 3.12 : CÊu tróc cña m¹ng Master Net.....................................................76 H×nh 3.13 : CÊu h×nh cña AF100 dïng ph¬ng tiÖn dù phßng...........................79 Ch¬ng 4....................................................................................................................... 83 H×nh 4.1: S¬ ®å khèi bªn trong........................................................................83 H×nh 4.2: S¬ ®å cÊu tróc bªn trong PLC..........................................................85 H×nh 4.3: CÊu h×nh mét thanh rack cña mét tr¹m PLC S7- 300.......................89 H×nh 4.3: Một số CPU của PLC S7-300..........................................................90 H×nh 4.4: Một số module mở rộng của PLC S7-300......................................92 H×nh 4.5: VÞ trÝ c¸c module.............................................................................93 H×nh 4.6: C¸c bíc ®Ó thiÕt kÕ mét dù ¸n Step 7...............................................97 H×nh 4.5: S¬ ®å ch©n cña cæng truyÒn th«ng.................................................105 Danh Môc b¶ng B¶ng 2.1: Th«ng sè kü thuËt bé ®iÒu khiÓn côc bé VLG 20110:.....................24 B¶ng 2.2: Th«ng sè kü thuËt bé ®iÒu khiÓn VLB 20120..................................27 B¶ng 2.3: Th«ng sè kü thuËt cña thanh dÉn côc bé.........................................27 B¶ng 2.4: Th«ng sè kü thuËt chung.................................................................28 B¶ng 2.5: Th«ng sè kü thuËt cña Loadcell.......................................................28 B¶ng 2.6: Th«ng sè kü thuËt cña ®Çu vµo nhÞ ph©n.........................................28 B¶ng 2.7: Th«ng sè kü thuËt cña ®Çu ra nhÞ ph©n:...........................................29 B¶ng 2.8: Th«ng sè kü thuËt ®Çu vµo t¬ng tù..................................................29 B¶ng 2.9: Th«ng sè kü thuËt ®Çu ra t¬ng tù :...................................................29 B¶ng 2.10: Th«ng sè kü thuËt cña giao tiÕp RS – 232...................................30 B¶ng 2.11: Th«ng sè kü thuËt cña thanh dÉn côc bé........................................30 B¶ng 2.12 : Th«ng sè kü thuËt biÕn tÇn Micromaster Vector kiÓu MM440.....38 B¶ng 2.13 : Th«ng sè kü thuËt cña Loadcell VLC – 100...............................44 B¶ng 2.14: Th«ng sè kü thuËt cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé rotor d©y quÊn.....50 B¶ng 2.15: Th«ng sè kü thuËt cña bé chuyÓn ®æi AD9243..............................51 B¶ng 2.16: Chó thÝch c¸c ch©n cña bé chuyÓn ®æi AD9243............................52 Lêi nãi ®Çu §èi víi mét quèc gia nãi chung vµ níc ta nãi riªng th× nh÷ng ngµnh ®ãng vai trß then chèt cña nÒn kinh tÕ lµ: §iÖn, than, dÇu khÝ... vµ ngµnh c«ng nghiÖp xi m¨ng còng kh«ng n»m ngoµi chiÕn lîc ph¸t triÓn kinh tÕ. C«ng nghiÖp xi m¨ng gãp phÇn thóc ®Èy qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc, x©y dùng c¬ së h¹ tÇng phôc vô d©n sinh. §Ó n©ng cao chÊt lîng, sè lîng s¶n phÈm còng nh hç trî cho con ngêi nh÷ng c«ng viÖc phøc t¹p, ngµnh tù ®éng ho¸ ®· ra ®êi vµ mang l¹i hiÖu qu¶ rÊt cao ®¸p øng hoµn toµn nh÷ng yªu cÇu ®ã cña con ngêi. Tù ®éng ho¸ lµ mét lÜnh vùc ®· ®îc h×nh thµnh vµ ph¸t triÓn réng lín trªn ph¹m vi toµn thÕ giíi, nã ®em l¹i mét phÇn kh«ng nhá cho viÖc t¹o ra c¸c s¶n phÈm cã chÊt lîng vµ ®é phøc t¹p cao phôc vô nhu cÇu thiÕt yÕu trong cuéc sèng. ë níc ta, lÜnh vùc tù ®éng ho¸ ®· ®îc §¶ng vµ Nhµ níc quan t©m vµ ®Çu t rÊt lín, cïng víi c¸c lÜnh vùc c«ng nghiÖp chuyÓn dÞch nÒn kinh tÕ theo ®Þnh híng c«ng nghiÖp ho¸ - hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt níc. Nãi ®Õn tù ®éng ho¸ ngµy nay kh«ng thÓ kh«ng nh¾c ®Õn c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn cã lËp tr×nh. Trong ®ã PLC (Programmable Logic Controler) lµ mét thiÕt bÞ ®iÓn h×nh. Víi nh÷ng tÝnh n¨ng u viÖt nh dÔ dµng lËp tr×nh th«ng qua nhiÒu kiÓu ng«n ng÷ (LADDER, STL, FBD), cã thÓ thay ®æi ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn mét c¸ch ®¬n gi¶n, kh¶ n¨ng truyÒn th«ng m¹nh víi m«i trêng bªn ngoµi (víi PC, PLC...), gän nhÑ, lµm viÖc tin cËy trong m«i trêng c«ng nghiÖp kh¾c nghiÖt ... ®· lµm cho mäi qu¸ tr×nh s¶n xuÊt trë nªn ®¬n gi¶n vµ hiÖu qu¶. T¹o nªn mèi liªn kÕt gi÷a ®iÒu khiÓn qu¸ tr×nh s¶n xuÊt vµ qu¶n lý kinh doanh (hÖ ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t thu thËp sè liÖu - DCS). T¹i c¸c nhµ m¸y xi m¨ng hÇu hÕt c¸c c«ng ®o¹n chÝnh trªn d©y chuyÒn s¶n xuÊt ®Òu dïng PLC Simatic S7 – 300 cña Siemens, c¸c c«ng ®o¹n sau ®©y cã dïng PLC S7-300: M¸y rót liÖu trong c¸c kho ®¸ v«i, ®¸ sÐt, phô gia, kho than, côm ®ãng bao vµ c¶ng nhµ m¸y. §Æc biÖt lµ hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng trong nhµ m¸y xi m¨ng. §îc sù ®ång ý cña nhµ trêng, khoa §iÖn - §iÖn Tö, víi sù híng dÉn cña c« gi¸o TrÇn ThÞ Kim Dung. Em ®· nhËn ®Ò tµi: “ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn c©n b¨ng ®Þnh lîng nhµ m¸y xi m¨ng”. Víi thêi gian vµ kiÕn thøc cã h¹n ch¾c h¼n trong ®å ¸n kh«ng tr¸nh ®îc nh÷ng sai sãt rÊt mong ®îc sù ®ãng gãp ý kiÕn cña thÇy c« vµ c¸c b¹n ®Ó ®å ¸n cña em ®îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! ngµy 30 th¸ng 06 n¨m 2009 Sinh viªn thùc hiÖn TrÇn Gia TuÊn 1 PhÇn më ®Çu 1. Lý do chän ®Ò tµi. NÒn kinh tÕ níc ta ®ang ngµy cµng ph¸t triÓn, nhu cÇu vÒ x©y dùng c¬ së h¹ tÇng ngµy cµng cao ®Ó cã thÓ ®¸p øng ®îc ®ßi hái cña qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸- hiÖn ®¹i ho¸. §Ó ®¸p øng ®îc ®iÒu ®ã th× hµng lo¹t c¸c nhµ m¸y xi m¨ng ®· ®îc x©y dùng vµ ®Ó ®¶m b¶o chÊt lîng cña xi m¨ng th× viÖc x¸c ®Þnh chÝnh x¸c tû lÖ cña c¸c thµnh phÇn ®Ó s¶n xuÊt xi m¨ng lµ viÖc rÊt quan träng chÝnh v× vËy hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng ®· ®îc ®a vµo nhµ m¸y. ChÝnh v× vËy em chän ®Ò tµi nµy nh»m gióp em ®¸nh gi¸ ®îc kh¶ n¨ng tÝch luü kiÕn thøc bÊy l©u trong nhµ trêng, còng tõ ®ã mµ n¾m v÷ng ®îc kiÕn thøc chuyªn ngµnh, ¸p dông tèt linh ho¹t vµo thùc tiÔn. 2. Môc ®Ých. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®å ¸n chóng ta ph¶i t×m tßi, trao ®æi kiÕn thøc, tæng hîp nã ®Ó vËn dông vµo thiÕt kÕ sao cho viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn c©n b¨ng ®Þnh lîng ®¶m b¶o kü thuËt, phï hîp víi yªu cÇu thùc tÕ. 3. Néi dung thùc hiÖn. Ph¹m vi néi dung ®å ¸n tËp trung vµo c¸c vÊn ®Ò sau: - C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng. - C¸c thiÕt bÞ trong hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng. - Giíi thiÖu hÖ thèng DCS t¹i nhµ m¸y. - Ph©n tÝch thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng. 4. ý nghÜa khoa häc vµ thùc tiÔn. Ngµy nay lÜnh vùc tù ®éng ho¸ vµ tin häc c«ng nghiÖp lµ mòi nhän cña kü thuËt hiÖn ®¹i, nhiÒu hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®· ra ®êi nh»m phôc vô nhiÒu nhu cÇu kh¸c nhau cña ®êi sèng vµ ®îc øng dông rÊt thµnh c«ng ®em l¹i hiÖu qu¶ c«ng viÖc rÊt cao. Mét trong nh÷ng ph¬ng ¸n tèt nhÊt vµ ®îc sö dông réng r·i hiÖn nay lµ thay thÕ hÖ thèng ®ã b»ng bé ®iÒu khiÓn PLC. V× vËy thiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu khiÓn cho d©y chuyÒn c©n b¨ng ®Þnh lîng sö dông thiÕt bÞ lËp tr×nh ®iÒu khiÓn PLC lµm n©ng cao n¨ng suÊt, chÊt lîng cña xi m¨ng lµ mét ®iÒu tÊt yÕu hiÖn nay. 2 5. Híng ph¸t triÓn cña ®Ò tµi. §Ò tµi nµy cho ta n¾m kh¸i qu¸t mét hÖ thèng tù ®éng, tuy nhiªn trªn thùc tÕ cã nhiÒu h×nh thøc c©n ®Þnh lîng, tuú theo nhu cÇu c«ng viÖc mµ ta thiÕt kÕ cho hîp lý. Tõ nh÷ng kiÕn thøc tiÕp thu ®îc qua ®Ò tµi nµy ta cã thÓ ph¸t triÓn hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng sang nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nh trong s¶n xuÊt thùc phÈm, thøc ¨n gia sóc,... 6. Ph¬ng ph¸p thùc hiÖn. Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n thêng sö dông nh÷ng ph¬ng ph¸p sau: - Ph¬ng ph¸p kh¶o s¸t thùc tÕ. - Ph¬ng ph¸p xö lý tµi liÖu. - Ph¬ng ph¸p thèng kª. PhÇn néi dung Ch¬ng 1 c«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng 1.1. Kh¸i niÖm chung. 1.1.1. Xi m¨ng vµ c¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt xi m¨ng hiÖn nay. Níc ta ®· vµ ®ang bíc vµo thêi kú hiÖn ®¹i ho¸ - c«ng nghiÖp ho¸ nhiÒu c«ng tr×nh x©y dùng cÇn ®îc söa ch÷a, x©y míi. §Ó ®¸p øng ®îc nhu cÇu ®ã ë trong níc còng nh ë níc ngoµi, nhiÒu nhµ m¸y xi m¨ng nh: BØm S¬n, Bót S¬n, Tam §iÖp, Duyªn Hµ, Hoµng Th¹ch,...®· ®îc x©y dùng víi c«ng suÊt tõ mét ®Õn 3 vµi triÖu tÊn/n¨m. Tuú thuéc vµo d¹ng phèi liÖu ®îc chuÈn bÞ tríc khi ®a vµo lß nung mµ ngêi ta ph©n ra c¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt kh¸c nhau: - C«ng nghÖ ít: hçn hîp nguyªn liÖu ®îc khuÊy ®ång nhÊt trong níc díi d¹ng bïn láng tríc khi ®a vµo lß nung. - C«ng nghÖ b¸n kh«: hçn hîp bét nguyªn liÖu ®îc trén Ýt níc vµ t¹o thµnh d¹ng viªn tríc khi ®a vµo lß nung. - C«ng nghÖ kh«: hçn hîp bét nguyªn liÖu ®îc ®ång nhÊt díi d¹ng bét kh« hoµn toµn tríc khi ®a vµo lß nung. T¬ng øng víi c¸c ph¬ng ph¸p s¶n xuÊt kh¸c nhau ®ã th× l¹i cã c¸c hÖ thèng lß nung riªng: - C«ng nghÖ ít: lß èng dµi. - C«ng nghÖ b¸n kh«: lß ®øng. - C«ng nghÖ kh«: lß èng dµi c«ng nghÖ kh«, lß èng lµm nguéi kiÓu hµnh tr×nh, lß èng cã cyclone trao ®æi nhiÖt, lß èng cã th¸p tiÒm nung. *) Xi m¨ng lµ chÊt kÕt dÝnh thuû lùc cøng trong níc vµ kh«ng khÝ ®îc t¹o ra bëi viÖc nghiÒn Clinker víi th¹ch cao vµ mét sè phô gia kh¸c. C¸c phô gia vµ th¹ch cao ®îc lÊy tõ tù nhiªn (c¸c má), cßn clinker th× ®îc t¹o ra nhê qu¸ tr×nh nung luyÖn c¸c chÊt nh ®¸ v«i, ®¸ sÐt, silic¸t, xØ s¾t. ChÊt lîng cña clinker phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc vµ thµnh phÇn kho¸ng cña nã. 1.1.2 Qu¸ tr×nh lý ho¸ x¶y ra khi nung luyÖn clinker. Nung phèi liÖu ®îc thùc hiÖn chñ yÕu trong lß quay. NÕu nguyªn liÖu chuÈn bÞ theo ph¬ng ph¸p kh« cã thÓ nung c¶ trong lß ®øng. Lß quay lµ èng trô b»ng thÐp ®Æt nghiªng 3 – 4 ®é, trong lãt b»ng vËt liÖu chÞu löa. ChiÒu dµi lß 95 - 185 - 230 m, ®êng kÝnh 5 – 7 m. Lß quay lµm viÖc theo nguyªn t¾c ngîc dßng. Hçn hîp nguyªn liÖu ®îc ®a vµo ®Çu cao, khÝ nãng ®îc phun lªn tõ ®Çu thÊp. Khi lß quay (1- 2 vßng/phót), phèi liÖu chuyÓn dÇn xuèng vµ tiÕp xóc víi c¸c vïng nhiÖt cã nhiÖt ®é kh¸c nhau, t¹o ra nh÷ng qu¸ tr×nh lý ho¸ phï hîp ®Ó cuèi cïng h×nh thµnh clinker. Phèi liÖu tõ khi vµo lß ®Õn khi t¹o thµnh clinker ra khái lß lÇn lît tr¶i qua 6 vïng nhiÖt ®é: - T¹i vïng bay h¬i (vïng sÊy), víi nhiÖt ®é 70 – 80 0C, níc tù do bay h¬i, phèi liÖu ®ãng thµnh côc råi vì vôn ra. - T¹i vïng ®èt nãng, víi kho¶ng nhiÖt ®é tõ 200 ®Õn 700 0C, lµm cho chÊt h÷u c¬ ch¸y, níc ho¸ häc bay h¬i (ë 450 – 500 0C) t¹o ra caolinit khan 4 (Al2o3.SiO2) vµ c¸c liªn kÕt kh¸c. Trong ph¬ng ph¸p ít vïng ®èt nãng chiÕm ®Õn 50 – 60 % chiÒu dµi lß. - Trong vïng canxi ho¸ (dµi 20 – 30% chiÒu dµi lß) víi nhiÖt ®é tõ 700 ®Õn 11000 C, ph¶n øng ph©n gi¶i canxit ®Ó sinh ra CaO vµ t¸ch c¸c kho¸ng sÐt khan thµnh c¸c oxÝt riªng biÖt SiO2, Al2O3, Fe2O3. Do ®ã vïng nµy tiªu tèn nhiÒu nhiÖt lîng nhÊt. C¸c ph¶n øng ë tr¹ng th¸i r¾n ®Ó t¹o thµnh 3CaO.Al2O3, CaO.Al2O3 vµ mét phÇn 2CaO.SiO2 còng x¶y ra. - T¹i vïng phãng nhiÖt (1100 – 12500C) ®· x¶y ra c¸c ph¶n øng ë pha r¾n ®Ó t¹o ra 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3 vµ 2CaO.SiO2. TÊt c¶ c¸c ph¶n øng ®Òu to¶ ra mét nhiÖt lîng lín (100 Kcal/kg clinker), lµm t¨ng nhanh nhiÖt ®é cña vËt liÖu trong vïng t¬ng ®èi ng¾n (5- 7% chiÒu dµi lß). - T¹i vïng kÕt khèi (1300 – 1450 – 1300 0C) nhiÖt ®é lß nung ®¹t gi¸ trÞ cao nhÊt (14500C). ë giai ®o¹n ®Çu kÕt khèi (13000C), mét phÇn kho¸ng dÔ ch¶y nh 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3, MgO vµ c¸c t¹p chÊt dÔ ch¶y kh¸c bÞ ch¶y láng ra (20 – 30% thÓ tÝch hçn hîp nung). Khi nhiÖt ®é ®¹t ®Õn 1450 0C 2CaO. SiO2 vµ CaO tan vµo dung dÞch clinker láng ®Ó h×nh thµnh Alit 3CaO.SiO 2 (kho¸ng c¬ b¶n cña clinker). Qu¸ tr×nh nµy tiÕp tôc ®Õn khi liªn kÕt hÇu nh hoµn toµn oxit canxi (trong clinker CaO tù do kh«ng lín h¬n 0.5 – 1%). Alit Ýt hoµ tan, nã ®îc t¸ch ra khái dung dÞch nãng ch¶y ë d¹ng tinh thÓ mÞn. Qu¸ tr×nh t¹o Alit diÔn ra trong kho¶ng 15 – 20 phót (ChiÕm 10 – 15% chiÒu dµi lß). Ra khái vïng kÕt khèi (nhiÖt ®é giÈm tõ 1450 xuèng 1300 0C) tõ dung dÞch láng c¸c kho¸ng 3CaO.Al2O3, 4CaO.Al2O3.Fe2O3, MgO ®îc kÕt tinh l¹i. - T¹i vïng lµm nguéi: nhiÖt ®é gi¶m tõ 1300 xuèng 1000 0C cÊu tróc vµ thµnh phÇn cña clinker hoµn toµn ®îc h×nh thµnh vµ hoµn thiÖn thªm. Clinker ®a ra khái lß nung ë d¹ng h¹t mµu xÉm hoÆc vµng xanh ®îc lµm nguéi tõ 1000 0C xuèng ®Õn 100 – 2000C trong c¸c thiÕt bÞ lµm nguéi b»ng kh«ng khÝ råi ®îc gi÷ trong mét kho 1 - 2 tuÇn. 1.2. C«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng. 1.2.1. Khai th¸c ®¸. *§¸ v«i: ®îc khai th¸c theo ph¬ng ph¸p c¾t tÇng b»ng næ m×n sau ®ã dïng xe ñi xuèng ch©n nói. Díi ch©n nói , m¸y xóc cã c«ng suÊt lín xóc ®¸ lªn xe t¶i, b¨ng t¶i xÝch chuyÓn vÒ m¸y ®Ëp. §¸ sau khi ®îc ®Ëp cã kÝch thíc cùc ®¹i cì 25mm, qua hÖ thèng b¨ng t¶i cao su vËn chuyÓn vÒ kho ®ång nhÊt s¬ bé. Bôi sinh ra ®îc läc qua c¸c èng tay ¸o läc bôi. 5 * §¸ sÐt vµ silicat: còng gièng nh ®¸ v«i, ®¸ sÐt cã kÝch thíc <1000mm ®îc m¸y xóc ®æ lªn xe Camac tõ ®ã vËn chuyÓn vµo phÔu tiÕp liÖu, nhê b¨ng t¶i xÝch ®¸ sÐt ®i vµo m¸y ®Ëp kiÓu va ®Ëp ®µn håi ®Ëp s¬ bé xuèng cì < 75 mm. Sau ®ã ®¸ sÐt ®îc b¨ng t¶i cao su vËn chuyÓn tíi m¸y c¸n hai trôc ®Ó ®Ëp lÇn hai xuèng kÝch thíc cßn < 25 mm. Sau khi c¸n ®¸ sÐt ®îc hÖ thèng b¨ng t¶i cao su vËn chuyÓn vÒ kho ®ång nhÊt s¬ bé. * Kho ®ång nhÊt s¬ bé: §¸ v«i vµ ®¸ sÐt vµ silicat sau khi ®Ëp ®îc chuyÓn vÒ kho xÕp thµnh hai ®èng mçi lo¹i. Mçi ®èng ®¸ v«i lµ 1600 tÊn, ®¸ sÐt lµ 7000 tÊn. §¸ v«i ®îc ®æ vµo kho bëi 1 trong hai cÇu r¶i liÖu. CÇu r¶i sÏ r¶i liÖu thµnh tõng luèng ë c¶ lît ®i vµ lît vÒ. Cã tõ 8 ®Õn 29 luèng ®îc r¶i 20 líp theo chiÒu cao. Trªn c¸c cÇu r¶i liÖu cã ®Æt c¸c c©n ®iÖn tö. Khi xóc liÖu sÏ ®îc xóc c¾t qua tÊt c¶ c¸c líp tõ díi lªn nh»m t¹o sù ®ång nhÊt s¬ bé. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña kho lµ ®èng nµy ®îc ®æ th× ®èng kia ®îc xóc. §¸ sÐt còng ®îc r¶i vµ xóc t¬ng tù nh ®¸ v«i. Ngoµi ra cßn cã c¸c kho th¹ch cao, ®¸ Bazan, silicat, xØ s¾t, than,... 1.2.2. NghiÒn nguyªn liÖu. §¸ v«i, ®¸ sÐt, th¹ch cao vµ xØ s¾t tõ c¸c kho chøa ®îc ®a tíi 4 Bunke t¬ng øng nhê hÖ thèng b¨ng t¶i. C¸c bunke chøa liÖu ®îc l¾p ®Æt c¸c sensor b¸o møc vµ Loadcell ®Ó gi¸m s¸t møc liÖu cã trong bunke. T¹i ®¸y h×nh c«n cña mçi bunke ®îc g¾n thiÕt bÞ ®iÒu chØnh lu lîng khi liÖu ®îc th¸o ra. Tõ 4 bunker, liÖu ®îc th¸o xuèng hÖ thèng c©n ®Þnh lîng ®Ó x¸c ®Þnh thµnh phÇn phÇn tr¨m c¸c chÊt theo tû lÖ tiªu chuÈn. Tû lÖ c¸c chÊt ®îc x¸c ®Þnh nhê hÖ thèng b¨ng t¶i cÊp liÖu tÊm vµ thiÕt bÞ loadcell ®Æt trªn hÖ thèng c©n b¨ng.Tû lÖ cña c¸c lo¹i nguyªn liÖu cã thÓ ®iÒu chØnh b»ng c¸ch ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ b¨ng t¶i hoÆc ®iÒu chØnh ®é më cña van cÊp liÖu. §Ó gi¸m s¸t tèc ®é ®éng c¬ th× trªn trôc ®éng c¬ ®îc ®Æt thiÕt bÞ ®o tèc ®é Encoder ®Ó ®a tÝn hiÖu vÒ thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. Sau khi x¸c ®Þnh tû lÖ phÇn tr¨m cña c¸c chÊt, liÖu ®îc ®a ®Õn tr¹m nghiÒn, tríc khi ®Õn tr¹m nghiÒn th× hçn hîp c¸c chÊt sÏ ®i qua hÖ thèng m¸y dß vµ t¸ch kim lo¹i ®Ó lo¹i bá c¸c thµnh phÇn kim lo¹i lÉn trong c¸c chÊt ra khái b¨ng t¶i. Trong m¸y nghiÒn, liÖu ®îc cung cÊp ë d¹ng hçn hîp vµ ®îc sÊy kh« tíi 1%. M¸y nghiÒn nguyªn liÖu lµ lo¹i m¸y nghiÒn con l¨n trôc ®øng pfeiffer mps 4785 cã n¨ng suÊt 320 tÊn/h. Qua m¸y nghiÒn, liÖu ®îc t¸n nhá nhê hai c¬ cÊu con l¨n vµ bµn nghiÒn. §Ó sÊy kh« bét liÖu ®ång thêi th× trong qu¸ tr×nh 6 nghiÒn, khÝ nãng ®îc dÉn ®Õn tõ th¸p trao ®æi nhiÖt cña lß nung. Lîng khÝ nãng cung cÊp cho m¸y nghiÒn phô thuéc vµo ®é Èm cña hçn hîp phèi liÖu trong m¸y. M¸y tÝnh cña qu¸ tr×nh sÏ nhËn tÝn hiÖu tõ c¸c thiÕt bÞ ph©n tÝch ®é Èm cña hçn hîp phèi liÖu cã trong m¸y, tõ ®ã ®iÒu chØnh lu lîng vµ nhiÖt ®é cña hçn hîp phèi liÖu ra khái m¸y nghiÒn ®¹t 900C, ®é Èm kh«ng qu¸ 1%. Trong m¸y nghiÒn, khÝ th¶i sÏ mang bét liÖu ®Õn thiÕt bÞ ph©n ly ®éng. Trong bé ph©n ly, c¸c h¹t cã kÝch thíc lín ®îc t¸ch ra vµ ®a trë l¹i bµn nghiÒn, c¸c h¹t cã ®é mÞn ®¹t yªu cÇu ®îc ®a vÒ 4 cyclone l¾ng hiÖu suÊt cao. Th«ng qua c¸c van giã quay, liÖu ®îc th¸o ra theo m¸ng khÝ ®éng ®Õn silo ®ång nhÊt ®Ó chuÈn bÞ ®a vµo lß nung. 1.2.3. §ång nhÊt liÖu LiÖu sau khi ®îc gom l¹i ë 4 cyclone l¾ng (hiÖu suÊt ®¹t 90%), qua c¸c van giã kiÓu quay theo m¸ng khÝ ®éng ®Õn gÇu n©ng. T¹i ®Çu vµo gÇu n©ng, bét liÖu sÏ ®îc lÊy mÉu nhê thiÕt bÞ lÊy mÉu tù ®éng víi tÇn suÊt lÊy mÉu 1 lÇn/h. MÉu sÏ ®îc ph©n tÝch c¸c thµnh phÇn ho¸ häc vµ so s¸nh víi gi¸ trÞ ®Æt tríc. NÕu kh«ng tho¶ m·n gi¸ trÞ ®Æt tríc th× c¸c chÊt sÏ ®îc ®iÒu chØnh nhê hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng. Bét liÖu sau khi nghiÒn cã ®é mÞn ®¹t yªu cÇu sÏ ®îc vËn chuyÓn b»ng gÇu t¶i theo m¸ng khÝ ®éng vµo silo chøa qua hÖ thèng ph©n phèi song song, silo cã søc chøa 20000 tÊn. Silo ®ång nhÊt bét liÖu lµm viÖc theo nguyªn t¾c ®ång nhÊt vµ th¸o liªn tôc. ViÖc ®ång nhÊt bét liÖu ®îc thùc hiÖn trong qu¸ tr×nh th¸o bét liÖu ra khái silo. Møc ®é ®ång nhÊt cña silo lµ 10:1. §¸y silo cã hÖ thèng khÝ nÐn, khÝ ®îc sôc vµo trong silo ®Ó ®ång nhÊt phèi liÖu vµ t¹o ra sù linh ®éng cho phèi liÖu khi th¸o ®îc dÔ dµng. Buång trén vµ cöa th¸o cña silo ®îc liªn th«ng víi nhau ®Ó ®¶m b¶o liÖu tõ silo n¹p vµo buång trén diÔn ra ®ång thêi víi nhau b»ng dßng khÝ nÐn ¸p suÊt cao theo côm thiÕt bÞ th¸o vµ m¸ng khÝ ®éng. LiÖu sau khi ®îc th¸o tõ buång trén ®a xuèng gÇu n©ng ®Ó ®Õn th¸p trao ®æi nhiÖt. §Ó ph©n tÝch thµnh phÇn ho¸ häc vµ chÊt lîng cña hçn hîp phèi liÖu sau khi ®ång nhÊt, thiÕt bÞ lÊy mÉu tù ®éng ®îc ®Æt ë ®¸y gÇu n©ng, tÇn suÊt lÊy mÉu ë c«ng ®o¹n nµy ®îc quy ®Þnh cô thÓ trong qu¸ tr×nh vËn hµnh vµ s¶n xuÊt. Dßng liÖu theo m¸ng khÝ ®éng xuèng van giã kiÓu quay vµ cöa tÊm lËt vµo th¸p trao ®æi nhiÖt theo hai luång riªng biÖt. 1.2.4. Nhiªn liÖu ®Ó nung clinker. 1. Than. Than nhËp ph¶i phï hîp víi c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt cho phÐp nh: 7  §é Èm : W < 11.5%  KÝch thíc h¹t : tõ (0 - 15)mm  ChÊt bèc : (5 - 8)%  Hµm lîng S < 0.6%  NhiÖt trÞ tõ (6600 - 7480)Kcal/kg  §é cøng tõ 35 - 70 Than th« th«ng thêng ®îc nghiÒn, sÊy trong c¸c m¸y nghiÒn sÊy liªn hîp. Dï nghiÒn trong m¸y nghiÒn ®øng hoÆc nghiÒn bi, bét than ph¶i ®¹t c¸c chØ tiªu vÒ ®é mÞn. Than mÞn ®îc ®a vµo ®èt ë canciner vµ trong lß nung. Ch¸y trong canciner th× nhiÖt lîng to¶ ra khi ®èt ®îc bét liÖu hÊp thô ngay trong ph¶n øng: NhiÖt + CaCO3 -> CaO + CO2. NhiÖt ®é t¹m thêi chØ vît qu¸ nhiÖt ®é c©n b»ng ®iÓn h×nh 8500c - 9000c, ë nhiÖt ®é thÊp nµy than khã ch¸y hÕt nhanh, ®Ó than ë ®©y ch¸y nhanh th× bét than cÇn mÞn h¬n hoÆc cÇn t¹o ra mét khu vùc cã nhiÖt ®é cao h¬n nhiÖt ®é c©n b»ng. §©y chÝnh lµ lý do t¹i sao ®èt ë canciner dÔ bÞ sù cè h¬n ë lß nung. ë lß nung thêng ®îc trang bÞ víi vßi ®èt nhiÒu kªnh, hiÖn ®¹i ®Ó dÔ ®iÒu chØnh ngän löa, Ýt sù cè, trong lß nhiÖt ®é nung cao than dÔ ch¸y hÕt nh mong muèn. 2. DÇu n¨ng: DÇu ®îc dù tr÷ trong c¸c bÓ chøa vµ ®îc b¬m tíi c¸c bÓ tiÕp liÖu, ®îc b¬m víi ¸p lùc cao tíi th¸p trao ®æi nhiÖt vµ tr¹m vßi ®èt ®Õn c¸c vßi ®èt. NhiÖt h©m sÊy dÇu cã thÓ thùc hiÖn b»ng: h¬i níc, ®iÖn, vµ truyÒn nhiÖt th«ng qua dÇu. Khi xö lý dÇu kh«ng cÇn ®Ò phßng ®Æc biÖt v× ®iÓm bèc ch¸y cña nã cao tíi 1100c, tuy nhiªn nhiÖt ®é sÊy kh«ng ®îc qu¸ cao. Khi ®èt dÇu cÇn ph¶i xö lý nh sau :  Lµm nãng tíi nhiÖt ®é kh«ng ®æi vµ ®é nhít mong muèn.  T¹o ¸p lùc cÇn thiÕt ®Ó phun mï.  §iÒu chØnh lu lîng dÇu thÝch hîp cho vßi ®èt .  ChØnh gãc phun dÇu thÝch hîp. 3. Nung Clinker. * N¹p liÖu cho lß: 8 LiÖu tõ silo ®ång nhÊt cã dung tÝch 22000 tÊn ®îc ®a qua m¸ng ®æ xuèng gÇu n©ng ®Ó ®a lªn m¸ng khÝ ®éng. LiÖu tõ m¸ng khÝ ®éng ®îc ®æ vµo kÐt c©n (feedbin) cã kh¶ n¨ng chøa ®îc 130 tÊn liÖu, ®îc c©n träng lîng b»ng Loadcell. Khi liÖu trong kÐt c©n ®Çy sÏ ®îc th¸o ra theo hai ®êng van, ®êng van chÝnh vµ ®êng van phô ( by pass). ë ®iÒu kiÖn b×nh thêng, liÖu cÊp cho lß tõ van ®îc ®æ xuèng c©n b¨ng ®Þnh lîng råi xuèng hai m¸ng khÝ ®éng råi ®æ vµo hai gÇu n©ng ®Ó ®a lªn hai m¸ng khÝ ®éng. Hai m¸ng nµy ®îc hîp víi nhau ë 1 ®Çu nªn liÖu tõ hai m¸ng theo mét ®êng cïng ®æ xuèng hai m¸ng khÝ ®éng tiÕp ®Ó ®æ vµo c¸c cyclone nung s¬ bé. §êng by pass ®îc sö dông khi thö c©n hay khi x¶y ra sù cè ®êng van chÝnh cßn b×nh thêng th× ®êng nµy kh«ng sö dông. * Th¸p trao ®æi nhiÖt vµ lß nung: Th¸p trao ®æi nhiÖt gåm cã 5 cyclone vµ 1 canxiner. Bét liÖu n¹p vµo nh¸nh cyclone qua van quay vµo vÞ trÝ èng gi÷a C2 vµ C1 (sÊy 5 tÇng). LiÖu cã thÓ sÊy 4 tÇng (bá qua C1) hoÆc tÇng 5 tuú theo yªu cÇu vÒ nhiÖt. LiÖu ®i tõ trªn xuèng cßn khÝ th¶i lß nung ®i tõ díi lªn gióp cho qu¸ tr×nh trao ®æi nhiÖt diÔn ra dÔ dµng vµ ®ång thêi liÖu cßn ®îc ®ång nhÊt thªm mét lÇn n÷a. Sau khi ®îc Canxi ho¸ trong RSP Precanxiner kho¶ng 90% ®Õn 95% vµ ®¹t ®îc nhiÖt ®é kho¶ng 870 – 9000C th× liÖu ®îc ®a qua C5 vµo lß nung ®Ó qu¸ tr×nh clinker ho¸ x¶y ra hoµn toµn. Trong lß quay liÖu ®îc clinker ho¸ ë nhiÖt ®é 14300C sau ®ã ®æ vµo hÖ thèng lµm m¸t kiÓu tÊm ghi (grate cooler). * HÖ thèng lµm m¸t clinker kiÓu tÊm ghi (grate cooler) 1440: Cã 3 tÊm ghi chuyÓn ®éng víi vËn tèc stroke/phót, c«ng suÊt 62 tÊn/h ®îc truyÒn ®éng b»ng 3 ®éng c¬ xoay chiÒu 380V, 50Hz. C¸c tÊm ghi nµy cã t¸c dông nh sµng. Chóng sµng c¸c h¹t clinker to ®Ó da tíi bóa ®Ëp (c«ng suÊt 167tÊn/h) ®Ëp nhá kÝch thíc xuèng. Clinker ®îc lµm m¸t xuèng nhiÖt ®é 1100C nhê kh«ng khÝ cÊp vµo grate cooler b»ng c¸c qu¹t hót theo chiÒu ngang vµ tõ díi lªn. C¸c h¹t clinker sau khi sµng, ®Ëp vµ lµm m¸t ®îc ®æ xuèng b¨ng t¶i xÝch vµ vÝt t¶i ®Ó ®a vµo silo chøa vµ ñ. Clinker phÕ phÈm hoÆc clinker sèng dïng ®Ó kinh doanh sÏ ®îc ®a qua mét m¸ng riªng ®Ó ®æ ra b·i chøa. * Läc bôi tÜnh ®iÖn: KhÝ th¶i ë phÇn cuèi cña grate cooler vµ phÇn cuèi lß tríc khi th¶i ra ngoµi ®îc phun níc gi¶m ¸p vµ ph©n tÝch khÝ råi ®a qua bé läc bôi tÜnh ®iÖn ®Ó t¸ch bôi. Qu¹t hót sÏ hót c¸c khÝ ®· läc bôi ®Ó ®Èy ra èng khãi cßn c¸c h¹t bôi clinker ®äng l¹i sÏ ®îc gâ r¬i xuèng c¸c vÝt t¶i vµ b¨ng t¶i xÝch ®Ó ®i tíi silo chøa clinker. 9 * Th¸p ®iÒu hoµ (Bé lµm m¸t): Sau khi qua th¸p nung s¬ bé ®Ó trén liÖu vµ trao ®æi nhiÖt, khÝ th¶i cña lß nung cßn rÊt nãng, ®îc ph©n tÝch khÝ vµ ®a vµo bé lµm m¸t b»ng níc. Sau khi lµm m¸t, khÝ ®îc ®a tíi ®Ó sÊy liÖu th« ë m¸y nghiÒn nhê qu¹t hót. Cã thÓ thÊy qu¹t hót cã t¸c dông ®iÒu khiÓn toµn bé qu¸ tr×nh nhiÖt ®é trong buång ®èt. LiÖu ®äng l¹i sau khi lµm m¸t khÝ th¶i lß nung sÏ r¬i xuèng vÝt t¶i qua van vµ mét sè vÝt t¶i kh¸c håi vÒ kÐt c©n. 4. NghiÒn xi m¨ng. Clinker, th¹ch cao, vµ phô gia sau khi ®ång nhÊt ®îc ®iÒu chØnh ®Ó ®¹t ®îc chÊt lîng xi m¨ng theo yªu cÇu råi cho vµo m¸y nghiÒn xi m¨ng ®Ó t¹o ra s¶n phÈm xi m¨ng. C«ng ®o¹n nghiÒn xi m¨ng gåm hai phÇn: nghiÒn th« vµ nghiÒn tinh. M¸y nghiÒn th« lµ m¸y nghiÒn kiÓu CKP, m¸y nghiÒn tinh lµ m¸y nghiÒn bi xi m¨ng. §Ó ®¶m b¶o nhiÖt ®é cña xi m¨ng trong khi nghiÒn níc ®îc phun vµo díi d¹ng s¬ng mï ë ¸p suÊt cao. Xi m¨ng ra khái m¸y nghiÒn ®îc ®a qua hÖ thèng ph©n ly. T¹i ®©y cã sù sµng läc. NÕu h¹t xi m¨ng qua to th× ®îc thu håi trë l¹i ®Çu m¸y nghiÒn. NÕu xi m¨ng ®¹t tiªu chuÈn th× ®îc ®a vµo kho chøa, xi m¨ng qua nhá ®îc thu håi bëi hÖ thèng läc bôi. 5. §ãng bao vµ xuÊt xi m¨ng. Xi m¨ng tõ silo chøa ®îc vËn chuyÓn b»ng vÝt t¶i, gÇu xÝch vµ b¨ng t¶i tíi ph©n xëng ®ãng bao. T¹i ®©y cã 2 silo chøa, ë c¸c silo chøa nµy xi m¨ng ®îc sôc liªn tôc nhê c¸c m¸y nÐn khÝ ®Ó ®ång nhÊt lÇn C©n cuèib¨ng cïng ®inh tríc lîng khi ®a ®Õn c¸c m¸y ®ãng bao hoÆc ®a ®Õn cÇu c¶ng ®Ó xuÊt xi m¨ng rêi. C©n b¨ng ®inh lîng 6. HÖ thèng xö lý bôi trªn b¨ng t¶i §Ó xö lý bôi trªn c¸c b¨ng t¶i, hÖ thèng c©n b¨ng ®Þnh lîng ®îc ®Æt 4 bé läc bôi tói, mçi bé bao gåm c¸c èng hót vµ mét qu¹t hót bôi. C¸c èng hót bôi ®îc dÉn tõ läc bôi tói ®Õn c¸c ®iÓm cã thÓ t¹o ra nhiÒu bôi trªn b¨ng t¶i nh ®Çu cuèi b¨ng t¶i hay t¹i c¸c ®iÓm chuyÓn ®æi gi÷a 2 b¨ng t¶i. Bôi tõ b¨ng t¶i theo t¶i ®êng èng vµ ®îc dÉn vÒ läc bôi tói, t¹i ®©y dßng khÝ ®èi lu cña qu¹t hót bôiB¨ng trong bôi ®îc lµm l¾ng xuèng vµ trë thµnh c¸c nguyªn liÖu tinh. ë ®¸y c¸c bé läc bôi tói sÏ cã c¸c èng dÉn ®a lîng nguyªn liÖu nµy ®æ vÒ c¸c bunker. ThÞ tr êng Lµm nguéi clinker Clinker cooler Lß nung Kiln §ãng bao Xi m¨ng NghiÒn tinh Ball mill NghiÒn th« CKP Silo ®ång nhÊt Hemozen ization silo Ngh iÒn xi m¨n g NghiÒn th« Raw mill M¸y nghiÒn §¸ Baza l Clin ker Phô gia QuÆ §¸ ng v«i s¾t Silic at B¨n g t¶i Ch o cal xin er Sil o chø a tha n mÞ n Th¹ ch cao Tha Th¹ n ®¸ ch Phô ( co cao gia ( al) ( gy §¸ psu Baza addt ion) m) l QuÆ Kho ng tæng s¾t ( hîp pirit ) B¨n g t¶i Xe t¶i Kho ®¸ sÐt vµ silic¸t Ch o lß B¨n g t¶i B¨n g t¶i Kho ®¸ v«i H×n h 1.1: S¬ ®å c«n g ngh Ö s¶n xuÊ t xi m¨ ng Th¸p trao ®æi nhiÖt Preheater tower H×nh 1.1: S¬ ®å c«ng nghÖ s¶n xuÊt xi m¨ng Tµu M¸y chë ®Ëp than th¹ch cao M¸y ®Ëp ®¸ sÐt B¨n g t¶i Xe M¸y t¶i ®Ëp ®¸ v«i Má silicat & ®¸ sÐt Má ®¸ v«i 10 1.3. B¶n chÊt cña qu¸ tr×nh phèi liÖu 1.3.1. Tû lÖ cña thµnh phÇn bét liÖu. 1. Thµnh phÇn ho¸ häc cña clinker. Lµ yÕu tè quan träng ®¸nh gi¸ chÊt lîng clinker, nã gåm 4 «xit chÝnh: 1) CaO: chiÕm (63 - 67)%. Lµ «xit quan träng nhÊt. §Ó xi m¨ng cã chÊt lîng cao CaO ph¶i liªn kÕt víi c¸c «xit kh¸c. Lîng CaO tù do cßn l¹i ë d¹ng qu¸ löa lµm cho ®¸ xi m¨ng kh«ng æn ®Þnh thÓ tÝch g©y h¹i. Lîng CaO liªn kÕt lín - xi m¨ng cã cêng ®é cao. §ãng r¾n nhanh, khi ®ãng r¾n to¶ nhiÖt nhiÒu, kh«ng bÒn ho¸. 11 2) SiO2: chiÕm (21- 24)%. Liªn kÕt víi CaO t¹o kho¸ng SLC, c¸c kho¸ng nµy cã kh¶ n¨ng ®ãng r¾n. SiO2 tù do kh«ng ¶nh hëng g× ®Õn chÊt lîng xi m¨ng. Lîng SiO2 liªn kÕt lín xi m¨ng cã cêng ®é sau 28 ngµy lín, ®ãng r¾n chËm, to¶ nhiÖt nhá khi ®ãng r¾n, bÒn ho¸ h¬n. 3) Al2O3: chiÕm (4 - 8)%. Liªn kÕt víi CaO t¹o thµnh kho¸ng Alumin¸t vµ Alum« fezit can xi. Al2O3 liªn kÕt lín - xi m¨ng cã cêng ®é ph¸t triÓn lóc ®Çu cao sau chËm, thêi gian ®ãng r¾n nhanh, to¶ nhiÖt nhiÒu khi ®ãng r¾n, kÐm bÒn ho¸. 4) Fe2O3: chiÕm (2.5-5)%. Liªn kÕt víi CaO t¹o fezit canxi. Fe 2O3 lín nhiÖt ®é kÕt khèi cña phèi liÖu gi¶m, ®é nhít pha láng nhá dÔ t¹o kho¸ng trong clinker. NÕu Fe2O3 qu¸ lín xi m¨ng cã tû träng cao, cêng ®é thÊp, ®ãng r¾n chËm, to¶ nhiÖt thÊp, bÒn ho¸. 5) MgO (< 5%): Khi MgO > 5% lµm xi m¨ng kh«ng æn ®Þnh thÓ tÝch khi ®ãng r¾n v× nã ë d¹ng dung dÞch r¾n, thuû tinh, periclaz. 6) KiÒm: chiÕm (0.1-1)%. Lµ thµnh phÇn kh«ng mong muèn v× nã lµm gi¶m ®é nhít pha láng, t¨ng dÝnh bÕt, thay ®æi tèc ®é ®ãng r¾n xi m¨ng, t¹o nh÷ng vÕt loang trªn cÊu tróc. T¸c dông víi SiO 2 t¹o gel silic¸t kiÒm cã thÓ tÝch lín g©y mÊt æn ®Þnh, kh«ng bÒn níc. Ngoµi ra cßn cã c¸c «xit kh¸c nh TiO2, Mn2O3, P2O5,…cã ¶nh hëng nhá, kh«ng ®¸ng kÓ ®Õn chÊt lîng xi m¨ng. 2. Thµnh phÇn kho¸ng cña Clinker xi m¨ng poocl¨ng. 1) AlÝt: chiÕm (45-65)%. Lµ kho¸ng quan träng nhÊt, lµ dung dÞch r¾n cña C3S (3CaO.SiO2) cã tan lÉn (24)% c¸c «xit kh¸c. AlÝt (C3S) t¹o thµnh ë nhiÖt ®é 12500c: C + C2S = C3S Vµ chñ yÕu t¹o thµnh khi cã mÆt pha láng. Nã bÒn ë nhiÖt ®é 1250 0C 19000C. Khi nhiÖt ®é < 12500C th× C3S = C + C2S. Sù biÕn ®æi nµy phô thuéc vµo chÕ ®é lµm l¹nh vµ sù cã mÆt c¸c hîp chÊt hoµ tan trong C3S . TÝnh chÊt cña AlÝt trong xi m¨ng:  Cho xi m¨ng cã cêng ®é cao nhÊt sau 28 ngµy  Thêi gian ®«ng kÕt nhanh, ®ãng r¾n nhanh  To¶ nhiÖt nhiÒu khi ®ãng r¾n  Kh«ng bÒn trong m«i trêng sulfat 12 2) BelÝt: chiÕm (10-30)%. Lµ dung dÞch r¾n cña C 2S (2CaO.SiO2) cã tan lÉn (1-3)% c¸c «xit kh¸c. C2S cã nhiÒu d¹ng thï h×nh αC2S, βC2S, γC2S. Nhng chØ cã d¹ng βC2S lµ chÊt cã tÝnh kÕt dÝnh d¹ng mong muèn cã. TÝnh chÊt cña BelÝt trong xi m¨ng:  Thêi gian ®«ng kÕt chËm  To¶ nhiÖt Ýt khi ®ãng r¾n  BÒn trong m«i trêng sulfat 3) Alumin¸t canxi: chiÕm (5-15)%. Lµ dung dÞch r¾n cña C 3A (CaO.3Al2O3) cã tan lÉn (1-2)% CaO,v.v. Tuú theo lîng CaO, T0, vµ chÕ ®é lµm l¹nh clinker mµ Alumin¸t canxi cã thÓ ë d¹ng C 3A, C5A3. Trong clinker xi m¨ng poocl¨ng chñ yÕu lµ C3A. TÝnh chÊt cña Alumin¸t canxi trong xi m¨ng:  Cho xi m¨ng cã cêng ®é ph¸t triÓn nhanh nhng sau chËm  Thêi gian ®«ng kÕt nhanh nhÊt  To¶ nhiÖt nhiÒu khi ®ãng r¾n  Kh«ng bÒn trong m«i trêng sulfat 4) CelÝt: chiÕm (5-12)%. Lµ dung dÞch r¾n cña C 4AF (4CaO.Al2O3.Fe2O3) cã c¸c phÇn kh¸c nhau phô thuéc vµo phèi liÖu vµ ®iÒu kiÖn nung luyÖn: C 8A3F, C4AF, C2AF,… Chñ yÕu lµ C4AF. TÝnh chÊt cña C4AF:  Cho xi m¨ng cã cêng ®é thÊp nhÊt  Thêi gian ®«ng kÕt chËm  To¶ nhiÖt Ýt nhÊt khi ®ãng r¾n  BÒn trong m«i trêng sulfat 5) Pha thuû tinh trong Clinker. Do C3A, C4AF ë nhiÖt ®é cao -> láng -> lµm l¹nh -> thuû tinh  Pha thuû tinh cã lÉn MgO vµ c¸c t¹p chÊt kh¸c  Tuú chÕ ®é lµm l¹nh mµ pha thuû tinh nhiÒu hay Ýt 13  Pha thuû tinh nhiÒu, xi m¨ng khi ®ãng r¾n to¶ nhiÖt nhiÒu 1.3.2. ChuÈn bÞ vµ hçn hîp nguyªn liÖu. Nguyªn liÖu chÝnh dïng ®Ó s¶n xuÊt xi m¨ng lµ ®¸ v«i vµ ®¸ sÐt, ngoµi ra cßn cã mét sè nguyªn liÖu phô bæ sung nh xØ s¾t, boxit, c¸t,v.v. 1) §¸ v«i: ®îc khai th¸c b»ng khoan næ m×n vËn chuyÓn tíi m¸y ®Ëp ®¸ v«i. Sau khi ®îc ®Ëp nhá trong m¸y ®Ëp, kÝch thíc ®¸ vµo D = 1,2m gi¶m cßn d=(25-70)mm, ®é Èm ~1%, ®¸ ®îc vËn chuyÓn tíi kho ®ång nhÊt s¬ bé, ®îc m¸y ®¸nh ®èng r¶i ®ång nhÊt. M¸y ®Ëp ®¸ v«i lµ lo¹i m¸y ®Ëp xung lùc lµm viÖc víi n¨ng suÊt 750 tÊn/h 2) §¸ sÐt: thêng ®îc khai th¸c b»ng m¸y xóc, ñi, ®îc vËn chuyÓn tíi m¸y c¸n sÐt. Trong c«ng nghiÖp xi m¨ng thêng dïng m¸y c¸n 2 trôc cã r¨ng lµm viÖc víi n¨ng suÊt 200 tÊn/h víi vËt liÖu vµo cã kÝch thíc Dmax = 800 mm, ®é Èm Wmax =(25-30)%, kÝch thíc liÖu ra dmax = 70 mm sau ®ã vËt liÖu ®îc vËn chuyÓn tíi kho ®ång nhÊt s¬ bé. 3) C¸c chÊt phô gia: nh ®¸ bazan, th¹ch cao, ®¸ ®en, ®¸ cao silÝc, boxit,... lîng Ýt h¬n thêng ®îc khai th¸c vËn chuyÓn riªng tíi nhµ m¸y vµ ®îc chøa vµo c¸c kho, kÐt riªng. C¸c nguyªn liÖu ®¸ v«i, ®¸ sÐt ®îc cÇu xóc cÊp liÖu lªn c¸c kÐt chøa riªng, vµ chóng ®îc ®Þnh lîng theo tû lÖ tÝnh to¸n phèi liÖu vµ cÊp vµo m¸y nghiÒn. Sau khi nghiÒn, bét liÖu ph¶i ®¹t tiªu chuÈn vÒ thµnh phÇn, ®é mÞn, ®é Èm. Bét liÖu ®îc ®ång nhÊt trong c¸c silo ®ång nhÊt. Cã nhiÒu ph¬ng ph¸p ®ång nhÊt, ngêi ta ®¸nh gi¸ møc ®é ®ång nhÊt qua sù dao ®éng gi÷a hµm lîng CaCO3 cña vËt liÖu ®Çu vµo vµ vËt liÖu ®Çu ra.