Đang tải... (xem toàn văn)
tim hieu quy trinh cong nghe san xuat xi mang
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP ĐÔNG ĐÔ KHOA CÔNG NGHỆ VÀ MÔI TRƯỜNG BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN BÀI TẬP LỚN: TÌM HIỂU QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thị Dư Loan Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Chương Lớp : CM12 Khóa : K12 1 HÀ NỘI 12 – 2008 MỤC LỤC 2 Đặt vấn đề .3 B.Nội dung 4 I.Quy trình công nghệ sản xuất xi măng .4 1.Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất .4 2.Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất xi măng .4 3.Quy trình công nghệ sản xuất 6 II.Những vấn đề môi trường tiềm tàng .8 1.Sự phát thải chất gây ô nhiễm trong sản xuất xi măng 8 2.Các tác động của chất gây ô nhiễm đến con người và môi trường .10 III.Các biện pháp xử lí 13 1.Tính chất cơ bản của bụi 13 2.Các phương pháp xử lí bụi .15 C. Kết luận và kiến nghị 18 Tài liệu tham khảo .19 ĐẶT VẤN ĐỀ. 3 Đất nước ta đang trong thời kì đẩy mạnh công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước với nhịp độ ngày càng cao, đặc biệt trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp, dịch vụ và đô thị hoá, nhằm đưa đất nước ta cơ bản thành nước công nghiệp vào năm 2020, chủ động hội nhập kinh tế quốc tế. Sự phát triển với qui mô lớn, nhịp độ cao có nghĩa là một khối lượng lớn tài nguyên ngày càng được khai thác để chế biến và đồng thời một khối lượng lớn chất thải đã thải ra môi trường từ sản xuất và tiêu dùng, gây ô nhiễm và sức ép đối với môi trường sinh thái. Vì vậy mục tiêu cơ bản của bảo vệ môi trường ở nước ta trong giai đoạn hiện nay là: “Ngăn ngừa ô nhiễm môi trường, phục hồi và cải thiện, từng bước nâng cao chất lượng môi trường ở những nơi, những vùng bị suy thoái, ở các khu công nghiệp, đô thị và nông thôn, góp phần phát triển kinh tế xã hội bền vững, nâng cao chất lượng đời sống của nhân dân, tiến hành thắng lợi sự nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Trong quá trình đô thị hoá, thì mối đe dọa cho sức khoẻ con người đó là sự ô nhiễm công nghiệp, khí thải xe cộ, điều kiện sinh hoạt chật chội, cơ sở hạ tầng kém như không đảm bảo, chất thải ra nhiều song chưa được thu gom quản lý tốt, kinh doanh dịch vụ ăn uống mất vệ sinh . Tuy nhiên, cùng với quá trình phát triển đó không một ngành sản xuất nào là không gây ô nhiễm môi trường, ngành sản xuất vật liệu cũng vậy. Cụ thể là sản xuất xi măng cũng có tác động không nhỏ đến môi trường không khí. Nguồn ô nhiễm chủ yếu của nó là khí thải và bụi xi măng, gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khoẻ của con người và môi trường. Bài tập lớn “ Tìm hiểu quy trình công nghệ sản xuất xi măng” sẽ cho các bạn thấy được một bức tranh khái quát nhất về quy trình công nghệ sản xuất xi măng hiện nay ở nước ta và những ảnh hưởng trong việc sản xuất xi măng tới sức khỏe con người và môi trường, đồng thời đưa ra một vài phương pháp xử lí nhằm giảm thiểu tới mức tối đa các chất gây ô nhiễm trong sản xuất xi măng. B.NỘI DUNG. I.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG. 4 Muốn tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất xi măng thì đầu tiên ta phải hiểu được xi măng là gì, và nguyên liệu để sản xuất ra nó. Xi măng là một loại khoáng chất được nghiền mịn,khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thành một dạng hồ và được gọi là hồ xi măng.Tiếp đó do sự hình thành của các sản phẩm thủy hóa, hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng để cuối cùng nhận được một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định. 1.Nguyên liệu và nhiên liệu sản xuất. a.Nguyên liệu: Nguyên liệu chính để sản xuất xi măng là đá vôi và đá sét. Ngoài ra còn có các phụ gia điều chỉnh khác. • Đá vôi: Đá vôi là một loại đá trầm tích, thành phần hóa học của nó chủ yếu là khoáng chất canxi ( CaCO 3 ).Đá vôi thường bị lẫn các tạp chất như đá phiến silic, silica, . nên nó có màu sắc từ trắng đến màu tro, xanh nhạt, vàng và cả màu hồng xẫm, đen. • Đá sét: Đá sét là đá trầm tích hạt mịn mà các thành phần nguồn gốc của nó là các khoáng vật sét hay bùn.Việc phân loại đá sét dựa trên các thành phần khoáng vật sét. • Phụ gia điều chỉnh:Gồm quặng sắt,quặng bôxit, đá silic: - Quặng sắt: Là một loại khoáng vật mà thành phần chủ yếu của nó là oxit sắt Fe 2 O 3 , quặng này có nhiều ở trong đất sét màu đỏ. - Quặng bôxit: Là một loại khoáng vật mà thành phần chủ yếu của nó là oxit nhôm Al 2 O 3 . - Đá silic: Là một loại khoáng vật mà thành phần chủ yếu của nó là oxit silic SiO 2 . b.Nhiên liệu: * Nhiên liệu chính được dùng trong sản xuất xi măng là dầu nặng và than đá: - Dầu nặng( dầu FO): Là dầu thô chưa được chưng cất.Dầu FO có được phân làm 2 loại là dầu FO nhẹ và dầu FO nặng.Dầu FO nhẹ có nhiệt độ sôi từ 200- 3000 0 C, dầu FO nặng có nhiệt độ sôi khoảng trên 3200 0 C. - Than đá: Là một loại nhiên liệu hóa thạch, thành phần chính của nó là Cacbon, ngoài ra còn có các nguyên tố khác như lưu huỳnh. * Ngoài nhiên liệu chính là dầu và than đá ra, hiện nay để giảm chi phí năng lượng và giảm khí thải gây ô nhiễm môi trường trong việc đốt nhiên liệu, người ta đang tiến hành áp dụng đốt các loại rác thải có thể đốt được,phế thải nhựa,dầu thải, các phế thải ngành công nghiệp giày dép, may mặc. 2.Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất xi măng. 5 Dầu nặng Đá vôi Đá sét Phụ gia điều chỉnh Sà lan Ô tô Ô tô Sà lan Bơm Đập búa Đập búa Cẩu Cầu rải Cán trục Cầu rải Đập búa Đổ đống XỉMáy xúc Kho đá vôi – đá sét Cấp xỉ Than Gầu xúcGầu xúc Nghiền nguyên liệu Két Cấp than Silo đồng nhất Nghiền than Hệ thống TĐ nhiệt Lò nung Silo Clinker Két cấp Clinker Nghiền xi măng Silo Xi măng Silo than mịn Két cấp than Bể dầu Bơm Hầm sấy Phụ gia Máy xúc Thạch caoKét cấp TC Két cấp PG X.May bao Tạo ống Khâu bao Đóng bao Ô tôTàu , Sà lan Tàu hỏa Sơ đồ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG 6 3.Quy trình công nghệ sản xuất xi măng. a.Giai đoạn chuẩn bị nguồn nguyên liệu: -Nguồn nguyên liệu chính là đá vôi và đá sét. +Đá vôi : Được khai thác bằng phương pháp khoan nổ và cắt tầng theo đúng quy trình và quy hoạch khai thác.Sau đó đá vôi được xúc lên ô tô và vận chuyện tới máy đập búa và được đập nhỏ thành đá dăm( 25x25mm) rồi được chuyển về kho đồng nhất sơ bộ(kho đá vôi-đá sét) bằng cầu rải. + Đá sét: Được khai thác bằng phương pháp cày ủi hoặc khoan nổ mìn và được bốc xúc vận chuyển bằng các thiết bị vận tải trọng tải lớn về máy đập búa.Đá sét thường được đập 2 lần, lần 1 đập bằng máy đập búa xuống kích thước 75mm sau đó được đập lần 2 bằng máy cán trục xuống kích thước 25mm. Sau khi được đập bằng máy cán trục, đá sét được vận chuyển về kho đồng nhất sơ bộ bằng cầu rải. b.Nghiền nguyên liệu : - Đá vôi và đá sét tại kho đồng nhất sơ bộ được chuyển tới máy nghiền nguyên liệu bằng gầu xúc. Các phụ gia điều chỉnh sau khi được đập nhỏ và cũng được máy xúc vận chuyển tới máy nghiền nguyên liệu. - Các nguyên liệu được cán và xiết trong máy nghiền đứng.Thường thì hiện nay sử dụng máy nghiền bi vì nó được áp dụng rộng rãi trong nghiền vật liệu rắn,năng lực sản xuất lớn,khi độ hạt liệu vào lò là 20-30mm thì độ nhỏ của sản phẩm có thể đạt tới 0,1mm và có thể tiến hành nghiền và sấy vật liệu cùng lúc. Các hạt nhỏ được dòng khí nóng thổi mạnh từ dưới lên kéo qua bộ phận phân li ở phía trên.Các hạt thô chưa đạt yêu cầu bị văng ra để quay lại nghiền, còn các hạt có độ mịn đạt yêu cầu tiếp tục được dòng khí nóng hút lên hệ thống các Xyclon lắng. Tới đây bột liệu được tách ra để vận chuyển về silo chứa và đồng nhất. Bột liệu sau đó sẽ được các Xyclon gia nhiệt, nâng nhiệt độ lên cao trước khi đưa vào lò nung.Điều này làm gia tăng hiệu quả sử dụng nhiệt của lò nung vì bột liệu đã được vôi hóa 20-40% khi bắt đầu vào lò. - Nghiền than: Than thô được cấp vào máy nghiền than qua các vít tải.Sau khi nghiền, than mịn bay theo khí nóng ra khỏi máy nghiền và được tách ra nhờ Xyclon lọc bụi tĩnh điện để chuyển về các két chứa than mịn để cấp than mịn cho đốt và nung Clinker. Khí nóng để sấy máy nghiền lấy chủ yếu từ công đoạn làm nguội Clinker. c. Nung Clinker: - Clinker là sản phẩm nung thiêu kết ở 1450 0 C của đá vôi, đá sét và một số phụ gia điều chỉnh như quặng sắt, quặng boxit,đá silic, .Thành phần hóa học chủ yếu của phối liệu gồm 4 oxit chính như: CaO ( từ đá vôi ), và SiO2, Fe2O3, Al2O3 ( từ đá sét) nếu thiếu sẽ được bổ sung bằng các phụ gia điều chỉnh kể trên. - Trong Clinker có 4 khoáng chính: * Khoáng Alit (C 3 S): Có công thức hóa học là 3CaO.SiO 2 , chiếm 45-60%. * Khoáng Belit (C 2 S) :Có công thức hóa học là 2CaO.SiO 2 , chiếm 20-30%. * Khoáng Alumin canxi (C 3 A): Có công thức hóa học là 3CaO.Al 2 O 3 ,chiếm 5-15%. *Khoáng Alumôferit canxi (C 4 AF): 4CaO.Al2O3.Fe2O3 chiếm 10-18%. 7 -Thành phần tổng quát của Clinker: CaO = 62 - 68 % SiO2 = 21 - 24 % Al2O3 = 4 - 8 % Fe2O3 = 2 - 5% Ngoài ra còn có một số các oxit khác ở hàm lượng nhỏ : MgO, Na2O, K2O ( Hàm lượng MgO <=5%, tổng hàm lượng kiềm không vượt quá 2% ). - Đá vôi và đá sét ở các silo đồng nhất sau khi qua hệ thống trao đổi nhiệt được đưa tới lò nung Clinker. Khi nhiệt độ của vật liệu đạt tới khoảng 1300- 1450 0 C thì các chất sắt nhôm 4 canxi, nhôm 3 canxi, oxit magie và các chất kiềm bắt đầu nóng chảy ; oxit canxi, silic 2 canxi hòa vào trong pha lỏng. Trong pha lỏng, oxit canxi và silic 2 canxi xảy ra các phản ứng tạo thành silic 3 canxi,đây là quá trình hấp thụ vôi.Khi đạt 1450 0 C thì vôi tự do được hấp thụ đầy đủ. Phản ứng: 2CaO.SiO2 + CaO → 3CaO.SiO2 - Quá trình giảm nhiệt độ từ 1450→1300 0 C là quá trình hoàn thiện tinh thể Alite(3CaO.SiO2) cho tới 13000C thì pha lỏng bắt đầu đông kết, phản ứng tạo thành silic 3 canxi cũng kết thúc. Lúc này trong vật liệu còn một số oxit canxi chưa hoá hợp với silic 2 canxi, gọi là oxit canxi tự do. - Sau khi nung thành Clinker phải tiến hành làm nguội. Mục đích là để tăng chất lượng Clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư của Clinker, giảm hao nhiệt, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, giảm nhiệt độ Clinker, thuận tiện cho việc tồn trữ, vận hành và nghiền Clinker. - Dầu từ các bể chứa được hâm sấy và chuyển đến hệ thống lò nung Clinker.Ngoài ra, lượng than ở các két cấp than cũng được vận chuyển đến hệ thống lò nung Clinker để cung cấp nguyên liệu đốt cho lò nung. d.Nghiền xi măng: - Clinker từ các silô, thạch cao và phụ gia từ kho chứa tổng hợp được vận chuyển lên két máy nghiền bằng hệ thống băng tải và gầu nâng. Từ két máy nghiền, Clinker được cấp vào máy nghiền sơ bộ bằng các cân cấp liệu được điều chỉnh tự động. Thông thường người ta thường sử dụng 2 hệ thống nghiền: nghiền sơ bộ bằng máy nghiền đứng và nghiền tinh bằng máy nghiền bi. Thạch cao và phụ gia được cho vào trong máy nghiền ở giai đoạn nghiền bi. Loại máy nghiền bi thường được sử dụng là loại máy nghiền bi 2 ngăn làm việc theo chu trình kín có hệ thống phân ly hiệu suất cao. - Xi măng thành phẩm được vận chuyển tới các silo chứa xi măng bột bằng hệ thống máng khí động và gầu nâng. 8 - Mục đích của việc nghiên xi măng: có 2 mục đích • Xi măng càng mịn thì càng tăng diện tích bề mặt. • Tăng tính năng thuỷ phân hoá rất mạnh, nó bao bọc cát sạn trong bê tông và dính kết lại với nhau. - Nhưng thực tế nếu nghiền quá mịn sẽ giảm sản lượng của máy nghiền, tăng tiêu hao điện năng. Đồng thời, kích cỡ hạt càng mịn thì khi tồn trữ dễ mất đi hoạt tính, giảm độ bền vững của bê tông nên độ mịn của xi măng thường được khống chế trong khoảng 88µm. e.Đóng bao: - Từ đáy các silo chứa, qua hệ thống cửa tháo liệu xi măng được vận chuyển tới các két chứa của máy đóng bao, hoặc các bộ phận xuất xi măng rời. II.NHỮNG VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG TIỀM TÀNG. 1.Sự phát thải chất gây ô nhiễm trong sản xuất xi măng. a.Các loại khí thải: - Công doạn tiếp nhận,đập và chứa đá vôi : Đá vôi sau khi được khai thác được vận chuyển từ mỏ bằng xe tải hạng nặng đổ vào phễu và được máy búa nghiền sơ bộ.Sau đó đá vôi được đổ vào băng tải cao su để tập trung tại kho đồng nhất sơ bộ.Nguôn bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận đá vôi của máy búa và tại các vị trí chuyển đổi cuối băng tải khi đưa đá vôi vào kho đồng nhất sơ bộ. - Công đoạn tiếp nhận, đập và chứa đá sét : Đá sét sau khi được khai thác được vận chuyển vào máy búa lần một có kích thước cỡ lớn nhất là khoảng 800mm.Tại khu vực này,phễu tiếp nhận đất sét của máy búa 1.Từ máy đập lần 1,đá sét được vận chuyển đến máy đập lần 2 và sau đó đá sét có kích thước lớn nhất là 25mm.Nguồn bụi cũng được phát sinh từ phễu tiếp nhận đá sét của máy đập búa lần 2 và trên các băng tải cap su tại vị trí chuyển đổi nguyên liệu và đưa đá sét về kho đồng nhất sơ bộ. - Công đoạn tiếp nhận, đập và chứa thạch cao : Cũng như 2 công đoạn trên,nguồn ô nhiễm chủ yếu là bụi cũng từ các vị trí máy đập và trên băng tải. - Tại các kho chứa và đồng nhất nguyên liệu : Đá vôi và đá sét được rải trong kho nhờ cầu rải,cầu rải chạy dọc kho và rải theo từng luống.Nguồn bụi phát sinh tại các vị trí chuyển đổi của băng tải và tại các vị trí rót nguyên liệu vào két định lượng. - Kho xỉ : Bao gồm chủ yếu xỉ sắt và cát được băng tải đổ vào các két chứa.Tại vị trí đổ rót nguyên liệu vào két định lượng đều phát sinh bụi. - Công đoạn nghiền nguyên liệu : Nguyên liệu từ các két định lượng qua hệ thống cân định lượng xuống băng tải chuyển vào máy nghiền. Tại máy nghiền liên hợp chu trình kín ( có sử dụng khí thải đốt than trong lò nguyên vật liệu để sấy khô nguyên liệu, nâng cao hiệu suất cho quá trình nghiền) các hạt mịn được đưa tới các Xyclon. Tại Xyclon, các hạt mịn được giữ lại theo máng khí động tới silo đồng nhất, còn phần khí và bụi sẽ được đưa qua thiết bị lọc bụi tĩnh điện rồi thải ra ngoài ống khói. Ở công 9 đoạn này , ngoài lượng bụi phát sinh trên hệ thống nguyên liệu do đổ rót nguyên liệu còn có lượng khí độc hại từ lò nung thải ra. - Công đoạn đồng nhất bột liệu và cấp liệu lò nung : Bột liệu được vận chuyển lên đỉnh silo đồng nhất bằng băng tải và cấp vào thùng cấp liệu. Tại đây lượng bụi phát sinh do bột liệu vận chuyển trên băng tải vào thùng cấp liệu. Tiếp theo bột liệu được đưa vào cân định lượng tới Xyclon của lò nung.Tại đây,bụi chủ yếu sinh ra tại các vị trí bột liệu vào ra khỏi cân. - Công đoạn vận chuyển than tới máy nghiền : Than được vận chuyển tới két than thô bằng băng tải nên phát sinh ra bụi ở các vị trí chuyển đổi băng tải. - Công đoạn nghiền sấy than : Nguồn gây ô nhiễm tương tự như công đoạn nghiền phối liệu.Những vị trí phát sinh bụi là những điểm chuyển đổi của băng tải, vị trí đổ than vào silo. Tại máy nghiền sấy than, than bột và khí nóng (từ lò nung Clinker) sẽ được đưa qua thiết bị lọc bụi tĩnh điện sau đó khí nóng và bụi sẽ được thải ra ngoài nhờ ống khói.Vì vậy nguồn gây ô nhiễm ở công đoạn này chủ yếu là khí và bụi qua ống khói. - Công đoạn lò nung : Nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là khí thải của quá trình nung phối hợp và nung Clinker. Khí thải sinh ra từ lò nung Clinker được sử dụng để sấy than (sau khi qua tháp trao đổi nhiệt . - Công đoạn đập thạch cao : Thạch cao được đổ vào két chứa và được băng tải đưa đến máy đập có kích thước 30mm và vận chuyển về kho chứa. Ở công đoạn này, tại khu vực đập thạch cao và đầu băng tải phát sinh nhiều bụi. - Công đoạn làm nguội Clinker : Để làm nguội Clinker từ nhiệt độ 1350 0 C xuống khoảng 90 0 C trong dây chuyền thường sử dụng hệ thống quạt gió với công suất lớn cỡ khoảng 500.000m 3 /h.Lấy không khí bên ngoài thổi vào thiết bị làm nguội,một phần khí sẽ được cấp cho bộ phận tiền nung của lò nung,phần còn lại sẽ qua thiết bị lọc bụi tĩnh điện và thải ra ngoài ống khói,nhiệt độ khí thải khoảng 150 0 C. - Công đoạn vận chuyển và chứa Clinker : Clinker được vận chuyển bằng băng xích gầu đổ vào đỉnh silo.Từ đáy silo chứa, Clinker được vận chuyển tới két chứa Clinker của máy nghiền xi măng.Nguồn bụi chủ yếu của công đoạn này phát sinh trong quá trình chuyển đổi trên các băng tải và vị trí đổ Clinker vào silo. - Công đoạn nghiền xi măng : Máy nghiền xi măng nghiền Clinker thành xi măng thành phẩm rồi được băng tải cao su vận chuyển tới silo xi măng. Nguồn gây ô nhiễm chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình vận chuyển và xuất xi măng. - Công đoạn đóng bao và xuất xi măng : Xi măng ở các silo chứa được đổ vào két chứa của máy đóng bao và được tự động đóng bao rồi rơi xuống băng tải để đưa ra ô 10 . 4 canxi, nhôm 3 canxi, oxit magie và các chất kiềm bắt đầu nóng chảy ; oxit canxi, silic 2 canxi hòa vào trong pha lỏng. Trong pha lỏng, oxit canxi và. xuất xi măng. B.NỘI DUNG. I .QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG. 4 Muốn tìm hiểu về quy trình công nghệ sản xuất xi măng thì đầu tiên ta phải hiểu được xi