Đồ án tốt nghiệp đề tài: Lò nung vôi trong công nghiệp môn Lò công nghiệp | Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT ----- -----
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: LÒ NUNG VÔI TRONG CÔNG NGHIỆP
GVHD: PGS.TS VŨ ĐÌNH TIẾN
SVTH : PHẠM ĐĂNG LINH MSSV : 20167264 Lớp : Máy hóa Khóa : K61 Hà Nội, 07/2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP HÓA CHẤT ----- -----
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: LÒ NUNG VÔI TRONG CÔNG NGHIỆP
GVHD: PGS.TS VŨ ĐÌNH TIẾN
SVTH : PHẠM ĐĂNG LINH MSSV : 20167264 Lớp : Máy hóa Khóa : K61 Hà Nội, 07/2021
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam Viện
Kỹ thuật Hóa học Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Bộ môn Máy và Thiết bị Công nghiệp Hóa chất
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: PH䄃⌀M ĐĂNG LINH Lớp: Máy hóa – K61
1. Đầu đề thiết kế:
Thiết kế hệ thống nung vôi ki ऀ u l漃 quay năng suất 650 tấn/ngày
2. Các số liệu ban đầu:
- Năng suất vôi thành ph ऀ m: 650 tấn/ngày
- Các thông số thiết kế khác sinh viên tự tìm hiểu và tra cứu.
3. Yêu cầu về phần thuyết minh và tính toán -
T ऀ ng quan v vôi và công nghê nung vôị -
Thuyết minh tính toán công nghệ cho hệ thống thiết bị nung vôi kiểu lòquay. -
Tính thiết kế cơ khí các thiết bị trong hê thống ̣
4. Yêu cầu về trình bày bản vẽ (Yêu cầu các bản vẽ trình bày trên khổ giấy A0) -
Bản vẽ sơ đồ công nghệ -
Bản vẽ lắp các thiết bị chính trong hệ thống
5. Các yêu cầu khác: -
Thực hiện và thông qua đồ án đồ án đúng tiến độ
5. Ngày giao nhiệm vụ: 6. Ngày hoàn thành:
Giảng viên hướng dẫn
PGS. TS. VŨ ĐÌNH TIẾN
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.....................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP VÔI...................2
1.1. T ऀ ng quan v nguyên liệu, nhiên liệu và sản ph ऀ m.................................2
1.1.1 Đá vôi CaCO3....................................................................................2
1.1.2. Các sản ph ऀ m từ vôi........................................................................11
1.1.3. Nhiên liệu và lực chọn nhiên liệu......................................................13
1.2. Sơ lược v tình hình sản xuất, tiêu thụ vôi và các sản ph ऀ m từ vôi trên thế giới
trong những năm gần đây.........................................................................14
1.2.1. Tình hình sản xuất:............................................................................14
1.2.2. Giá bán các sản ph ऀ m vôi..................................................................16
1.2.3. Dự báo thị trường vôi thế giới giai đoạn 2021 – 2030.......................17
1.3. Tình hình sản xuất, tiêu thụ vôi và các sản ph ऀ m từ vôi tại Việt Nam:.....18
1.3.1. Tình hình sản xuất vôi tại Việt Nam:.................................................18
1.3.2. Tình hình tiêu thụ vôi tại Việt Nam:..................................................24
1.3.3. Dự báo nhu cầu tiêu thụ vôi trong đến năm 2025:.............................26
1.4. Các yếu tố ảnh hưởng môi trường............................................................28
1.4.1. Nguồn phát sinh chất thải..................................................................28
1.4.2. Đối tượng bị tác động và đánh giá tác động......................................30
1.5. Các biện pháp bảo vệ môi trường.............................................................34
1.5.1. Các biện pháp ngăn ngừa ô nhiễm:....................................................34
1.5.2. Các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.............35
1.6. Các loại lò vôi..........................................................................................39
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến MÁY HÓA-K61
1.6.1. Lò đứng.............................................................................................40
1.6.2. Lò quay..............................................................................................44
1.7. Kết luận..................................................................................................45
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUI TRÌNH SẢN XUẤT VÔI.............47
2.1. Quá trình nung vôi....................................................................................47
2.1.1. Quá trình nung vôi lò quay................................................................48
2.1.2. Đặc điểm của quy trình.....................................................................50
2.2. T ऀ ng quan v lò nung vôi kiểu thùng quay..............................................51
2.3. Thiết bị tháp đứng tận dụng nhiệt (hòm nóng).........................................54
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN LÒ QUAY NUNG VÔI......................................56
3.1. Tính toán quá trình cháy nhiên liêu..........................................................56̣
3.2. Tính toán cân bằng vật chất của hệ thống lò.............................................60
3.2.1. Tính các thông số đầu vào.................................................................60
3.2.2. Tính lượng vào lò..............................................................................61
3.3.3.Tính lượng ra lò..................................................................................62
3.3. Tính toán cân bằng nhiệt của lò................................................................64
3.3.1.Nhiệt lý thuyết tạo vôi........................................................................64
3.3.2. Tính cân bằng nhiệt hệ thống vào lò..................................................66
3.3.3. Tính lượng nhiệt tiêu tốn...................................................................69
3.3.4. Tính lại cân bằng vật chất hệ thống lò...............................................70
3.4. Tính nhiệt độ cháy của nhiên liệu.............................................................71
3.5. Tính các thông số kích thước cơ bản lò quay...........................................72
3. 6.Gạch chịu lửa trong lò...............................................................................75 3.6.
1.Chọn gạch chịu lửa trong lò...............................................................75
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
3.6.2.Tính gạch chịu lửa..............................................................................76
3.6.3. Tính phân bố nhiệt qua tường:...........................................................77
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ...............................................................80
4.1. Công suất dộng cơ điện của lò quay.........................................................80
4.2. Tính bộ truy n bánh răng.........................................................................86
4.3. Tính toán đai lò và con lăn đỡ..................................................................93
4.3.1. Kích thước đai lò và con lăn đỡ.........................................................93
4.3.2. Tính toán ứng suất con lăn................................................................96
4.4. Tính toán con lăn chặn.............................................................................97
4.5. Tính b n thân lò quay...............................................................................98
4.5.1. Tính nội lực trong lò..........................................................................98
4.5.2. Tính momen uốn trong lò quay.........................................................99
4.5.3. Tính b n thân lò...............................................................................102
CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ.......................................104
5.1. Cấp liệu tấm...........................................................................................104
5.2. Băng tải vận chuyển đá..........................................................................104
5.3. Vòi phun nhiên liệu................................................................................108
5.4. Tính chọn quạt........................................................................................110
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................113
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, đất nước ta đang trong giai đoạn phát triển, thực hiện công cuộc công
nghiệp hóa, hiện đại hóa. Cùng với sự phát triển của n n kinh tế thị trường trong xu
thế đó, hoạt động sản xuất vôi đã có những bước tiến đáng kể trong cải tiến sản xuất,
ứng dụng khoa học công nghệ cũng như nghiên cứu các dây chuy n sản xuất mới
nhằm đáp ứng ngày càng tốt hơn yêu cầu v chất lượng và chủng loại.
Là sinh viên ngành Máy và thiết bị trong công nghiệp hóa chất khóa K61 của
trường Đại học Bách khoa Hà Nội, sau 5 năm học tập và rèn luyện dưới sự chỉ bảo tận
tình của các thầy, cô giáo trong trường và bộ môn, em đã học hỏi rất nhi u đi u b ऀ
ích. Với mong muốn vận dụng những kiến thức đã được học vào thực tiễn sản xuất và
chu ऀ n bị hành trang bước vào đời. Theo nhiệm vụ thiết kế đồ án tốt nghiệp của thầy
giáo PGS.TS Vũ Đình Tiến giao, đ tài tốt nghiệp của em là: Thiết kế lò nung vôi
trong công nghiệp. Được sự ủy quy n của thầy Tiến em được bác Nguyễn Văn Trai
hướng dẫn để hoàn thành việc tính toán và thiết kế đồ án tốt nghiệp lần này. Sau một
thời gian nghiên cứu tài liệu và được sự chỉ bảo nhiệt tình của bác Trai em đã hoàn
thành nội dung đồ án thiết kế. Trong quá trình làm đồ án do hạn chế v thời gian và
đi u kiện thực tế nên em khó tránh khỏi sai sót, kính mong các thầy giúp đỡ em hoàn
thành tốt nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy,cô giáo
trong bộ môn đã tạo đi u kiện cho em hoàn thành đồ án, đặc biệt là PGS.TS Vũ Đình
Tiến và bác Nguyễn Văn Trai đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp này.
Hà Nội, tháng 07 năm 2021 Sinh viên Phạm Đăng Linh
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGÀNH CÔNG NGHIỆP VÔI
1.1. Tổng quan về nguyên liệu, nhiên liệu và sản phẩm 1.1.1 Đá vôi CaCO3
a) Thành phần:
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 1 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Chủ yếu của đá vôi là canxi cacbonat, ngoài ra còn có các tạp chất như MgCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3…
Canxi cacbonat hay cacbonat canxi là một hợp chất hóa học với công thức hóa
học là CaCO3. Đây là một chất thường được sử dụng trong y tế như một chât b ऀ
sung canxi cho người bị loãng xương, cung cấp canxi cho cơ thể hay một chất khử
chua. Canxi Cacbonat là một thành phần cấu thành hoạt hóa trong vôi nông nghiệp.
Chất này thường được tìm thấy ở dạng đá ở khắp nơi trên thế giới, là thành phần chính
trong mai vỏ của các loài sò, ốc hoặc vỏ của ốc. Nó là nguyên nhân chính gây ra hiện tượng nước cứng.
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 2 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Hình 1-1. Một số mẫu đá vôi
Canxi Cacbonat có chung tính chất đặc trưng của các chất cacbonat. Đặc biệt là:
Tác dụng với axit mạnh, giải phóng dioxit cacbon:
CaCO3+2HCl→CaCl2+CO2↑+H2O.
Khi bị nung nóng, giải phóng dioxit cacbon ( trên 825oC trong trường hợp của
CaCO3), để tạo oxit canxi: CaCO3→CaO+CO2↑
Canxi Cacbonat sẽ phản ứng với nước có hòa tan dioxit canxi để tạo thành
bicacbonat canxi tan trong nước: CaCO3+CO2+H2O→Ca(HCO3)2
Đây là phản ứng quan trọng trong sự ăn mòn núi đá vôi và tạo thành các hang
động, gây ra nước cứng.
Hòa tan trong nước: Canxi Cacbonat hòa tan rất kém trong nước. Cân bằng của
dung dịch của nó được đưa ra theo phương trình sau:
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 3 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến CaCO 2- 3↔Ca2++CO3
Ksp = 3,7x10-9 tới 8,7x10-9 ở 25oC
Trong đó cân bằng đối với [Ca2+][CO 2–
3 ] được đưa ra trong khoảng Ksp = 3,7x10-
9 tới 8,7x10-9 ở 25oC tùy theo nguồn dữ liệu. Nó có nghĩa là sản ph ऀ m nồng độ mol
của các ion canxi (số mol Ca2+ hòa tan trên một lít dung dịch) với nồng độ mol của CO 2–
3 hòa tan không thể vượt quá giá trị Ksp.
Nước trong các tầng ngậm nước ngầm dưới mặt đất có thể tiếp xúc với các mức
CO2 cao hơn của không khí. Do nguồn nước này thấm qua các lớp đá chứa CaCO3 nên
CaCO3 bị hòa tan theo xu hướng thứ hai. Cũng nguồn nước này sau đó chảy ra ngoài
để tiếp xúc với không khí thì nó phải cân bằng với các mức CO2 trong không khí bằng
cách giải phóng lượng CO2 dư thừa.
CaCO3 trở nên ít hòa tan hơn và kết quả là nó lắng đọng xuống như các lớp vảy đá
vôi. Quá trình tương tự là nguyên nhân hình thành nên các vú đá và nhũ đá trong các hang động đá vôi.
Canxi cacbonat được tìm thấy trong tự nhiên trong các khoáng chất và đá sau: • Aragonit • Canxit • Đá phấn • Đá vôi
• C ऀ m thạch hay đá hoa • Travertin
Vỏ trứng có tới 95% là Canxi Cacbonat. b) Phân loại:
Gồm 2 loại chính là loại dùng cho công nghiệp hóa chất và loại dùng cho công
nghiệp sản xuất xi măng.
c) Công dụng:
Chất này được sử dụng chủ yếu trong công nghiệp xây dựng như đá xây dựng,
c ऀ m thạch hoặc là thành phần cầu thành của xi măng hoặc từ nó sản xuất ra vôi.
Trong đá vôi thường có cả cacbonat magiê.
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 4 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Canxi Cacbonat được sử dụng rộng rãi trong vai trò của chất kéo duỗi trong các
loại sơn, cụ thể là trong sơn nhũ tương xỉn trong đó thông thường khoảng 30% khối
lượng sơn là đá phấn hay đá hoa.
Canxi Cacbonat cũng được sử dụng rộng rãi làm chất độn trong chất dẻo. Một
vài ví dụ điển hình bao gồm khoảng 15 - 20% đá phấn trong ống dẫn nước bằng PVC
không hóa dẻo (uPVC), 5 đến 15% đá phấn hay đá hoa tráng stearat trong khung cửa
s ऀ bằng uPVC. Canxi Cacbonat mịn là thành phần chủ chốt trong lớp màng vi xốp
sử dụng trong tã giấy cho trẻ em và một số màng xây dựng do các lỗ h ऀ ng kết nhân
xung quanh các hạt Canxi Cacbonat trong quá trình sản xuất màng bằng cách kéo giãn lưỡng trục.
Canxi Cacbonat cũng được sử dụng rộng rãi trong một loạt các công việc và các
chất kết dính tự chế, chất bịt kín và các chất độn trang trí. Các keo dán ngói bằng gốm
thường chứa khoảng 70-80% đá vôi. Các chất độn chống nứt trang trí chứa hàm lượng
tương tự của đá hoa hay đolomit. Nó cũng được trộn lẫn với mát tít để lắp các cửa
s ऀ kính biến màu, cũng như chất cản màu để ngăn không cho thủy tinh bị dính vào
các ngăn trong lò khi nung các đồ tráng men hay vẽ bằng thuốc màu ở nhiệt độ cao.
Canxi Cacbonat được biết đến là "chất làm trắng" trong việc tráng men đồ gốm
sứ nơi nó được sử dụng làm thành phần chung cho nhi u loại men dưới dạng bột
trắng. Khi lớp men có chứa chất này được nung trong lò, chất vôi trắng là vật liệu trợ chảy trong men.
Nó cũng thường được gọi là đá phấn vì nó là thành phần chính của phấn viết
bảng. Phấn viết ngày nay có thể hoặc làm từ Canxi Cacbonat hoặc là thạch cao, sulfat
canxi ngậm nước CaSO4·2H2O.
Ở Bắc Mỹ, Canxi Cacbonat đã bắt đầu thay thế cao lanh trong việc sản xuất giấy
bóng. Châu Âu đã thực hiện việc sản xuất giấy ki m hay sản xuất giấy không axit
trong nhi u thập kỷ. Cacbonat có sẵn dưới các dạng: Canxi Cacbonat ngầm hay Canxi
Cacbonat kết tủa. Loại kết tủa này rất mịn và có kích cỡ hạt khống chế được, có kích
thước ở mức đường kính khoảng 2 micron, hữu dụng trong việc làm lớp tráng ngoài của giấy.
Là một phụ gia thực ph ऀ m, nó được sử dụng trong một số sản ph ऀ m sữa đậu
nành như một nguồn b ऀ sung kh ऀ u phần canxi.
Năm 1989, một nhà nghiên cứu đã cho CaCO3 vào suối Whetstone ở
Massachusetts. Ông ta hy vọng rằng Canxi Cacbonat sẽ phản ứng với axit trong dòng
suối này do mưa gây ra nhằmg cứu loài cá hồi trước đó đã ngưng đẻ trứng. Dù cho thí
nghiệm của ông không thành công, nhưng nó cũng là tăng lượng ion nhôm trong khu
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 5 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
vực của con suối không được xử lý bằng đá vôi. Đi u này cho thấy rằng CaCO3 có
thể thêm vào để trung hòa tác dụng của mưa axit ở trong các hệ sinh thái sông. Ngày
nay, Canxi Cacbonat được sử dụng để trung hòa tình trạng chua ở trong đất và nước (như ở ruộng phèn).
d) Một số loại đá vôi:
Đá vôi có thể gặp ở đáy biển th m lục địa nông có cấu tạo khối thuần khiết gọi
là đá vôi th m (platform) ví dụ đá vôi Pecmi - Trias hệ tầng Đồng Giao phân bố ở
Ninh Bình, Hạ Long, Thanh Hoá, tiêu biểu là đá vôi dạng khối "hoang mạc" ở Phong
Nha- Kẻ Bàng và Bắc Sơn. Nhưng cũng có thể gặp đá vôi phân lớp mỏng, phân dải
chứa silit dạng lớp mỏng, dạng ऀ , dạng thấu kính và turbidit đặc trưng cho biển sâu,
máng nước sâu kiểu bồn hút chìm hay bồn rift dạng tuyến như đá vôi ở đảo Cát Bà.
Sự đa dạng và phức tạp này của đá vôi là do bị khống chế nhi u yếu tố nội và ngoại
sinh dẫn đến tính chất hoá lý môi trường nước biển thay đ ऀ i, đặc biệt là sự can thiệp
một hay nhi u hợp phần phi carbonat vào môi trường kết tủa carbonat như vụn cơ
học, silit núi lửa, tảo biển sâu, sét biển nông, biển sâu và vật liệu núi lửa ngầm.
Đá vôi chiếm khoảng 10% diện tích b mặt Trái Đất nhưng ở Việt Nam còn
nhi u hơn, tới gần 20% diện tích lãnh th ऀ phần đất li n, tức là khoảng 60.000 km2
. Đặc biệt, đá vôi tập trung hầu hết ở mi n Bắc, có nơi chiếm tới 50% diện tích toàn
tỉnh như Hoà Bình (53,4%), Cao Bằng (49,47%), Tuyên Quang (49,92%), Hà Giang
(38,01%). Nhi u thị xã, thị trấn nằm trọn vẹn trên đá vôi như Mai Châu (Hòa Bình),
Mộc Châu, Yên Châu, Sơn La (Sơn La), Tủa Chùa,
Tam Đường (Lai Châu), Đồng Văn, Mèo Vạc (Hà Giang)…
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 6 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Hình 1-2. Sơ đồ phân bố đá vôi ở Việt Nam (Nguồn: Viện nghiên cứu địa chất
và khoáng sản, 2005)
Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có ti m năng lớn hơn cả. Tại
Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và sông
Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi áng Dâu, núi Nham Dương đã được thăm dò tỉ mỉ.
Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại sơn và Tràng kênh thuộc huyện
Thuỷ Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân - Pháp
C ऀ , Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan.
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 7 MÁY HÓA-K61
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, núi dãy Hoàng Thạch - Hải Dương với
trữ lượng lên tới 150 triệu tấn. Trữ lượng địa chất đá vôi của khu vực Hải
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 8 MÁY HÓA-K61 lOMoAR cPSD| 59545296
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Phòng là 782.240 nghìn tấn.
Hình 1-3. Các núi đá vôi ở Hạ Long
Hình 1-4. Núi đá vôi Kiên Lương
e) Một số mỏ đá vôi: - Đá vôi hóa chất Thanh Nghị:
Đá vôi hóa chất Thanh Nghị ở huyện Thanh Liêm, Hà Nam là khu mỏ nằm sát
bờ phải sông Đáy, cách quốc lộ 1A gần 1.5 km. Đá vôi lộ ra từ độ cao 7.5 – 180 m tạo
ra những vách núi dốc, kéo dài theo phương kinh tuyến. Đá vôi ở đây thuộc hệ Đồng
Giao, chia thành 3 tầng đá vôi công nghiệp:
Đá vôi hóa chất (đá vôi sạch): CaCO3 90 – 98% CaCO 0 – 3% 3.MgCO3 CaO MgO 0.41 – 0.80% SiO 0.05 – 0.16% 2 Đá vôi xi măng: CaCO3 90 – 95% CaCO 3 – 5% 3.MgCO3 CaO MgO 1.16 – 1.43% SiO2 0.09 – 0.20%
Đá vôi xây dựng: Có tỉ lệ nhỏ hơn, cấu trúc hạt mịn, nhỏ, phân lớp
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 9 MÁY HÓA-K61
Downloaded by Thi Nhien (thinhien326@gmail.com) lOMoAR cPSD| 59545296
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Hình 1-5. Khai thác đá vôi ở Việt Nam
- Mỏ đá vôi hóa chất Kiện Khê:
Mỏ đá vôi hóa chất Kiện Khê ở huyện Thanh Liêm là mỏ đá vôi lộ trong vùng
đồng bằng, diện tích thăm dò dài khoảng 500m, rộng 100m. Đây là mỏ đá vôi công
nghiệp, màu xám, xanh hoặc xám trắng, có hàm lượng CaCO3 lớn hơn 95%. Trữ lượng
ti m năng khoảng 2,22 triệu tấn - Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn:
Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn ở huyện Kim Bẳng là khu mỏ nằm gần rìa tây
công ty xi măng Bút Sơn, với t ऀ ng diện tích khảong 3 km2. Trữ lượng ti m năng
của mỏ là khoảng 163.08 triệu tấn đá vôi cho công nghiệp hóa chất, 414.43 triệu tấn
cho công nghiệp xi măng và khoảng 12.46 triệu tấn cho công nghiệp xây dựng.
f) Các yêu cầu về đá vôi:
- Yêu cầu v chất lượng:
Yêu cầu nguồn nguyên liệu đá vôi sử dụng cho công nghiệp hóa chất phải sạch,
ít pha lẫn tạp chất cơ học, có hàm lượng CaO cao.
- Yêu cầu v lích thước, hình dáng:
Căn cứ vào kiểu lò và nhiên liệu đốt để quyết định kích thước và hình dạng đá
thích hợp, như vậy mới đảm bảo lò hoạt động tốt và sản ph ऀ m chín đ u. Hình dạng
viên đá phải có b mặt tiếp xúc lớn để CO2 thoát ra nhanh và nhanh chín. Kích thước
viên đá phải đồng đ u để tránh hiện tượng vôi chín không đ u.
Trên thực tế, để thuận tiện cho quá trình vận hành và thu sản ph ऀ m, người
ta thường dùng kích thước hạt nguyên liệu khá lớn (60 – 200 mm).
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 10 MÁY HÓA-K61 lOMoAR cPSD| 59545296
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến Theo TCVN:
Bảng 1-1. Một số chỉ tiêu về vôi. Tên chỉ tiêu
Vôi cục và vôi bột nghi n Loại I Loại II Loại III
1. Tốc độ tôi vôi, phút
a. Tôi nhanh, không lớn hơn 10 10 10
b. Tôi trung bình, không lớn hơn 20 20 20 c. Tôi chậm, lớn hơn 20 20 20
2. Hàm lượng MgO (%), không lớn hơn 5 5 5
3. T ऀ ng hàm lượng CaO và MgO hoạt tính 88 80 70 (%), không nhỏ hơn
4. Độ nhuy n của vôi tôi, l/kg, không nhỏ 2.4 2.0 1.6 hơn
5. Hàm lượng hạt không tôi được của vôi cục 5 7 10 (%), không lớn hơn
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 11 MÁY HÓA-K61 lOMoAR cPSD| 59545296
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
6. Độ mịn của vôi bột (%), không lớn hơn a. Trên sàng 0.063 2 2 2 b. Trên sàng 0.008 10 10 10
1.1.2. Các sản phẩm từ vôi a. Vôi sống CaO
Vôi sống là một hợp chất có tên khoa học là canxi oxit với công thức CaO. Nó
còn được gọi với cái tên canxia hay vôi nung, là một oxit của canxi với nhi u ứng
dụng quan trọng. Vôi sống là một chất có dạng tinh thể rắn ở dạng bột hoặc vón cục
màu trắng nhưng khi có chứa tạo chất, nó lại có màu vàng nhạt hay màu xám.
Vôi sống có thành phần chính là CaO(> 90%). Như một sản ph ऀ m thương mại,
vôi sống trong công nghiệp thường là sản không tinh khiết, có thể chứa một số tạp
chất vô cơ khác ở dạng oxit như magie oxit (MgO < 2%), nhôm oxit (Al2O3 < 0.04%),
silic oxit (SiO2 <0.12%) hay sắt (III) oxit (Fe2O3 <0.4%).
Bảng 1-1 Tính chất vật lý của CaO Đặc điểm Tính chất Khối lượng mol 56.1 g/mol Hệ số giãn nở 0.148 Nhiệt độ sôi 2850 oC (3123 K) Nhiệt độ nóng chảy 2572 oC (2845 K) Tỷ trọng riêng 3.3 – 3.4 x 103kg/m3 Độ hòa tan Tan tốt trong nước
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 12 MÁY HÓA-K61 lOMoAR cPSD| 59545296
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến
Tiêu chí đánh giá chất lượng vôi sống
Chất lượng của vôi phụ thuộc vào hàm lượng canxi oxit
Một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng vôi:
- Độ hoạt tính của vôi: tỷ lệ thuận với hàm lượng của canxi oxit, magie oxit. Khi
lượng càng lớn thì sản lượng vôi vữa càng nhi u và ngược lại.
- Nhiệt độ tôi và thời gian tôi. Nhiệt độ tôi là nhiệt độ cao nhất của quá trình tôi.
Thời gian tôi được tính từ lúc cho vôi vào nước cho đến khi nhiệt độ sôi đặ
được mức cao nhất. Lượng nhiệt tỏa ra khi toi vôi càng lớn với thời gian tôi
càng ngắn thì vôi thu được càng tinh khiết hay nói cách khác hàm lượng canxi
oxit càng nhi u, sản lượng vôi sữa tạo ra được cũng lớn.
- Sản lượng vôi: khi lượng vôi nhuyễn càng nhi u thì chất lượng vôi càng tốt.
Chúng còn bị ảnh hưởng bởi hàm lượng canxi oxit, nhiệt độ và thời gian tôi.
- Lượng hạt sạn (hạt vôi chưa tôi được trong vôi vữa): là tỷ số giữa khối lượng
hạt sạn được so với khối lượng vôi sống (các hạt sạn còn lại trên sàng 124
lỗ/cm2) tính theo %. Lượng hạt sạn càng ít thì phần vôi có thể tác dụng với
nước được càng nhi u, cho ra sản lượng vôi vữa càng lớn và ngược lại.
- Độ mịn của bột vôi sống: khi bột vôi sống càng mịn thì càng dễ tác dụng hoàn
toàn với nước, tạo ra nhi u vôi vữa hơn.
Bảng 1-2. Chỉ tiêu đánh giá chất lượng của vôi theo TCVN2231 – 1989
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 13 MÁY HÓA-K61 lOMoAR cPSD| 59545296
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
GVHD:PGS.TS Vũ Đình Tiến b. Vôi tôi
Là vôi được tôi trước khi dùng, khi cho vôi vào nước quá trình tôi sẽ xảy ra theo phản ứng: CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q .
Nhiệt độ nóng chảy: 580 độ C (853 K).
Khối lượng phân tử gam: 74,093 g/mol.
Tùy thuộc vào lượng nước cho tác dụng với vôi sẽ có 3 dạng vôi tôi thường gặp:
Bột vôi chín: Được tạo thành khi lượng nước vừa đủ để phản ứng với vôi.Tính
theo phương trình phản ứng thì lượng nước đó là 32,14% so với lượng vôi, nhưng vì
phản ứng tôi vôi là tỏa nhiệt nên nước bị bốc hơi do đó thực tế lượng nước này khoảng
70%. Vôi bột có khối lượng thể tích 400 - 450 kg/m3.
Vôi nhuyễn: Được tạo thành khi lượng nước tác dụng cho vào nhi u hơn đến
mức sinh ra một loại vữa sệt chứa khoảng 50% là Ca(OH)2 và 50% là nước tự do.Vôi
nhuyễn có khối lượng thể tích 1200 - 1400 kg/m3.
Vôi sữa: Được tạo thành khi lượng nước nhi u hơn so với vôi nhuyễn, có khoảng
ít hơn 50% Ca(OH)2 và hơn 50% là nước.
1.1.3. Nhiên liệu và lực chọn nhiên liệu
Chúng ta có thể sử dụng nhi u loại nhiên liệu khác nhau như:
• Nhiên liệu rắn: than, củi, rơm rạ …
• Nhiên liệu lỏng: dầu mazut, dầu DO, dầu FO …
• Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí lò cao, khí lò cốc
Nhiên liệu sử dụng tốt nhất là khí hoặc lỏng để không có xỉ than lẫn vào
vôi. Tuy nhiên cũng có thể dùng than bụi và đương nhiên sẽ lẫn vào vôi chín dưới
dạng bụi và phải sàng lọc để loại sỉ và thu được vôi sạch. Để năng suất đạt 500 tấn/ngày
thì ta cần sử dụng nhiên liệu khí, và nguồn nguyên liệu khí hóa là nuồn nguyên liệu rẻ
và được khai thác trong nước.
Thành phần nguyên tố và tính chất:
SVTH:PHẠM ĐĂNG LINH 14 MÁY HÓA-K61