Upload
doanminh
View
320
Download
8
Embed Size (px)
Citation preview
UNIVERSITETI I TIRANS
FAKULTETI I SHKENCAVE T NATYRS
DEPARTAMENTI I KIMIS INDUSTRIALE
Disertacion
i
Paraqitur nga
Z. EDION ARAPI
Pr marrjen e grads shkencore
DOKTOR
Tema: Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n
fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks,
n procesin e pjekjes s klinkerit
Udhheqs shkencor: Prof. Dr. ROLAND PINGULI
Mbrohet m dt. ......./......./.......... para juris :
1. Kryetar ..
2. Antar (opponent)
3. Antar (opponent)
4. Antar ..
5. Antar ..
ii
UNIVERSITETI I TIRANS
FAKULTETI I SHKENCAVE T NATYRS
PROGRAMI
PROCESET E TRAJTIMIT KIMIK T LNDVE T PARA NATYRORE
DHE T MBETURINAVE INDUSTRIALE E URBANE
DISERTACION
TEMA ALKALET, SQUFURI, FENOMENI QARKULLUES N
FABRIKAT E IMENTOS DHE PRDORIMI I QYMYRIT KOKS,
N PROCESIN E PJEKJES S KLINKERIT
Kandidati Udhheqs Shkencor
M.Sc Edion ARAPI Prof. Dr. Roland PINGULI
Tiran, 2014
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
iii
FALENDERIME
Dshiroj ti shpreh mirnjohjen dhe vlersimin tim udhheqsit tim t nderuar
Prof. Dr. Roland Pinguli, pr udhheqjen e dobishme, ndihmesn e paprtuar dhe
sugjerimet konstruktive gjat ktij studimi. Me punn e palodhur dhe durimin e
pamas, ka luajtur nj rol tepr t rndsishm n prfundimin me sukses t ktij
studimi. Nj falenderim t veant, shkon pr Menaxherin e prgjithshm t Fabriks
s imentos Fush Kruj, Inxhinier Luan Bici, i cili m mundsoi realizimin praktik t
krkimit, pran ksaj fabrike. Gjithmon, sht treguar i gatshm pr t m ndihmuar
n realizimin e studimit, duke m dhn sugjerime mjaft t vlefshme n fushn e
prodhimit t imentos. Gjithashtu, dua t falenderoj t gjith kolegt, q luajtn nj
rol kryesor, n do stad t ktij punimi. Veanrisht, Menaxherin e Cilsis, inxhinier
Jurgen Kola, pr kontributin e tij. Nj falenderim i sinqert, shkon pr t gjith
Departamentin e Kimis Industriale dhe Fakultetin e Shkencave t Natyrs, q m
dhan mundsin t realizoj kt studim doktorature.
Nj falenderim t veant ja dedikoj prindrive t mi, vllait tim pr inkurajimin e
vazhdueshm q m kan dhn gjat ktij udhtimi. Bashkshortes time, Anisa q ka
luajtur nj rol t rndsishm pr realizimin e tij. Vajzs time Alison, q mbush me
gzim do dit t jets time.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
iv
PRMBAJTJA FALENDERIME... iii
PRMBAJTJA..... iv
LISTA E FIGURAVE.. viii
LISTA E TABELAVE. X
LISTA E GRAFIKVE.. xiii
HYRJE.. xiv
KAPITULLI I
KIMIA DHE TEKNOLOGJIA E PRODHIMIT T CIMENTOS
N FUSH KRUJ
1.1 HISTORIA E PRODHIMIT T IMENTOS PORTLAND 1
1.2 LNDT E PARA T PRODHIMIT T KLINKERIT T CIMENTOS
PORTLAND.. 2
1.2.1 Procesi teknologjik i prodhimit t imentos Portland... 2
1.3 SILLOSET HOMOGJENIZUES. 6
1.4 PARANGROHSI DHE SISTEMI I PARAKALCINIMIT............................ 6
1.4.1 Parangrohsit me ciklone.................................................................................. 6
1.4.2 Aspekte teorike t kalcinimit............................................................................. 7
1.4.2.1 Kalcinimi i lnds s par................................................................................. 7
1.4.2.2 Sistemi i kalcinimit........................................................................................... 8
1.5 FURRA RROTULLUESE PR PJEKJEN E KLINKERIT............................ 9
1.5.1 Furra rrotulluese................................................................................................ 9
1.5.1.1 Shkalla e mbushjes s furrs............................................................................. 10
1.5.1.2 Zonat e pjekjes s materialit n furr................................................................ 10
1.5.2 Shndrrimet kimike t klinkerit....................................................................... 12
1.5.2.1 Reaksionet q ndodhin n procesin e pjekjes s klinkerit................................ 14
1.6 FTOHJA E KLINKERIT DHE SISTEMI I FTOHJES.................................... 17
1.7 PRBRJA KIMIKE E KAMPIONVE T MARR NGA LNDA E
PAR DERI TEK KLINKERI........................................................................ 17
1.8 T DHNAT E PRGJITHSHME TEKNIKE PR PROCESIN E
KLINKERIT.................................................................................................... 19
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
v
1.9 PRQENDRIMI I OKSIGJENIT N SISTEMIN E FURRS T PAJISUR
ME KALCINATOR........................................................................................ 20
1.9.1 Furra rrotulluese dhe ftohsi............................................................................. 20
1.9.2 Kalcinuesi dhe parangrohsi............................................................................ 20
1.9.3 Oxhaku............................................................................................................. 20
1.10 KUSHTET OPTIMALE T BLUARJES S KLINKERIT N MULLINJT
HORIZONTAL RROTULLUES T PAJISUR ME SEPERATOR............. 21
1.10.1 Materiale dhe metoda.. 22
1.10.2 Rezultate dhe Diskutime .. 24
1.10.3 Prfundime 26
KAPITULLI II
LNDT DJEGSE N PRODHIMIN E KLINKERIT
2.1 LNDT DJEGSE N INDUSTRIN E IMENTOS................................. 27
2.2 LNDT DJEGSE T NGURTA QYMYR............................................... 28
2.2.1 Lnda volatile... 29
2.3 LNDA DJEGSE, KOKS NAFTE 29
2.3.1 Historiku i prodhimit t koksit t nafts n bot dhe n vendin ton... 29
2.3.2 Lndt e para pr prodhimin e koksit... 30
2.3.3 Koksifikimi........................................................................................................ 31
2.3.4 Mnyrat e koksifikimit t nafts....................................................................... 31
2.3.5 Karakteristikat e lnds djegse qymyri koks.................................................. 31
2.3.6 Bluarja e koksit t nafts................................................................................... 33
2.3.7 Djegia e koksit t nafts.................................................................................... 33
2.3.8 Prodhimtaria e furrs........................................................................................ 34
2.3.9 Cilsia e klinkerit.............................................................................................. 34
2.3.10 Bluarja e klinkerit............................................................................................. 35
2.4 BLUESHMRIA E KLINKERIT T PRODHUAR ME KOKS NAFTE, N
MULLI LABORATORIK................................................................................ 35
2.4.1 Materiale dhe metoda....................................................................................... 36
2.4.2 Rezultate dhe diskutime.................................................................................... 39
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
vi
2.5 STUDIM MBI EMETIMIN E NOX GJAT DJEGIES S KOKSIT T
NAFTS, N FURRN RROTULLUESE...................................................... 42
2.5.1 Mekanizmi i formimit t NOx........................................................................... 42
2.5.2 Ndikimi n mjedis i NOx t shkarkuar nga procesi i prodhimit t imentos..... 43
2.5.3 Metod e reduktimit t NOx me an t djegorit me NOx t ulta.................. 45
2.5.4 Materiale dhe metoda........................................................................................ 46
2.5.5 Rezultate dhe diskutime.................................................................................... 46
KAPITULLI III
FENOMENI QARKULLUES N PROCESIN E PJEKJES S
KLINKERIT
3.1 HYRJE.......................................................... 49
3.2 MEKANIZMI I QARKULLIMIT................................................................... 50
3.3 ELEMENTT QARKULLUES N SISTEMIN E FURRS.......................... 52
3.3.1 Cikli i alkaleve................................................................................................... 52
3.3.2 Cikli i squfurit.................................................................................................... 55
3.3.3 Cikli i klorit........................................................................................................ 60
3.4 AVULLUESHMRIA E ELEMENTVE QARKULLUES........................... 61
3.4.1 Prkufizimi i avullueshmris totale................................................................. 61
3.4.2 Afiniteti i elementve qarkullues....................................................................... 63
3.4.3 Parametrat q ndikojn n avullueshmri.......................................................... 64
3.5 FORMIMI I UNAZAVE, SFERAVE T KLINKERIT DHE SHTRESAVE
KONDENSUESE.............................................................................................. 67
3.5.1 Formimi i kondensateve (Mekanizmi i prgjithshm)....................................... 68
3.5.1.1 Unazat e klinkerit dhe t zons s pjekjes.......................................................... 68
3.5.1.2 Unazat e lnds s par...................................................................................... 69
3.5.1.3 Kondensatet n parangrohs............................................................................... 70
3.5.2 Formimi i sferave t klinkerit............................................................................. 70
3.5.3 Parandalimi i formimit t cips.......................................................................... 71
3.6 MNYRAT PR T SHMANGUR FENOMENIN QARKULLUES.............. 72
3.6.1 Przgjiedhja e lndve t para............................................................................ 72
3.6.2 Zgjedhja e lnds djegse.................................................................................. 72
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
vii
3.6.3 Largimi i elementve qarkullues nga sistemi i furrs me an t sistemit
Bypass............................................................................................................
73
3.7 REDUKTIMI I AVULLUESHMRIS S ELEMENTVE
QARKULLUES SI DHE PASURIMI I TYRE N SISTEM............................. 74
3.7.1 Shtimi i alkaleve................................................................................................. 74
3.7.2 Shtimi i squfurit.................................................................................................. 74
3.8 TEKNIKA DREJTUESE PR MINIMIZIMIN E KONDENSIMIT T
ELEMENTVE QARKULLUES N SISTEMIN E FURRS......................... 75
3.8.1 Drejtimi konstant i furrs................................................................................... 75
3.8.2 Shmangia e ajrit falls......................................................................................... 75
3.8.3 Ulja e prodhimtaris s furrs............................................................................ 75
3.8.4 Pastrimi i materialit t kondensuar................................................................... 75
3.9
KONTROLLI I QARKULLIMIT T ALKALEVE DHE SQUFURIT, N
FURRN E PJEKJES S KLINKERIT ME PROCES T THAT, N
FUSH KRUJ................................................................................................. 77
3.9.1 Identifikimi i problemeve t materialit t kondensuar...................................... 77
3.9.1.1 Bilanci material pr studimin e fenomenit qarkullues...................................... 78
3.9.1.2 Kriteret dhe treguesit pr t vlersuar problemin e formimit t materialit
kondensues......................................................................................................... 79
3.9.1.3 Bilanci material pr fenomenin qarkullues me lnd djegse qymyr
linjit.................................................................................................................... 80
3.9.1.4 Bilanci material pr fenomenin qarkullues me lnd djegse koks nafte.......... 92
3.9.1.5 Bilanci material i komponentve avullues pr przierjen e lndve djegse
(linjit: koks nafte).............................................................................................. 100
PRFUNDIME DHE REKOMANDIME. 105
LITERATURA................................................................................................ 109
SHTOJCA A.................................................................................................... 112
SHTOJCA B.................................................................................................... 121
ARTIKUJ SHKENCOR DHE KONFERENCA....................................... 125
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
viii
LISTA E FIGURAVE
Figura 1.1 Skema teknologjike e prodhimit t klinkerit................................. 4
Figura 1.2 Skema teknologjike e prodhimit t imentos................................ 5
Figura 1.3 Sillosi homogjenizues me kon qndror......................................... 6
Figura 1.4 Koha e ngrohjes s grimcave t gurit glqeror t madhsive t
ndryshme, n nj rrym gazi......................................................... 7
Figura 1.5 Kurba e kalcinmit.......................................................................... 8
Figura 1.6 Kalcinatori me djegor me NOx t ulta dhe Piroklon.................. 9
Figura 1.7 Skema e shkalls s mbushjes s furrs........................................ 10
Figura 1.8 Profilet korrespondues t temperaturs s gazit dhe materialit n
furr ................................................................................................ 11
Figura 1.9 Ndryshimet minerale gjat pjekjes s klinkerit............................. 14
Figura 1.10 Ekuilibri i shprbashkimit t CaCO3 n varsi t temperaturs.... 15
Figura 1.11 Skema e marrjes s kampionve n pika t ndryshme, n fabrikn e
imentos Fush Kruj................................................... 18
Figura 1.12 Skema teknologjike e bluarjes me cikl t mbyllur...................... 21
Figura 1.13 Skema e prgjithshme e marrjes s kampionve pr analiz
sitore.............................................................................................. 22
Figura 1.14 Ndarja ideale e grimcave............................................................... 23
Figura 2.1 Shkalla e formimit t NOx n baz t temperaturs dhe
oksigjenit....................................................................................... 43
Figura 2.2 Shkatrrimi i shtress s ozonit..................................................... 44
Figura 2.3 Formimi i shiut acid...................................................................... 45
Figura 3. 1 Mekanizmi i qarkullimit................................................................ 51
Figura 3.2 Skema e qarkullimit t alkaleve.................................................... 55
Figura 3.3 Snowman....................................................................................... 58
Figura 3.4 Absorbimi i SO3 nga CaO............................................................. 59
Figura 3.5 Skema e qarkullimit t squfurit..................................................... 60
Figura 3.6 Skema e qarkullimit t klorit......................................................... 61
Figura 3.7 Avullueshmria e elementit qarkullues.......................................... 62
Figura 3.8 Presioni i avullit pr disa komponent t ndryshm t
alkaleve...........................................................................................
63
Figura 3.9 Afiniteti i elementve qarkullues.................................................. 63
Figura 3.10 Kurba avullueshmri temperatur.............................................. 65
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
ix
Figura 3.11 Zonat e kondensimit dhe t formimit t unazave.......................... 67
Figura 3.12 Sferat e klinkerit............................................................................ 71
Figura 3.13 Burimi i lnds s par.................................................................. 72
Figura 3.14 Lndt djegse............................................................................... 73
Figura 3.15 Pastrimi i ciklonit me ajr t kompresuar...................................... 76
Figura 3.16 Kufijt e bilancit............................................................................ 78
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
x
LISTA E TABELAVE
Tabela 1.1 Transformimet kimike t lnds s par t bluar, gjat pjekjes......... 12
Tabela 1.2 Mineralet m t shpeshta, q gjenden n lndn e par pr
prodhimin e imentos......................................................................... 13
Tabela 1.3 Analiz kimike e lnds s par, nga e cili prodhohet klinkeri i
imentos Portland t zakonshm........................................................ 13
Tabela 1.4 Vlerat e lejueshme t prbrsve mineral t klinkerit t imentos
Portland.............................................................................................. 13
Tabela 1.5 Minerale t ndrmjetm q formohen gjat pjekjes.......................... 16
Tabela 1.6 T dhnat e prgjithshme teknike t furrs dhe parangrohsit t
pajisur me kalcinator......................................................................... 20
Tabela 1.7 T dhnat e rekomanduara nga literatura.......................................... 22
Tabela 1.8 Simbolet e prdorura pr bilancin e mass....................................... 24
Tabela 1.9 Karakteristikat e llogaritura t mullirit............................................. 24
Tabela 1.10 Analiza sitore fraksiometrike........................................................... 25
Tabela 1.11 Rezultatet eksperimentale t efikasitetit dhe kurbs Tromp............. 26
Tabela 2.1 Opsione t lndve djegse pr industrin e imentos.............. 27
Tabela 2.2 Prbrsit elementar t qymyrit linjit dhe koksit t nafts............... 28
Tabela 2.3 Shprndarja e grimcave t koksit t nafts....................................... 32
Tabela 2.4 Sasia dhe prmasat e trupave bluars............................................... 36
Tabela 2.5 Prbrja kimike dhe mineralogjike e klinkerit t prodhuar me lnd
djegse koks nafte.............................................................................. .. 38
Tabela 2.6 Prbrja kimike dhe mineralogjike e klinkerit t prodhuar me lnd
djegse qymyr linjit........................................................................... 38
Tabela 2.7 T dhnat mbi sasin e gazit t shkarkuar n ambient, n periudhn
2008 2010........................................................................................ 47
Tabela 2.8 Shuma e sasive t NOx t shkarkuara n ambient............................ 48
Tabela 3.1 Pikat e shkrirjes dhe avullueshmria e komponentve t ndryshm
n zonn e pjekjes s furrs.............................................................. 51
Tabela 3.2. Prbrja e produkteve t djegies n %.............................................. 65
Tabela 3.3 T dhnat mesatare mujore t lnds s par, argjil....................... 81
Tabela 3.4 T dhnat mesatare mujore t lnds s par, gur glqeror.............. 81
Tabela 3.5 T dhnat mesatare mujore t przierjes s lnds s par.............. 81
Tabela 3.6 T dhnat mesatare mujore t lnds djegse qymyr linjit............... 81
Tabela 3.7 T dhnat mesatare mujore t miellit t nxeht................................ 81
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
xi
Tabela 3.8 T dhnat mesatare mujore t klinkerit............................................ 82
Tabela 3.9 T dhna ndihmse pr llogaritjen e bilancit material...................... 82
Tabela 3.10 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin qershor ....... 82
Tabela 3.11 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 83
Tabela 3.12 Rezultatet e arritura pr muajin qershor........................................... 83
Tabela 3.13 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin korrik ......... 85
Tabela 3.14 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 85
Tabela 3.15 Rezultatet e arritura pr muajin korrik............................................. 85
Tabela 3.16 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin gusht............ 86
Tabela 3.17 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 87
Tabela 3.18 Rezultatet e arritura pr muajin gusht.............................................. 87
Tabela 3.19 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin shtator......... 88
Tabela 3.20 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 88
Tabela 3.21 Rezultatet e arritura pr muajin shtator............................................ 88
Tabela 3.22 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin tetor............. 89
Tabela 3.23 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 90
Tabela 3.24 Rezultatet e arritura pr muajin tetor................................................ 90
Tabela 3.25 T dhnat mesatare mujore t lnds s par, argjil....................... 92
Tabela 3.26 T dhnat mesatare mujore t lnds s par, gur glqeror.............. 92
Tabela 3.27 T dhnat mesatare mujore t przierjes s lnds s par.............. 92
Tabela 3.28 T dhnat mesatare mujore t lnds djegse qymyr koks nafte..... 92
Tabela 3.29 T dhnat mesatare mujore t miellit t nxeht................................ 93
Tabela 3.30 T dhnat mesatare mujore t klinkerit............................................ 93
Tabela 3.31 T dhna ndihmse pr llogaritjen e bilancit material...................... 93
Tabela 3.32 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin dhjetor ........ 93
Tabela 3.33 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 94
Tabela 3.34 Rezultatet e arritura pr muajin dhjetor............................................ 94
Tabela 3.35 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin mars............ 96
Tabela 3.36 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 96
Tabela 3.37 Rezultatet e arritura pr muajin mars............................................... 96
Tabela 3.38 Bilanci material i komponentve avullues pr muajin shtator......... 97
Tabela 3.39 Rezultatet e avullueshmris pr secilin komponent........................ 98
Tabela 3.40 Rezultatet e arritura pr muajin shtator............................................ 98
Tabela 3.41 T dhnat mesatare mujore t lnds s par................................... 100
Tabela 3.42 T dhnat e lnds djegse linjit...................................................... 100
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
xii
Tabela 3.43 T dhnat e lnds djegse koks nafte.............................................. 100
Tabela 3.44 T dhnat e przierjes s raporteve t lnds djegse................ 100
Tabela 3.45 Bilanci material i komponentve avullues pr raportin (90:10)....... 101
Tabela 3.46 Rezultatet e arritura pr raportin (90:10)......................................... 101
Tabela 3.47 Bilanci material i komponentve avullues pr raportin (80:20)....... 101
Tabela 3.48 Rezultatet e arritura pr raportin (80:20)......................................... 101
Tabela 3.49 Bilanci material i komponentve avullues pr raportin (70:30)....... 102
Tabela 3.50 Rezultatet e arritura pr raportin (70:30)......................................... 102
Tabela 3.51 Bilanci material i komponentve avullues pr raportin (65:35)....... 102
Tabela 3.52 Rezultatet e arritura pr raportin (65:35)......................................... 103
Tabela 3.53 Bilanci material i komponentve avullues pr raportin (60:40)....... 103
Tabela 3.54 Rezultatet e arritura pr raportin (60:40)......................................... 103
Tabela 3.55 Bilanci material i komponentve avullues pr raportin (55:45)....... 104
Tabela 3.56 Rezultatet e arritura pr raportin (50:45)......................................... 104
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
xiii
LISTA E GRAFIKVE
Grafiku 1.1 Shprndarja e prmasava t grimcave............................................ 25
Grafiku 1.2 Efikasiteti dhe Kurba Tromp.......................................................... 26
Grafiku 2.1 Krahasimi midis imtsis s klinkerit t prodhuar me lnd
djegse koks dhe atij me linjit, n sitn 25 m.............................. 39
Grafiku 2.2 Krahasimi midis imtsis s klinkerit t prodhuar me lnd
djegse koks dhe atij me linjit, n sitn 45 m.............................. 39
Grafiku 2.3 Krahasimi midis imtsis s klinkerit t prodhuar me lnd
djegse koks dhe atij me linjit, n sitn 90 m.............................. 40
Grafiku 2.4 Krahasimi i siprfaqes specifike t klnkerit t prodhuar me dy
qymyre t ndryshm....................................................................... 40
Grafiku 2.5 Krahasimi i rezistecave n shtypje 2 ditore, t klinkerit t
prodhuar me dy qymyr t ndryshm.............................................. 41
Grafiku 2.6 Krahasimi i rezistecave n shtypje 28 ditore, t klinkerit t
prodhuar me dy qymyr t ndryshm.............................................. 41
Grafiku 2.7 Krahasimi i rezistecave n shtypje 3 mujore, t klinkerit t
prodhuar me dy qymyr t ndryshm.............................................. 41
Grafiku 2.8 Prqendrimi n mg/m
3 i NO2 dhe NOx t emetuar n mjedis pr
katr oxhakt.................................................................................. 48
Grafiku 2.9 Sasit e shkarkuara n ton/vit, pr katr oxhakt........................... 48
Grafiku 3.1 Rezultatet e llogaritura pr miellin e nxeht, pr muajin qershor. 84
Grafiku 3.2 Rezultatet e llogaritura pr miellin e nxeht, pr muajin korrik... 86
Grafiku 3.3 Rezultatet e llogaritura pr miellin e nxeht, pr muajin gusht.... 87
Grafiku 3.4 Rezultatet e llogaritura pr miellin e nxeht, pr muajin shtator.. 89
Grafiku 3.5 Rezultatet e llogaritura pr miellin e nxeht, pr muajin tetor...... 90
Grafiku 3.6 Rezultatet e raporit Alk/ SO3 gjat prdorimit t qymyrit linjit..... 91
Grafiku 3.7 Rezultatet pr miellin e nxeht, pr muajin dhjetor...................... 95
Grafiku 3.8 Rezultatet pr miellin e nxeht, pr muajin mars.......................... 97
Grafiku 3.9 Rezultatet pr miellin e nxeht, pr muajin shtator....................... 98
Grafiku 3.10 Rezultatet e raporit Alk/ SO3 gjat prdorimit t koksit t nafts 99
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
xiv
HYRJE
Industria e imentos sht nj aktivitet i konsumit t lart t energjis. Rritja e
mimit t nafts, gazit natyror dhe qymyrit ka rritur interes n prdorimin e lndve
djegse alternative. Ka nj larmi t madhe t lndve djegse q mund t prdoren n
furrat e imentos, t tilla si koks naft, qymyr bituminoze, goma, etj. Prdorimi i
koksit t nafts si lnd djegse n industrin e imentos sht rritur, duke u
kombinuar me nj mim t ult t tregut. N kt tez, paraqitet studimi mbi
prdorimin e lnds djegse koks nafte, ku prbrja kimike e tij ndikon n procesin e
pjekjes s klinkerit. Gjithashtu, pr shkak t sasis s lart t squfurit n kt lnd
djegse sht studiuar dhe fenomeni qarkullues, ku trajtohen komponentt e
avullueshm.
Ideja pr zhvillimin e ksaj teze ishte vshtirsia teknologjike, q paraqet
fenomeni qarkullues gjat prodhimit t imentos. Fenomeni qarkullues, trajton
problemet e formimit t shtresave t materialit kondensues dhe unazave, q formohen
n pjesn e poshtme t parangrohsit, n hyrje t furrs dhe n zonn e kalcinimit.
Prmbajtja e elementve qarkullues mund t ulet, duke ndrhyr n drejtimin e furrs
dhe zgjedhjen e lnds djegse.
Studimi fillon me njohuri t prgjithme mbi kimin dhe teknologjin e
prodhimit t imentos. Ktu prshkruhen lndt e para dhe nyjet e veanta t procesit
teknologjik t fabriks, si dhe reaksionet kimike m t rndsishme q ndodhin, gjat
formimit t klinkerit n furrn rrotulluese. N fund t kapitullit t par, paraqiten
studimet mbi prbrjen kimike t kampionve t marr nga lnda e par deri tek
klinkeri; mbi t dhnat e prgjithshme teknike pr procesin e klinkerit, ku disa jan
marr nga projekti i fabriks dhe disa jan llogaritur me ekuacione prkatse.
N kapitullin e dyt, paraqiten njohuri t prgjithshme mbi lndt djegse pr
prodhimin e klinkerit, n industrin e imentos: historiku i prodhimit t koksit t
nafts n bot dhe n vendin ton, lndt e para, procesi teknologjik i prodhimit dhe
karakteristikat fiziko-kimike t tij. Prbrja kimike e koksit t nafts ndikon
drejtprdrejt n ciklin e lndve volatile, t cilat kan tendenc t kondensojn n
parangrohs dhe n hyrje t furrs, duke penguar prodhimtarin, deri n bllokimin e
furrs. Pr kt arsye, duhet t studiohet bilanci alkale squfur, pra duhet monitoruar
dhe t mbahet n nivel optimal. Gjithashtu, sht studiuar blueshmria e klinkerit dhe
efektet e tij, duke prdorur si lnd djegse koks nafte. Duke qen se n fabrikn ton
prdoret qymyr linjit, e zgjeruam studimin duke br krahasimin midis tyre. Rreth 1/3
e energjis s krkuar pr t prodhuar nj ton imento, konsumohet pr bluarjen e
klinkerit. Ekperimentet jan kryer n nj mulli laboratorik, pr dy lloj klinkerash, ku
si lnd djegse sht prdorur linjit dhe koks nafte. Ne kemi studiuar prbrjen
kimike dhe mineralogjike t mostrave, ku vrehen ndryshime n rezultatet e marra, si:
n imtsin e mostrave, siprfaqen specifike dhe rezistencat n shtypje. Nse t gjitha
kushtet e procesit mbahen t pandryshuara, ndryshimi i lnds djegse linjitit me
koksin e nafts nuk i ndryshon emetimin e NOx n mnyr t konsiderueshme.
Megjithat, koksi n krahasim me lndt e tjera djegse, ka prmbajtje m t lart
azoti dhe pr shkak t fuqis kalorifike t lart krijon nj temperatur flake m t lart
se qymyri linjit, kshtu q pritet nj rritje e leht e emetimeve t NOx-ve. Studimi mbi
emetimin e NOx n furr rrotulluese, paraqitet n kapitullin e dyt.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
xv
Kapitulli i tret, fillon me aspekte teorike mbi fenomenin qarkullues, n procesin e
pjekjes s klinkerit. Kjo lidhet me prmbajtjen e alkaleve, squfurit dhe klorit, q
pjesrisht avullojn dhe qarkullojn me gazet e furrs, dhe pjesrisht kondensojn; si
n furr duke formuar unaza, ashtu dhe n parangrohs, duke depozituar material t
kondensuar.
Si rezultat i formimit t unazave, apo materialeve t kondensuara, bllokohet rrjedhja
normale e materialit t ngurt dhe lvizja e gazeve, duke prishur regjimin normal t
furrs dhe duke ulur rendimentin e saj. N kushte praktike, mnyra e drejtimit dhe
parametrat e furrs, kontribuojn n elementt qarkullues, n furrat rrotulluese. N
kt kapitull, jan trajtuar parametrat q ndikojn n avullueshmrin e elementve
qarkullues; formimi i unazave, sferave t klinkerit dhe shtresave kondensuese;
mnyrat pr t shmangur fenomenin qarkullues; teknikat drejtuese pr minimizimin e
kondensimit t elementve qarkullues n sistemin e furrs. Nj nga mnyrat sht
zgjedhja e lnds djegse, pasi me an t saj n sistemin e furrs futet squfuri, i cili
sht nj element problematik. Zgjedhja e lnds djegse sht mnyra m efikase
dhe me m pak kosto, duke e krahasuar me zgjedhjen dhe ndryshimet n lndn e par.
Duke qen se problemet e kondensimit mund t shkaktohen nga kloruret, sulfatet,
alkalet ose nga do kombinim i tyre, krkohet nj analiz e detajuar pr t gjetur nj
zgjidhje t prshtatshme. Analiza, fillimisht konsiston n kryerjen e nj bilanci
material me element qarkullues, q hyjn dhe dalin nga sistemi. Duke u bazuar n
przierjen e lndve t par dhe cilsin e lnds djegse ne kryem llogaritjet e
bilancit t squfurit, t alkaleve dhe n fund arritm t prcaktonim nprmjet
bilanceve vlern e raportit Alk/SO3, nj vler e cila duhet t jet brenda normave t
lejuara (0.8-1.2), pr t patur nj prodhimtari cilsor.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
1
KAPITULLI I
KIMIA DHE TEKNOLOGJIA E PRODHIMIT T
IMENTOS N FUSH KRUJ
Ky kapitull trajton njohuri t prgjithshme mbi kimin dhe teknologjin e prodhimit
t imentos. Ktu prshkruhen lndt e para dhe nyjet e veanta t procesit teknologjik t
fabriks, si dhe prshkruhen reaksionet kimike m t rndsishme q ndodhin, gjat
formimit t klinkerit n furrn rrotulluese.
1.1 HISTORIA E PRODHIMIT T IMENTOS PORTLAND
Fjala imento ka prejardhje t vjetr romake. Romakt prodhuan beton nga gur t
thyer ose materiale t ngjashme, duke prdorur si lidhs natyror glqere. Ky material u
quajt opus caementitium. M von, u prdor termi cementum, pr t treguar
prbrsit t cilt duke u przier me glqeren shfaqnin veti hidraulike, si mpiksje dhe
fortsim gjat przierjes me uj (Hewlett, 1998). Romakt kryen ndrtime madhshtore
me kt material, mund t prmendim ndrtesn e famshme Panteon e ndrtuar gjat
periudhs s Perandorit Hadrian. N vitin 1756, inxhinieri anglez John Smeaton rinjohu
rndsini e argjils n sjelljet hidraulike. N vitin 1796, nj tjetr inxhinier anglez,
prodhoi nj imento hidraulike imento Romake, nga kalcinimi i gurit glqeror me
prmbajtje t konsiderueshme argjile. Prpjekjet e para, pr t prodhuar imento nga
pjekja e nj przierje artificiale t gurit glqeror dhe argjils, u bn n Franc nga Vicat
n fillim t shekullit t 19-t. N vitin 1824, Joseph Aspdin murator Britanik arriti t
prodhonte nj lidhs hidraulik duke pjekur n temperatur t lart sasi t caktuara t gurit
glqeror dhe argjils. Ai e quajti produktin e tij imento Portland, pasi ngjante me
gurt Portland, nj gur glqeror i gjendur n Britanin jugore (Labahn, Kohlhaas, 1983).
Megjithat, imento Portland e vrtet u prodhua nga djali i tij William, n 1843, duke
prdorur temperatur m t lart pjekjeje. Furra e par e ndrtuar nga William Aspdin
ishte vertikale dhe n form shisheje. N fund t shekullit t 19-t, furrat vertikale u
zvendsuan me furrat rrotulluese (Bhatty, Miller and Kosmatka, 2004).
N ditt e sotme, imentoja m e prdorur sht ajo Portland. imento Portland
prodhohet nga pjekja e nj przierjeje t gurit glqeror dhe argjils, ose t materialeve t
tjera me prbrs t ngjashm n nj temperatur rreth 1450 C. Klinkeri i prodhuar,
prziehet me nj prqindje t ult gipsi dhe bluhet imt (Taylor, 1990).
Fabrika e imentos n Fush Kruj, ka nisur prodhimin e klinkerit n vitin 1966 me
procesin me rrug t njom. N vitin 2006, kjo fabrik filloj prodhimin e klinkerit me an
te teknologjis s fundit me rrug t that, me nj furr t pajisur m parakalcinaror me
kapacitet 3300 t/or.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
2
1.2 LNDET E PARA T PRODHIMIT T KLINKERIT T IMENTOS PORTLAND
1.2.1 Procesi teknologjik i prodhimit t imentos Portland
Tre fazat kryesore t prodhimit t imentos Portland jan: (1) Prgatitja e lnds
s par; (2) Prodhimi i klinkerit; (3) Prodhimi i imentos (Johansen, Hills, Miller and
Stevenson, 2002). Lndt e para coptohen n prmasa 25-100 mm dhe ruhen n bunkera
t veant (Andersen, 1981). Guri glqeror nga karriera, me prmasat 1 1.2 m, futet n
nj coptues me eki me kapacitet 800 t/h dhe materiali del me prmasa 0 80 mm. Ky
gur, transportohet me ndihmn e nj transportjeri prej gome, n nj bunker ndrmjets me
kapacitet 400 t. Argjila, me prmasa 400 600 mm, vjen me makina nga karriera, futet
n franto me rrula e t pajisur me dhmb, dhe del me prmasa 0 80 mm. Guri dhe
argjila, bashkohen, n nj transportjer t vetm dhe drgohen pr n depon rrethore t
przierjes s lnds s par, me kapacitet 60000 t. N kt transportjer t prbashkt,
sht instaluar analizuesi me rreze Gama, i cili rregullon n mnyr automatike,
shpejtsin e ushqyesve metalik t argjils dhe gurit glqeror.
Materiali i przier (gur glqeror + argjil), n parametra t prafrta me ato t dshiruara,
drgohen me an t nj transportjeri n nj bunker metalik, pran mullirit t lnds s
par. Posht tij sht instaluar nj peshore elektronike, q dozon n mnyr t sakt,
sasin e przierjes pr n mulli (Andersen, 1981). Gjithashtu pran mullirit t lnds s
par, jan instaluar dhe dy bunker t tjer; njri pr gur glqeror t pastr dhe tjetri pr
mineral hekuri, q shrbejn pr korrektimin e przierjes. Mulliri i lnds s par, ka nj
kapacitet prej 280 t/h. Materiali del nga mulliri me nj imtsi 10 12 % mbetje n sitn
90 m, dhe me lagshti 1 %. Materiali i dal nga mulliri, me an t nj elevatori me
kova drgohet n sillosin e homogjenizimit (kapaciteti 16000 t). Sistemet e pajisura me
parakalcinator jan sistemet m t prdorura, pr shkak t disa avantazheve pozitive
(Roseman, Locher and Jeschar, 1987; Bolwerk, 2004). Nga sillosi i homogjenizimit,
materiali drgohet n furr n ciklonin e par t parangrohsit, duke e dozuar me an t
nj peshoreje elektronike. Materiali prshkon katr bateri ciklonesh t parangrohsit
(cikloni 1 deri te cikloni 4), m pas kalon n parakalcinator. Prej ktej materiali kalon n
ciklonin e fundit (cikloni 5), ku arrin nj shkall kalcinimi 90 95 %. Nga cikloni i pest
materiali futet n furrn rrotulluese. Furra ka prmasat 4.8 x 52 m, mbshtetet n dy
bandazhe dhe ka kapacitet prodhimi 3300 ton klinker n dit. N parakalcinator, me an
t dy djegorve digjet 60 65 % e lnds djegse t nevojshme, ndrsa n furr digjet 35
40 % e lnds djegse. Aspektet m t rndsishme n energjin e konsumuar, n
fabrikat e imentos jan entalpit e reaksioneve, t cilt mund t jen endotermike ose
ekzotermike (Kreft, Scheubel, and Schutte, 1987). Pasi materiali kalon t gjitha zonat e
furrs rrotulluese (afrsisht 1450oC) (Lawrence, 1998); zonn ekzotermike, zonn e
pjekjes dhe at t ftohjes, ai del nga furra me nj temperatur 1200 1250 C dhe kalon
n ftohs me pllaka, n form zgare.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
3
Ftohja realizohet prej ajrit t fryr nga ventilatort e vendosur nn pllaka. Kjo bn t
mundur ftohjen e klinkerit nga 1250 C deri n 80 C. Gazet e nxehta, t prftuara nga kjo
ftohje, ndahen n tre pjes: nj pjes, kalon n furr si ajr sekondar, nj pjes, kalon n
parakalcinatorin (piroklon), si ajr terciar, ndrsa ajri i teprt ftohet n nj shkmbyes
nxehtsie, kalon n nj filtr me thas dhe m pas shkarkohet n ambjent me rreth 30 mg
pluhur pr Nm3 gaz. Klinkeri i dal nga ftohsi, kalon n sillosin e staxhionimit t
klinkerit me an t nj transportjeri metalik me kova. Sillosi i klinkerit ka nj kapacitet
40000 t. Klinkeri me an t nj transportjeri prej gome, kalon n bunkert e ushqimit t
dy mullinjve. do mulli imentoje, ka katr bunker, t cilt prdoren respektivisht pr
dozimin e klinkerit, shtesave t ndryshme dhe gipsit. Mullinjt e bluarjes s imentos,
kan kapacitet 110 t/h. imentoja e prodhuar, depozitohet n sillose, ku m pas kalon n
repartin e paketimit. imentoja shprndahet e paketuar n paleta, si dhe rifuxho me nj
linj t veant. Paletimi bhet me an t dy paletizuesve modern, makineri rrotulluese
me nga 8 gryka, me nj kapacitet 120 t/h secili dhe me veshje plasmasi. Pr t br t
mundur pjekjen e klinkerit, prdoret si lnd djegse qymyri linjit ose przierje qymyresh.
Ky qymyr, dozohet me an t pjatave, n nj transportier t prbashkt gome. Prej ktu,
przierja depozitohet n nj depo t veant. Nga kjo depo, furnizohet bunkeri i mullirit
t qymyrit. Nga bunkeri, me an t nj peshore elektronike, qymyri futet pr tu bluar n
mullirin vertikal me nj kapacitet 25 t/h. Qymyri ka fuqi kalorifike rreth 6500 kkal/kg,
del nga mulliri me imtsi 8 10 % n sitn 90 m dhe lagshti jo m shum se 1 %.
Qymyri i bluar depozitohet n dy bunker t veant, posht t cilve jan instaluar
peshues elektronik, q bjn t mundur dozimin e qymyrit q futet n furr dhe n
parakalcinator.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
4
Figura 1.1 Skema teknologjike e prodhimit t klinkerit
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
5
Figura 1.2 Skema teknologjike e prodhimit t imentos
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
6
1.3 SILLOSET HOMOGJENIZUES
Pr prodhimin e klinkerit t imentos, sht e nevojshme q przierja e lndve t
para t bluara, t jet sa m homogjene dhe me prbrje kimike t prcaktuar. Pr kt
qllim prdoren silloset homogjen. Homogjenizmi i lnds s par t bluar, ka dy
funksione:
- S pari, ai duhet t siguroj nj ushqim pr furrn me prbrje kimike dhe imtsi konstante.
- S dyti, ai duhet t siguroj depozitim t ndrmjetm t lnds s par e cila lejon mirmbajtjen n mullirin e lnds s par, ose n pajisje t tjera.
Hapi i fundit dhe m i rndsishm n procesin e lnds s par t bluar sht
homogjenizimi, i cili bhet gjithmon n sillos. Meqnse luhatja e prbrjes s materialit
sht e vogl, n fabrikn e imentos Fush Kruj prdoret nj sillos homogjenizues i
vazhduar me pjes konike qndrore. Sillosi homogjenizues prdoret n t njjtn koh
pr proesin e przierjes, si dhe pr depozitimin e lnds s par (figura 1.3) (Duda,
1985).
Figura 1.3 Sillosi homogjenizues me kon qndror
1.4 PARANGROHSI DHE SISTEMI I PARAKALCINIMIT
1.4.1 Parangrohsit me ciklone
Sistemi i parangrohsit n fabrikn e imentos Fush Kruj sht i prbr nga
pes stade ciklonesh dhe parakalcinatori. Vetm stadi i par i parangrohsit sht i pajisur
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
7
me dy ciklone, t cilt kan nj efikasitet shpluhurizimi afrsisht 95 %. Shkmbimi i
nxehtsis n tubat e gazit dhe ciklonet e parangrohsit ndodh n rrjedhje paralele;
megjithat, po ta konsiderojm si nj sistem t vetm, parangrohsi me ciklone,
funksionon shkall-shkall n rrym t kundrt. Siprfaqja e madhe e lnds s par,
realizon n parangrohs nj shkall m t shpejt dhe m t lart t shkmbimit t
nxehtsis. Pr nj ndarje sa m t mir t grimcave, krkohet q ato t jen t s njjts
madhsi. Koha e ndarjes s grimcave me madhsi t njjt n ciklon, ndikohet gjithashtu
dhe nga graviteti specifik i tyre.
Koha e krkuar, pr t ngrohur grimcat e lnds s par nga gazi n parangrohs
sht relativisht e shkurtr. Kjo duket nga diagrama e paraqitur ne figurn 1.4. Diagrama
tregon kohn e krkuar pr ngrohjen e grimcave me madhsi t ndryshme t gurit
glqeror. Diagrama n figurn 1.4 tregon temperaturn e siprfaqes s grimcave t gurit
glqeror; kjo temperatur sht shprehur n prqindje t temperaturs s gazit n t cilin
grimcat mbahen pezull.
0 0.05 0.1 0.15
20
40
60
80
100
Koha (Sekonda)
Te
mp
era
tura
e s
ip
rfa
qe
s s
g
rim
cs
n
% t
t
em
pe
ratu
rs
s
ga
zit
grimca
0.0
4 m
m
0.08
mm
0.1 m
m
0.15 mm
Figura 1.4 Koha e ngrohjes s grimcave t gurit glqeror t madhsive
t ndryshme, n nj rrym gazi
Si tregohet n figurn 1.4, grimcat m t mdha krkojn koh ngrohjeje m t gjat.
Grimcat m t mdha, largohen nga cikloni para se t arrijn temperaturn e gazit brenda
tij. Kjo ul intesitetin e shkmbimit t nxehtsis, prandaj jan prdorur ciklone t
ndryshm t lidhur n seri, pr t shtuar shkmbimin e nxehtsis. Lnda e par kalon
nga stadi n stade dhe ngrohet, deri n temperaturn 840 850 C (Hewlett, 1998).
1.4.2 Aspektet e parakalcinimit
1.4.2.1 Kalcinimi i lnds s par
Nga t gjitha reaksionet q lidhen me pjekjen e klinkerit, kalcinimi krkon sasi m
t madhe energjie. Shprbashkimi i karbonatit t kalciumit kryhet sipas reaksionit:
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
8
3 2
nxehtsiCaCO CaO CO 325 ,1
425.3 /o C atmH kkal kg CaCO
Gjat ngrohjes s lnds s par, kalcinimi nuk ndodh menjher n nj temperatur t
caktuar, por fillon n rreth 600 700 oC dhe prfundon ndrmjet 900 1000
oC, duke
ndjekur t ashtuquajturn kurba S (figura 1.5). Forma e sakt dhe pozicioni i ksaj
kurbe ndryshon pr do lnd t par (ASEC, 2006).
Figura 1.5 Kurba e kalcinimit
Prve temperaturs, nj tjetr parametr i rndsishm sht koha e qndrimit t lnds
s par. Ndrkoh, q nxehtsia kalon nga gazi n lndn e par n nj stad t
parangrohsit (e cila arrihet brenda m pak se nj sekond), kalcinimi krkon nj koh
veprimi n kufijt rreth 3 deri 12 sekonda, n nj temperatur rreth 900 oC n gjendje
pezull. Meqnse, n parakalcinator krkohet vetm 90 95 % kalcinim, me qllim q t
shmangen problemet me bllokimet, do t jet efikase nj koh veprimi rreth 1 4
sekonda.
Pr t arritur t dyja kushtet e prmendura m sipr mbajtja e lnds s par pezull pr
pak sekonda n 900 oC, n nj tub t palvizhshm, pa rrezik bllokimi, sht qllimi i t
gjith sistemeve parangrohse me ciklone.
1.4.2.2 Sistemi i kalcinimit
Sistemi i parakalcinimit n fabrikn e imentos Fush Kruj sht nj projektim i
kompanis Gjermane (KHD Humboldt Wedag), sht nj kalcinues n form tubi 180.
Sistemi i kalcinimit prbhet nga djegori me NOx t ulta, djegori i piroklonit dhe Pirotop,
t cilt lejojn:
Djegien komplete t lnds djegse t kalcinatorit Kontrolli i temperaturs s zonave Prmirson przierjen e gazeve Ul sasin e NOx
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
9
Kalcinuesi me NOx t ulta shfrytzon pr djegien e qymyrit, gazin e nxeht q vjen nga
furra. Kalcinuesi piroklon shfrytzon gazet e nxehta, q vijn nga ftohja e klinkerit (ajri
terciar), (figura 1.6). Reaksioni kryesor n djegorin me NOx t ulta, q ndikon n uljen e
NOx sht:
NO2 + 3CO N2 + 2CO2 +CO
N Pirotop realizohet nj djegie e plot e CO, q vjen nga NOx t ulta dhe O2 t teprt q
vjen nga ajri terciar.
Figura 1.6 Kalcinatori me Djegor me NOx t ulta, Piroklon dhe Pirotop
1.5 FURRA RROTULLUESE PR PJEKJEN E KLINKERIT
1.5.1 Furra rrotulluese
N furrat me parakalcinator, ajri pr djegien e qymyrit, zakonisht merret nga furra
pr djegorin me NOx t ulta dhe nprmjet ftohsit me an t tubit t ajrit terciar pr
djegorin piroklon. Lnda djegse ndahet n: 35 40 % digjet brenda n furr dhe 60
65 % e digjet n parakalcinator. Lnda e par futet rreth 92 95 % e kalcinuar n furr.
Furra me proces t that sht nj nga instalimet m t thjeshta, pr prodhimin e klinkerit,
nse krahasohet me proceset e tjera t mparshme (Bolwerk, 2004). Nj furr e till
moderne sht instaluar n fabrikn e imentos n Fush-Kruj. Furra ka prmasa 52 x
4.8 m dhe nj kapacitet prodhues prej 3300 t/d klinker.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
10
1.5.1.1 Shkalla e mbushjes s furrs
Ushqimi formon nj segment trthor n furrn rrotulluese. Raporti i hapsirs s
ktij segmenti, me at t seksionit trthor t furrs, i shprehur n prqindje, sht quajtur
shkalla e mbushjes ose prqindja e mbushjes s furrs, (figura 1.7) (Duda, 1985).
Figura 1.7 Skema e shkalls s mbushjes s furrs
Shkalla e mbushjes s furrs lviz n kufinjt 5 17%. Prqindja e shkalls s mbushjes
llogaritet:
3
3.2(%)
ef f
PShkalla embushjes
D v p
(1.1)
Ku:
P - Prodhimi i furrs (t/d)
Def - Diametri efektiv (m)
vf - Shpejtsia e furrs (rpm)
p - Pjerrsia e furrs (%)
1.5.1.2 Zonat e pjekjes s materialit n furr
Modeli i nj furre, prdoret pr t patur nj prshkrim t vlefshm pr fenomenet,
q ndodhin n furr. Pa marr n konsiderat parangrohsin, eksperiencat praktike
tregojn se pjesa e nxeht e modelit t furrs mund t ndahet n pes zona. Zonat
sigurisht, nuk jan t ndara nga kufinj t prer, por m mir, ato jan karakterizuar nga
proceset dominuese fizike dhe kimike q i ndodhin materialit n seciln zon. Kto zona
zakonisht jan shnuar si: zona e kalcinimit (ZK), zona e ngrohjes (ZN), zona e formimit
t fazs s lngut (ZFL), zona me temperatur maksimale (ZTM) dhe zona e ftohjes (ZF)
(ASEC, 2000).
Figura 1.8, tregon modelin e furrs bashk me profilet korresponduese t temperaturs s
gazit dhe materialit.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
11
800
1000
1200
1400
1600
1800
ZK ZN ZFL ZTM ZF
OC
Temperatura e gazit
Temperatura e materialit
Figura 1.8 Profilet korresponduese t temperaturs s gazit dhe materialit n furr
N zonn e kalcinimit (ZK), ndodh dekarbonizimi i karbonateve t lnds s par, ku
kryesisht formohet C2S. N fund t zons s kalcinimit, temperatura e materialit sht
mbi 990C. Mbas ksaj fillon zona e ngrohjes (ose e tranzicionit), e cila shtrihet deri n
fillimin e formimit t fazs s lngt n rreth 1330C (ASEC, 2000).
Kshtu reaksionet midis CaO dhe Al2O3 dhe midis CaO dhe Fe2O3, t grimcave t
glqeres dhe argjils, vazhdojn n zonn e ngrohjes me formimin e disa mineraleve t
ndrmjetme, t cilat jan t qndrueshme vetm n kufij t ngusht temperature.
Zona e formimit t fazs s lngt (ZFL), fillon n temperatur 1300C 1350C, ku
formohet plotsisht dhe faza e lngt. Prbrja e fazs s lngt, varet nga prbrja
kimike e saj dhe rritet shum me rritjen e temperaturs. Zona e formimit t fazs s lngt
sht zona m e rndsishme, pr formimin dhe kokrrizimin e klinkerit. N t njjtn
koh, me formimin e fazs s lngt, fillon dhe formimi i C3S (ASEC, 2000).
Me qllim, q t sigurojm nj kokrrizim sa m t mir, sht e rndsishm q zona e
fazs s lngt t jet mjaftueshm e gjat. N pikn ku sasia e C3S arrin vlern e saj
kritike, kokrrizimi ndalon dhe fillon zona me temperatur maksimale (ZTM). N kt
zon, e cila sht direkt posht pjess s ndriuar t flaks, procesi kryesor sht formimi
dhe rritja e grimcave t C3S nga reaksioni midis C2S t formuar m par dhe glqeres s
lir (Boateng, 2008).
2 22 3 (1350 1450 )oCaO SiO CaO CaO SiO C
Kjo ndodhet, atje ku rritet rrjedhshmria e ngarkess s furrs dhe ku temperatura e
materialit sht m e lart, midis 1400 dhe 1500 C. Zona e ftohjes (ZF), fillon kur
ngurtsohet materiali. N prgjithsi, ftohja e shpejt ka nj efekt pozitiv, sepse C3S
kristalizon n kristale t imta, e cila ndikon n cilsin dhe n bluarjen e klinkerit.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
12
1.5.2 Shndrrimet kimike t klinkerit
Gjat ngrohjes s lnds s par deri n temperaturn e pjekjes 1450 C
(temperatur e klinkerizimit), zhvillohen nj sr procesesh t ndrlikuara fiziko kimike
(Hewlett, 1998; Bye, 1999 and Bhatty, 2004).
Kto prfshijn:
Dehidratimin e mineraleve argjilore; Shprbashkimin e karbonateve; Reaksionet
n fazn e ngurt; Reaksionet me pjesmarrje t nj faze t lngt dhe
Kristalizimet.
Faktort q ndikojn n proceset jan: faktort kimik (prbrja kimike e lndve t para),
faktort mineralogjik (prbrja e tyre mineralogjike), faktort fizik (imtsia ose
prmasat e grimcave t lnds s par t bluar, homogjeniteti dhe faktor t tjer).
Reaksionet endotermike, luan nj rol kryesor n cilsin e imentos.
Tabela 1.1, tregon shndrrimet e lnds s par t bluar, q marrin pjes gjat pjekjes s
klinkerit, t vendosur sipas rritjes s temperaturs. N furrn me parakalcinator, pes
transformimet e para, q zhvillohen n kulln parangrohse, tregohen n tabeln 1.1.
Shprbashkimi i gurit glqeror dhe i karbonateve t tjera, fillimisht do t ndodhin n tubat
kalcinues, ku temperatura e kalcinimit arrihet me an t lnds djegse. Dy transformimet
e fundit zhvillohen n furr.
Tabelat 1.2 dhe 1.3, tregojn tipet e mineraleve m t zakonshm, q ndodhen n lndn
e par t imentos dhe prbrjen kimike t lnds s par.
Tabela 1.1 Transformimet kimike t lnds s par t bluar, gjat pjekjes
(Labahn and Kohlhass,1983)
Temperatura
C Procesi Transformimet kimike
< 100 Tharje, largimi i ujit t lir. H2O(l) H2O(g)
100 400 Largimi i ujit t lidhur fizikisht.
400 750 Shprbashkimi i argjils dhe formimi i
metakaolinitit. Largimi i ujit strukturor.
Al4(OH)8Si4O10
2(Al2O32SiO2) + H2O
600 900 Shprbashkimi i metakaolinitit n okside
t lir reaktiv. Al2O32SiO2 Al2O3 + 2SiO2
600 1000
Shprbashkimi i gurit glqeror dhe
formimi i produkteve t ndrmjetm CS
dhe CA.
CaCO3 CaO + CO2
3CaO + 2SiO2 + Al2O3
2(CaO SiO2) + CaO Al2O3
800 1300
Veprimi i glqeres me CS dhe CA, duke
formuar C2S, C3A dhe C4AF.
Formimi i belitit dhe fazs s lngt
(shkrirje e alumins dhe mineralit t
hekurit)
CaO SiO2 + CaO 2CaO SiO2
2CaO + SiO2 2CaO SiO2
CaO Al2O3 + 2CaO 3CaO
Al2O3
CaO Al2O3+3CaO + Fe2O3
4CaO Al2O3Fe2O3
1250 1450
Lidhja e mtejshme e glqeres me C2S,
pr t formuar C3S. Kompletimi i
reaksionit dhe rikristalizimi i alitit dhe
belitit.
2CaO SiO2 + CaO 3CaO SiO2
Ftohja
1300 1240
Kristalizimi i fazs s lngt, kryesisht n
alumin dhe mineral hekuri.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
13
Tabela 1.2 Mineralet m t shpeshta, q gjenden n lndn e par pr prodhimin e imentos
Prbrsi Mineralet
Karbonatet Kalciti (CaCO3), Aragoniti (CaCO3), Dolomiti (CaCO3 MgCO3),
Magneziti (MgCO3), Sideriti (FeCO3)
Oksidet e thjeshta Kuarci (SiO2), Kristobaliti (SiO2), Hematiti (Fe2O3), Magnetit (Fe3O4)
Feldspatet Feldspatet e kaliumit (Na, K)Si3O8 dhe seria e pleksiglasit (Na, K)(Si,
Al)Al2Si2O8
Shtresat silicore
Mineralet e miks dhe grupet e kloriteve (biotit, muskovit, klorit),
mineralet e argjils (kaolinit, montmorilonit, ilit) dhe shtresa t tjera
silicore
Hidroksidet Hidroksidet e Al (boehmiti)
Hidroksidet e Fe (geotiti, limoniti)
Sulfitet dhe sulfatet Piriti (FeS2), CaSO4 (anhidridi),
Gipsi CaSO42H2O
Fluoruret Flouriti (CaF2)
Tabela 1.3 Analiz kimike e lnds s par, nga e cili prodhohet klinkeri i imentos
Portland t zakonshm Prbrja kimike HK 35.3 %
SiO2 13.15 %
Al2O3 3.66 %
Fe2O3 2.21 %
CaO 42.48 %
MgO 1.06 %
SO3 0.24 %
K2O 0.46 %
Na2O 0.27 %
TiO2 0.17 %
Mn2O3 0.12 %
P2O3 0.11 %
Cl 0.010 %
Raportet MS 2.3 %
MA 1.90 %
KN 97 %
Mineralet C3S 61.3 %
C2S 14.1 %
C3A 8.1 %
C4AF 11.8 %
Tabela 1.4 Vlerat e lejueshme t prbrsve mineral t klinkeri t imentos Portland
SiO2 16 26 % CaO 58 67 %
Al2O3 4 8 % MgO 1 5 %
Fe2O3 2 5 % K2O + Na2O 0 1%
Mn2O3 0 3 % SO3 0.1 2.5 %
TiO2 0 0.5 % P2O5 0 1.5 %
HK 0.5 3 %
Ndryshimet e mineraleve, t cilat marrin pjes gjat formimit t klinkerit, paraqiten n
figurn 1.9.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
14
Figura 1.9 Ndryshimet minerale gjat pjekjes s klinkerit (Hewlett, 1998)
Karbonati CaCO3, shprbashkohet ndrmjet temperaturave 600 800 C duke formuar
CaO, ndrsa kuarci dhe argjila, shprbashkohen lehtsisht m prpara dhe lirojn
oksidet e lira Al2O3 dhe SiO2. CaO q tashm sht formuar, do t reagoj me SiO2, pr
t formuar C2S dhe m von me m shum CaO pr t formuar C3S. Nj sasi e CaO, do t
reagoje gjithashtu me Al2O3 dhe Fe2O3 pr t formuar disa komponent t ndrmjetm,
CA, C12A7, C2F etj, t cilt do t shprbashkohen n temperatura m t larta dhe do
formojn C3A dhe C4AF. Prmbajtja e C2S, rritet vazhdimisht gjat ngrohjes dhe arrin nj
prmbajtje maksimale n rreth 1300C, e cila sht dhe pika ku fillon t shfaqet edhe faza
e lngt. Pjesa m e madhe e C2S m pas, kthehet ne C3S dhe prmbajtja e C2S
prfundimtare n klinker sht m e vogl se prmbajtja C3S (Hewlett, 1998).
1.5.2.1 Reaksionet q ndodhin n procesin e pjekjes s klinkerit
Reaksionet e ndryshme mund t klasifikohen sipas tipit, fazs prbrse dhe sipas
kinetiks s reaksioneve.
Reaksionet e shprbashkimit
Reaksionet kryesore t shprbashkimit dhe t formimit, q ndeshen gjat
prodhimit t klinkerit jan:
Shprbashkimi i mineraleve argjilore (kaolina, etj) Me nxehjen e mtejshme t lnds s par, n temperaturat nga 400 C n rreth 750 C,
lirohet uji i lidhur nga komponentt e argjils. Argjilat jan t prbra nga hidro alumo-
silikatesh t ndryshme, ku raporti SiO2 : Al2O3 lviz nga 2 : 1 n 4 5 : 1. Nj nga
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
15
prbrsit m t thjesht t argjils sht kaoliniti, 2SiO2Al2O32H2O, dehidratimi i t
cils tregohet mposht:
Al4[(OH)8Si4O10] 2(Al2O32SiO2) + 4H2O
kaolinit metakaolinit
Metakaolina shprbashkohet pjesrisht n temperaturat e prmendura m lart, por me
rritjen e temperaturs, shprbashkimi sht m i dukshm, duke formuar nj przierje t
oksideve reaktiv sipas reaksionit (Pecani, 2000):
Al2O32SiO2 Al2O3 + 2SiO2
N dehidratimin e mineraleve argjilor ndikojn faktor t ndryshm si sht: lloji i
mineraleve, natyra dhe sasia e lndve ndotse, madhsia e grimcs, shkalla e
kristalizimit t argjilave, atmosfera e gazit etj.
Shprbashkimi i mineraleve karbonate (magnezit, dolomit, kalcit, spurrit) Shprbashkimi i mineraleve karbonate ndodh sipas reaksionit:
MeCO3(ng) MeO ( ng ) + CO2 (g)
Ku Me, mund t jet Ca (kalciti), Ca/Mg (dolomiti) ose Mg (magneziti). Me rritjen e
temperaturs nga 600 C n rreth 700 C, ndodh shprbashkimi i karbonatit t Mg:
MgCO3 MgO + CO2
Shprbashkimi i karbonatit t Ca t pastr ndodh n temperatur 890 C, (figura 1.10),
sipas reaksionit (Pecani, 2000):
CaCO3 CaO + CO2
Reaksioni i shprbashkimit, fillon q n temperaturn mbi 600 C dhe rritet me rritjen e
saj. Me ngrohje t mtejshme, kalcinimi vazhdon t rritet n nj shkall, i cili prcaktohet
nga temperatura dhe nga presioni parcial i CO2 n atmosfern e furrs. N temperaturat
mbi 890 C, do t prfundoj shprbashkimi i CaCO3. Kompletimi i kalcinimit t
karbonatit t kalciumit sht nj proces endotermik, dhe sht reaksioni kryesor i
konsumit t energjis n procesin e pjekjes s klinkerit.
0.2
0.4
0.6
0.8
1
P (
CO
2)
(ba
r)
0750 800 850 900 950
Temperatura (oC)
Figura 1.10 Ekuilibri i shprbashkimit t CaCO3 n varsi t temperaturs
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
16
Reaksioni midis CaCO3 dhe argjils, fillon n temperatura m t ulta (rreth 600 C), ku
ndodhin nj sr reaksionesh m komplekse, n faz t ngurt. Formohen komponimet
q prfshijn (Pecani, 2000): CaOAl2O3 (CA), 2CaOFe2O3 (C2F)
CaOSiO2 (CS) si dhe 2CaOSiO2 (C2S)
Nj prmbledhje t mineraleve t ndrmjetm, q formohen gjat prodhimit te klinkerit,
tregohen n tabeln 1.5.
Tabela 1.5 Minerale t ndrmjetm, q formohen gjat pjekjes
Tipi i prbrjes Emri i mineralit Prbrja kimike
Sulfate t thjeshta Anhidrite
Arkanite
CaSO4 K2SO4
Sulfatet e przier Sulfate Spurrit
Kalcium
Langbeinit
2(C2S) CaSO4 K2Ca2(SO4)3
Karbonatet e przier Spurriti 2(C2S)CaCO3 Klorure t thjeshta Silviti KCl
Aluminatet e kalciumit Majeniti 12CaO7Al2O3
Ferrit kalciumi 2CaOFe2O3 Alumo silikati i kalciumit Geleniti 2CaOAl2O3SiO2
Nj reaksion i shprbashkimit t mtejshm sht shprbashkimi i mineralit t
ndrmjetm spurritit (C2SCaCO3), sipas reaksionit (Pecani, 2000):
2 3(ng) 2 (ng) (ng) 2 (g)2C S CaCO 2C S + CaO + CO
Reaksionet e kombinimit
Gjat reaksioneve kryesore t kombinimit formohen silikate t kalciumit: aliti dhe
beliti, fazat kryesore q mbeten t patretura, n temperaturat m t larta t klinkerizimit.
Fazat e tjera kryesore: aluminate dhe ferrite, formohen gjithashtu nga reaksionet e
kombinimit gjat ngrohjes. Ato treten n temperaturat m t larta dhe jan t pranishme
n klinkerin prfundimtar t ftohur (Hewlett, 1998).
Formimi i belitit, fillon afrsisht n 800 C dhe formohet kryesisht nga reaksione
t fazs s ngurt. N fazn e par t klinkerizimit, beliti formohet n sasi shum m t
mdha se sa ato q mbeten n klinkerin prfundimtar. Kjo ndodh, sepse n prani t fazs
s lngt, beliti vepron me glqeren e lir pr t prodhuar alitin, prandaj sasia e belitit ulet
n krahasim me at prfundimtaren q vrehet. Formimi i belitit, ndodh si rezultat i
kombinimit, midis karbonatit t kalciumit (CaCO3) dhe prbrsve t silics s lnds s
par (Pecani, 2000): 800
3 2 2 22 2 2o CCaCO SiO C S CO
Gjat reaksioneve n fazn e ngurt t silics dhe karbonatit t kalciumit, produkti i par i
reaksionit sht gjithmon C2S. Vetm m von mund t krijohet CS, n nj faz t pasur
me silic, si rezultat i bashkveprimeve midis C2S dhe SiO2. N temperaturn n t cilin
ndodhin reaksionet n fazn e ngurt, formimi i C3S nuk ndodh pr shkak t
paqndrueshmris termike t tij.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
17
Formimi i alitit, fillon kur temperatura arrin 1250C. N kt temperatur, fillon t
formohet dhe faza e lngt. Si pasoj, formimi i alitit sht nj reaksion heterogjen lng
ngurt, pasi reaksioni n prani t fazs s lngt, sht m i shpejt se proceset n faz
vetm t ngurt (Pecani, 2000).
C2S + CaO 1250
fazelngt
C C3S
1.6 FTOHJA E KLINKERIT DHE SISTEMI I FTOHJES
Ftohja e klinkerit arrihet n dy stade. N radh t par, klinkeri ftohet n furrn
rrotulluese, nga temperatura e klinkerizimit me an t ajrit sekondar, q sht n rrym t
kundrt me t, derisa t bie n ftohs. N radh t dyt, klinkeri ftohet n ftohs nga
1200-1250oC deri n 80
oC (Duda, 1985). N fabrikn moderne t imentos n Fush-
Kruj prdoret ftohs me pllaka. Ftohja e klinkerit ndikon n strukturn e tij, n
prbrsit mineralogjik, n blueshmri dhe si pasoj n cilsin e imentos prfundimtare.
Ftohja e klinkerit sht e nevojshme sepse:
Klinkeri i nxeht sht vshtir pr tu transportuar. Klinkeri i nxeht ka nj efekt negativ n procesin e bluarjes. Sasia e nxehtsis s prdorur t klinkerit, rreth 200 kkal/kg, sht nj faktor i
rndsishm n uljen e kostos s prodhimit.
Ftohja e duhur prmirson cilsin e imentos.
1.7 PRBRJA KIMIKE E KAMPIONVE T MARR NGA LNDA E PAR DERI TEK KLINKERI
Lndt e para, t procesit t prodhimit t imentos, u studiuan pr nj periudh
kohore, 5 mujore (viti 2010), nga qershori deri n tetor, duke marr parasysh ndikimin e
lnds djegse, qymyr linjit. Ndrsa gjat periudhs s prdorimit t lnds djegse koks
nafte, lnda e par u studiua pr nj periudh 3 mujore (viti 2011). Analizat kimike, t
argjils, gurit glqeror, mineral hekuri, materialit t przier, miellit t nxeht dhe klinkerit
jan kryer mbi kampion t marr n pika t prcaktuara, n fabrikn e imentos Fush
Kruj. Kampiont, merren n mnyr manuale dhe automatike, duke u analizuar me
pajisje specifike. Pikat e marrjes s kampionve tregohen n figurn 1.11. Kampiont e
materialit t przier merren n mnyr automatike, duke prdorur pajisje elektronike dhe
t programuara.
Pajisja q kryen analizimin e materialit t przier, sht pajisja gamametrike (me rreze
gama), duke prdorur dy peshore elektronike, t gurit glqeror dhe argjils, t cilat
punojn me shpejtsi variabl. Me an t ksaj pajisje, analizohet prmbajtja e oksideve
kryesore, CaCO3 dhe SiO2, n do 3 deri n 5 sekonda. N baz t prqindjes q nevojitet,
rritet ose ulet shpejtsia e peshoreve. Kampionve iu prcaktua prbrja kimike
nprmjet matjeve me XRF (X Ray Fluorescence), n aparatin e tipit XRF Cubix
Panalytical. T dhnat eksperimentale t argjils, gurit glqeror, mineral hekuri,
materialit t przier, miellit t nxeht dhe klinkerit, pr rastin e prdorimit t lnds
djegse, qymyr linjit, paraqiten n tabelat tek shtojca A. Ndrsa, t dhnat eksperimentale
pr rastin e prdorimit t lnds djegse, koks nafte, paraqiten n tabelat tek shtojca B.
Figura 1.11 Skema e marrjes s kampioneve, n pika t ndryshme, n fabrikn e cimentos Fush Kruj
Pika 1 Kampioni i gurit glqeror; Pika 2 Kampioni argjil; Pika 3 Kampioni i lnds s przier; Pika 4 Kampioni mineral hekuri; Pika
5 Kampion qymyri; Pika 6 Kampion i lagshtis; Pika 7 Kampion i qymyrit t bluar; Pika 8 Kampion i lnds s przier; Pika 9
Kampion i gurit t pastr; Pika 10 Kampion i mineralit t hekurit; Pika 11 Kampion i lnds s par t bluar; Pika 12 Kampion i ushqimit
t furrs; Pika 13 Kampion i miellit t nxeht; Pika 14 Kampion klinkeri; Pika 15 Kampion klinkeri n sillos
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
19
1.8 T DHNAT E PRGJITHSHME TEKNIKE PR PROCESIN E KLINKERIT
N tabeln 1.6, tregohen t dhnat teknike t furrs dhe parangrohsit t pajisur
me kalcinator. Materiali i bluar futet n parangrohs n nj temperatur rreth 300 C dhe
arrin deri 1450 C, n zonn e pjekjes n furr. Rryma e ajrit t nxeht dhe materiali jan
n drejtime t kundrta me njri-tjetrin. Temperatura e gazit n furr, e cila arrin rreth
2000 2100 C, vjen gradualisht duke u ulur n furr, kalcinator, parangrohs dhe
largohet me nj temperatur rreth 320 C. Ky gaz prdoret m pas pr t ngrohur
materialin, q bluhet n mullirin e lnds s pare dhe largohet nga oxhaku me nj
temperatur 90 100 C. Duhet theksuar, se vlerat e qndrimit t gazit dhe materialit n
parangrohs jan marr nga projekti i fabriks. Kto vlera jan t ndryshme, pr fabrika
t ndryshme. Shkalla e mbushjes pr furrn rrotulluese dhe ngarkesa specifike pr furrn
rrotulluese, jan llogaritur me an t ekuacioneve n baz t dhnave t fabriks. Koha e
qndrimit t materialit n furr llogaritet me ekuacionin 1.1 (Alsop, Chen and Tseng,
2007):
11.2 Lt
r D s
(1.1)
Ku:
L - gjatsia e furrs, m
r - shpejtsia e furrs, rpm
D - diametri efektiv, m
s - pjerrsia, grad (o)
Shkalla e mbushjes s furrs llogaritet me ekuacionin 1.2 (Alsop, Chen and Tseng, 2007):
1.67(%)
FR W tShkallaembushjes
L A
(1.2)
Ku:
FR - raporti i ushqimit (kg material q hyn n furr pr 1 kg klinker)
W - prodhimtaria e furrs, ton/or
A - prerja trthore efektive, m2
t - koha, min
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
20
Tabela 1.6 T dhnat e prgjithshme teknike t furrs dhe parangrohsit t pajisur
me kalcinator
Pajisjet Parangrohsi Kalcinatori Furra
rrotulluese Ftohsi
Temperatura e gazit 320 880 C 870 1000 C 1150 2100 C 1100 25 C
Temperatura e
materialit 100 840 C 800 900 C 900 1450 C 1250 80 C
Koha e qndrimit t
gazit 7 12 s 3 4 s 5 10 s 2 3 s
Koha e qndrimit t
materialit 18 25 s 4 5 s 18,8 min 15 30 min
Shkalla e mbushjes - - 10.25 % -
Ngarkesa specifike - - 4.25 t/d/m3
38.4 t/d/m2
1.9 PRQENDRIMI I OKSIGJENIT N SISTEMIN E FURRS T PAJISUR
ME KALCINATOR
1.9.1 Furra rrotulluese dhe ftohsi
Ajri, q prdoret n furr futet nga ftohsi dhe nga djegori, si ajr ambjenti. Pr
shkak t djegies s qymyrit, prqendrimi i oksigjenit bie deri n rreth 2 3 % n daljen e
gazeve t furrs. Nje pjes e ktij ajri t prdorur transportohet nga ftohsi nprmjet
tubit t ajrit terciar n kalcinuesin e piroklonit, me nj temperatur afrsisht 900
1100 C. N tabeln 1.6, jan paraqitur vlerat e llogaritura t parametrave t ndryshm, t
cilt ndikojm direkt n ecurin e procesit teknologjik t prodhimit t klinkerit.
1.9.2 Kalcinuesi dhe parangrohsi
N kalcinuesin me NOx t ulta, niveli i oksigjenit sht i ult, pasi lnda djegse
futet pa oksigjenin e nevojshm pr djegie. Sasia e oksigjenit, rritet kur bashkohet me
djegorin e piroklonit dhe arrin afrsisht vlerat 3.5 4 %. Djegia prfundimtare e lnds
djegse arrihet n pirotop. N parangrohs, prqendrimi i oksigjenit ndikon pak
reaksionet e oksidimit t komponentve t pakt si, pr djegien e karbonit organik,
riformimit t CaCO3 nga CaO, formimi i SO2 nga piriti (FeS2). Pr shkak t presionit
negativ n parangrohs futet edhe pak ajr falls.
1.9.3 Oxhaku
Prqendrimi i oksigjenit, q del nga oxhaku sht rreth 5 10 %.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
21
1.9 KUSHTET OPTIMALE T BLUARJES S KLINKERIT N MULLINJT HORIZONTAL RROTULLUES T PAJISUR ME SEPERATOR
imentoja portland sht lnd lidhse hidraulike, q prftohet nga bluarja e imt e
klinkerit t imentos portland, me nj sasi t vogl gipsi. Klinkeri sht gjysm produkt,
q del nga pjekja deri n shkrirje t pjesshme, t nj przierje artificiale t gurit glqeror
dhe argjils. Me ann e lndve karbonate, futen n przierjen e lndve t para kryesisht
oksidi i kalciumit (n form karbonate (CaCO3)), ndrsa me lndt argjilore futen oksidi i
silicit (SiO2), oksidi i aluminit (Al2O3) dhe oksidi i hekurit (Fe2O3). (Bhatty, Miller and
Kosmatka, 2004). Bluarja e klinkerit, prbn operacionin tjetr themelor, nga i cili varet
n nj shkall mjaft t madhe marka dhe cilsit e imentos Portland.
Sistemi i bluarjes, mund t ndahet n sistem me cikl t hapur dhe n sistem me cikl
t mbyllur, sipas metodave t ndryshme. N procesin e bluarjes, kur materiali kalon
vetm nj her n mulli, konsiderohet prodhim me cikl t hapur. Kur materiali i dal nga
bluarja e par, kalon n przgjedhje, ku pjesa e imt kalon si produkt prfundimtar,
ndrsa pjest e trasha kthehen prsri n mulli pr tu ribluar dhe nj her, ky sistem
quhet unazor ose me cikl t mbyllur. Pajisjet kryesore q prdoren n sistemin e bluarjes,
jan mullinjt dhe seperatort. N figurn 1.12 sht paraqitur skema teknologjike e
bluarjes s imentos.
Figura 1.12 Skema teknologjike e bluarjes me cikl t mbyllur
Mulliri horizontal, sht nj tub q n dy skajet sht i mbshtetur n mekanizmin e
guzhinetave rrshqitse (bronxinave). N brendsi t mullirit, ndodhen trupat bluars dhe
lnda q do bluhet. Ai rrotullohet sipas aksit centrifugal horizontal. Materiali n kto
mullinj, futet me an t transportierve ushqyes me rrip, n mnyr t vazhdueshme.
Seperatort bazohen ne balancimin e tre forcave: forcs centrifugale, forcs s
rndess dhe forcs s kundrshtis s grimcave ndaj ajrit. Seperatort, luajn rolin e
ndarjes s grimcave, n produkt t gatshm dhe n produkt t trash, i cili rikthehet
prsri n mulli. (Duda, 1985) Pas viteve 1980 filluan t prdoren seperatort dinamik
me efikasitet t lart, t cilt vazhdojn t prdoren me sukses dhe n ditt e sotme.
Seperator
Filter
Elevator
Mulli
Bunker ushqimi
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
22
1.10.1 Materiale dhe metoda
Dy pjest kryesore n bluarjen me cikl t mbyllur jan mulliri dhe seperatori ajror.
Mulliri bluan materialin n nj prmas t caktuar. Seperatori ndan materialin q
shkarkohet nga mulliri, n fraksionin e imt (produkti) dhe fraksioni i trash (i cili
drgohet prsri n mulli pr tu ribluar).
Llogaritjet pr mullirin e bluarjes s imentos, jan kryer pr mullirin me cikl t
mbyllur. Mulliri ka prodhimtari 110 t/h imento normale, me siprfaqe specifike 3200
cm2/g. Pr t prcaktuar parametrat, shfrytzuam t dhnat n tabeln 1.7 (ASEC, 2006).
Tabela 1.7 T dhnat e rekomanduara nga literatura
1. Shkalla e mbushjes s mullirit f = 30 % (0.3)
2. Prqindja e shpejtsis kritike K = 78 %
(0.78)
3. Raporti ndrmjet gjatsis dhe diametrit t
mullirit = 3.45
4. Pesha vllimore mesatare e trupave
bluars Q= 4.5 t/m
3
5. Rendimenti i shfrytzimit t energjis
elektrike = 0.95
Pr kt mulli u llogaritn: fuqia motorrike e mullirit; diametri i brendshm i mullirit;
gjatsia e prgjithshme e mullirit; gjatsit e dhomave t bluarjes; sasia e prgjithshme t
trupave bluars; ngarkesa me trupa bluars pr do dhom; shpejtsia e rrotullimit t
mullirit.
Kampiont e imentos s bluar u morn n tre pikat kryesore:
Shkarkimi i mullirit (ushqimi i seperatorit) A t/h Produkti i gatshm (produkti i imt) F t/h Fraksionet e trasha (mbetjet q rikthehen n mulli) G t/h
Figura 1.13 Skema e prgjithshme e marrjes s kampioneve pr analiz sitore
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
23
Rendimenti i seperatorit mund t prcaktohet nga tre kritere: materiali qarkullues,
efikasiteti i seperatorit dhe vlera-Tromp.
Materiali qarkullues, (u), sht raporti midis sasis s materialit t rikthyer me sasin e
ushqimit t seperatorit.
Gu
A
Vlera minimale e u sht 1 (nse i gjith ushqimi i seperatorit del si produkt, F = A),
ndrsa vlera maksimale sht (nse materiali nuk del si produkt, F = 0).
T dyja vlerat ekstreme jan t pa dshirueshme, pr nj efikasitet t mir t seperatorit.
Vlera e materialit qarkullues varet nga disa faktor si: prmasat e mullirit, imtsia e
produktit prfundimtar, etj, por n prgjithsi operohet me vlera u = 2.0 3.0.
Efikasiteti i seperatorit, sht prqindja e nj fraksioni t caktuar t grimcave (0 x m),
t cilat kalojn nga ushqimi i seperatorit n produktin prfundimtar, ose e shprehur
ndryshe sht propabiliteti i nj grimce pr t patur prmasat e fraksionit t imt.
Vlera-Tromp ose kurba-Tromp, tregon pr do prmas grimce t ushqimit t seperatorit,
sasin e s cils, grimcat e ksaj prmase, jan n fraksionet e imta (tF) ose n fraksionet
e trasha (tG). Llogaritjet tona jan br vetm pr fraksionin e trash (tG). Nj ndarje
ideale e grimcave do t ishte si n figurn 1.14.
0
50
100
tG (%)
Prmasa e grimcave
(mm10-3)
Ndarje ideale
(NI)
Figura 1.14 Ndarja ideale e grimcave
T gjitha grimcat < NI shkoj n fraksionin e imt.
T gjitha grimcat > NI shkojn n fraksionin e trash.
Imtsia e bluarjes pr do kampion t marr, u realizua duke e kaluar secilin kampion
n 7 sita t ndryshme (nga 16 m deri 200 m). Pr secilin kampion u prcaktuan vlerat a,
f, g n % pr do sit, t cilat tregohen n tabeln 1.8.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
24
Tabela 1.8 Simbolet e prdorura pr bilancin e mass
Prshkrimi Sasia e ushqimit
(pesha t/h)
Imtsia n %
q kalon n sit
Ushqimi i seperatorit =
Shkarkimin e mullirit A A
Fraksionet e imta
(produkti) F F
Fraksionet e trasha
(mbetjet) G G
Pr llogaritjen e rendimentit prdoret ekuacioni i m poshtm:
100f
a c
(%) (1.3)
Ku; faktori c, llogaritet sipas formuls:
f gc
a g
(1.4)
Ekuacioni i m poshtm prdoret pr llogaritjen e vlers Tromp:
1
1 100Gg
ta c
(%) (1.5)
a, g, f - % e grimcave t cilat jan midis dimensioneve x1 m dhe x2 m.
1.10.3 Rezultate dhe Diskutime
Me rritjen e prmasave t mullinjve nga 3 x 9 m n 4.1 x 14 m dhe pajisjen e tyre me
sisteme moderne seperimi, realizohet nj rritje e konsiderueshme e aftsis bluarse t
mullinjve nga 30 t/h n 110 t/h. N procesin e bluarjes me cikl t mbyllur, procesi i
bluarjes n mulli, ndihmohet shum nga procesi i seperimit. Seperatori, przgjedh dhe
ndan fraksionin e imt, duke rikthyer n mulli, fraksionin e trash. Kjo ndikon ndjeshm
n rritjen e rendimentit t mullirit dhe t aftsis bluarse pr m3 t tij.
Tabela 1.9 Karakteristikat e llogaritura t mullirit
1. Fuqia motorike e mullirit 3800 kw
2. Diametri i brendshm i mullirit 4.1 m
3. Gjatsia e prgjithshme e mullirit 14.15 m
4. Gjatsia e dhomave t bluarjes Dhoma e par: 4.95 m
Dhoma e dyt: 9.20 m
5. Sasia e prgjithshme e trupave bluars 252.07 t
6. Ngarkesa me trupa bluars pr do dhom Dhoma e par: 88.18 t
Dhoma e dyt: 163.89 t
7. Shpejtsia e rrotullimit t mullirit 16.2 min-1
Nga llogaritjet teknike t kryera pr mullirin, rezultatet tregojn prputhje t plot me t
dhnat teknike t projektit t zbatimit. N tabeln 1.10, jan paraqitur rezultatet e
prftuara nga procesi i sitosjes s tre kampioneve t marr n tre pikat.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
25
Tabela 1.10 Analiza sitore fraksiometrike
Dimensioni i
grimcave
(m)
Ushqimi i
seperatorit
a (%)
Produkti i
gatshm
f (%)
Fraksioni i
trash
g (%)
16 31.2 44.9 14.4
24 39.7 58.8 16.1
32 47.8 71.1 19.1
48 60.6 87.0 28.1
64 67.7 92.6 37.1
96 81.8 100 59.5
200 95.1 100 89
Shuma 423.9 554.4 263.3
Nga t dhnat e tabels 1.10 ndrtojm grafikun 1.1, ku tregohet shprndarja e
prmasava t grimcave, t tre kampioneve t marra: (produkti, ushqimi i seperatorit dhe
fraksioni i trash).
Grafiku 1.1 Shprndarja e prmasava t grimcave
Llogarisim faktorin c sipas formuls 2:
607.7 285.1
1.81463.1 285.1
f gc
a g
Faktori c do t prdoret pr llogaritjen e efikasitetit dhe vlers Tromp. Vlerat e llogaritura
jan renditur n tabeln 5, dhe n baz t t dhnave sht ndrtuar grafiku 1.2.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
26
Tabela 1.11 Rezultatet eksperimentale t efikasitetit dhe kurbs Tromp Dimensioni
i grimcave
Ushqimi i
seperatorit Produkti Fraksioni i trash
Efikasi
teti
Vlera
Tromp
[m] A
[%] a
[%] f [%] f [%] g [%]
g
[%] [%] tG [%]
16 31.2 31.2 44.9 44.9 14.4 14.4 79.4 20.6
24 39.7 8.5 58.8 13.9 16.1 1.7 81.7 9.0
32 47.8 8.1 71.1 12.3 19.1 3.0 82.1 16.6
48 60.6 12.8 87.0 15.9 28.1 9.0 79.2 31.5
64 67.7 7.1 92.6 5.6 37.1 9.0 75.5 56.7
96 81.8 14.1 100 7.4 59.5 22.4 67.5 71.1
200 95.1 13.3 100 0 89 29.5 58.0 99.3
1 10 100 1000
0
20
40
60
80
100
Vle
ra n
e p
erq
ind
je (
%)
Dimensioni i grimcave (m)
Efikasiteti
Kurba Tromp
Grafiku 1.2 Efikasiteti dhe Kurba Tromp
Rezultatet eksperimentale sipas Kurbs Tromp tregojn nj bluarje t knaqshme,
megjithse pr t patur nj bluarje m t mir do t duhet t tentohet drej nj kurbe sa m
perpendikulare.
1.10.4 Prfundime
Pr t vlersuar punn e mullinjve dhe n veanti funksionimin e seperatorve t
imentos, ne llogaritm efikasitetin e seperatorit (ose rendimentin e tij), si dhe at q
sht m e rndsishme n punn e seperatorit, llogaritm vlerat Tromp dhe me ndimn e
tyre ndrtuam Kurbn Tromp, q vlerson dhe prcakton n mnyr kualitative punn e
seperatorit. Duke analizuar kurbat e fituara t efikasitetit dhe Kurbs Tromp vrejm se:
Efikasiteti i seperatorit n prgjithsi sht i knaqshm. Gjat ktij studimi, ne vum
vetm disa piketa dhe prcaktuam disa parametra t rndsishm t puns s mullirit dhe
t seperatorit. Por, studimi i procesit t bluarjes dhe t seperimit, sht nj fush shum e
gjr, ku prfshihen si prsosja e procesit t bluarjes (prcaktimi i prmasave t trupave
bluars dhe raportet e tyre sasiore pr do dhom t mullirit, shpejtsia e ajrit, ndikimi i
lagshtis, temperatura e puns, diagrama e bluarjes, etj), ashtu edhe prsosja e procesit
t seperimit, q ndikon shum n procesin e bluarjes dhe cilsin e imentos s prftuar.
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
27
KAPITULLI II
LNDT DJEGSE N PRODHIMIN E KLINKERIT
2.1 LNDT DJEGSE N INDUSTRIN E IMENTOS
Pr t prodhuar imento, krkohet nj energji e lart termike. Pjekja e 1 kg klinker
nga lndt e para, gur glqeror dhe argjil, krkon afrsisht 418 kkal energji termike,
duke u nisur nga llogaritjet baz. Gama e lndve djegse alternative sht shum e gjer:
biomasa bujqsore, biomasa jo-bujqsor (p.sh. kafshve dhe nnproduktet), mbetjet
kimike dhe t rrezikshme, dhe lndt djegse me baz nafte (Chinyama, 2001). N
industrin e prodhimit t imentos lndt djegse, jan zakonisht n form gazi, lng dhe
t ngurt (Chinyama, 2001).
Tabela 2.1. Opsione t lndve djegse pr industrin e imentos
Lndve djegse t
lngshme
Mbetje kimike, mbetje distilimi, trets mbetjesh, vajra t
prdorur, pezulli dylli, mbetje petrokimike, mbetje boj,
llum t nafts.
Lnd djegse t gazta Gazi natyror, gazi landfill, gazit pirolize
Lndt djegse t ngurta Koks nafte, mbetje letr, mbetje gome, pulp llumi,
mbetje shtpiake, goma t prdorura, bateri, mbetje
plastike, mbetje druri, ujrave t zeza, lnd djegse q
rrjedhin nga plehrat (skarcot) etj
Nse prdoret ndonj prej ktyre lndve djegse n fabrikn e imentos, duhet t dihet
prbrja e lnds djegse (Kntee, Zevenhoven, Backman, Hupa, 2000). Pjesa m e
madhe e fabrikave t prodhimit t imentos pdorin koks nafte si lnd djegse, sepse ka
nj kosto efektive n krahasim me qymyrin linjit apo naft furre. Prdorimi i gazeve t
tjer sht i nj rndsie m t vogl. Qymyrguri dhe linjitet prdoren n furrat
rrotulluese t imentos dhe n thars. Qymyri koks nafte prdoret n furrat vertikale
(CEMBUREAU, 1999). Qymyri q prdoret n industrin e imentos duhet t prmbush
krkesat si m posht:
Fuqia kalorifike 6500 7000 kkal/kg
Hiri 12 15 %
Lnda volatile mbi 12 %
Mund t prdoren edhe przierje t qymyreve t ndryshme, n prqindje t caktuara
(Kntee, Zevenhoven, Backman, Hupa, 2001).
Alkalet, squfuri, fenomeni qarkullues n fabrikat e imentos dhe prdorimi i qymyrit koks, n procesin e pjekjes s klinkerit
28
2.2 LNDT DJEGSE T NGURTA QYMYR
Lndt djegse t ngurta, prbhen nga komponime organike dhe minerale. N
prbrsit organik, futen karboni (C), hidrogjeni (H), oksigjeni (O) dhe azoti (N); ndrsa
n prbrsit mineral futen squfuri (S) dhe hiri. Hiri i qymyrit nga ana sasiore prbhet
nga: 15 20 % Al2O3, 25 40 % SiO2, 20 45 % Fe2O3, 1 5 % CaO, 0.5 1 % MgO
dhe 2 8 % SO3. Disa qymyre kan n prbrje klorure t cilat jan zakonisht n kufijt
nga 0.01 n 0.1 %. Qymyret me prmbajtje t lart hiri prmbajn klor mbi 0.4 % dhe
fluor mbi 0.02 %. Prve prbrjes minerale, hiri i qymyrit prmban kripra (kloruresh
dhe suflatesh), dhe lnd volatile.
Tabela 2.2 Prbrsit elementar t qymyrit linjit dhe koksit t nafts Prbrja elementare e qymyrit linjit dhe koksit t nafts
Prbrsit Qymyri linjit (%) Qymyri koks i nafts ( %)
Karboni (C) 60 72 80 90
Hidrogjeni (H) 1 5 0.4 2
Oksigjeni (O) 2 4 0.1 0.6
Azoti (N) 0.3 0.7 1 2
Squfuri (S) 0.5 4 3.5 7
Hiri 5 15 0.5 1.5
Lagshtia 2 15 3 10
Prbrsit e djegshm jan karboni, hidrogjeni dhe squfuri. Kur digjen kta prbrs
kombinohen me oksigjenin nga ajri dhe prodhojn nxehtsi. Sa m e lart sasia e
prbrsve t djegshm n lndn djegse, aq m e lart sht vlera e nxehtsis q
arrihet. Vlersimi i lndve djegse, bhet vetm nga sasia e karbonit dhe hidrogjenit.
Squfuri, edhe pse i djegshm, nuk sht i dshirueshm, sepse djegia e tij prodhon
dioksid squfuri (SO2), i cili n kombinim me ujin formon acid sulfuror (H2SO3). Acidi
sulfuror shkakton korrozion t pjesve metalike t furrs dhe n gazet dalse sht ndots
i ambientit dhe shkatrrues i