Tai liu hng dn sn xut sch hn nga

Tài li u h ng d n
S n xu t s ch hơn
Ngành: Xi măng

Cơ quan biên so n
Hợp ph n S n xu t s ch hơn
trong công nghi p
Ch ng trình h p tác phát triển
Vi t Nam – Đan M ch về Mơi tr
B

CƠNG TH

NG

Tháng 4 năm 2011

ng


M cl c
M c l c .............................................................................................................. 1 
M đầu .............................................................................................................. 4 
1.  Giới thi u chung ......................................................................................... 5 
1.1  S n xuất s ch h n .............................................................................. 5 
1.2  Công nghi p s n xuất xi măng ........................................................... 6 
1.3  Quy trình cơng ngh s n xuất xi măng ............................................. 10 
1.1.1 
Chuẩn b nguyên li u ................................................................. 12 
1.1.2 
Nghiền ph i li u ......................................................................... 14 

1.1.3 
Nung clinker ............................................................................... 15 
1.1.4 
Làm ngu i clinker ...................................................................... 16 
1.1.5 
clinker ..................................................................................... 16 
1.1.6 
Nghiền xi măng .......................................................................... 17 
1.1.7 
Đóng bao ................................................................................... 17 
2.  S d ng tài nguyên và các vấn đề môi tr ng ........................................ 18 
2.1  Tiêu th tài nguyên ........................................................................... 18 
2.1.1 
Tiêu th nguyên li u .................................................................. 18 
2.1.2 
Tiêu th năng l ng .................................................................. 18 
2.2  Tác đ ng mơi tr ng ........................................................................ 21 
2.2.1 
Phát th i khí ............................................................................... 21 
2.2.2 
N ớc th i ................................................................................... 24 
2.2.3 
Chất th i rắn .............................................................................. 24 
2.3  Tiềm năng s n xuất s ch h n c a ngành xi măng ........................... 25 
3.  C h i s n xuất s ch h n ........................................................................ 26 
3.1  Qu n lý n i vi, qu n lý s n xuất t t ................................................... 26 
3.2  Kiểm sốt quy trình ........................................................................... 27 
3.3  Thay đ i / C i ti n qui trình, thi t b .................................................. 27 
3.3.1 
S d ng máy nghiền con lăn /tr c (roller mill) trong nghiền

nguyên li u ............................................................................................... 27 
3.3.2 
S d ng thi t b nghiền con lăn đứng để nghiền xi măng ......... 28 
3.3.3 
S d ng thi t b nghiền tr c ngang (Horomill) ........................... 29 
3.3.4 
C i t o Qu t và t i u hóa trong các lò nung ............................ 30 
3.3.5 
Lắp đặt hoặc nâng cấp h th ng sấy s b (tháp trao đ i nhi t) /
thi t b can xi hóa (Precalciner) trong s n xuất clinker bằng lị quay
ph ng pháp khơ .................................................................................... 30 
3.3.6 
S d ng thi t b phân ly hi u suất cao ...................................... 31 
3.3.7 
Lắp bi n tần VSD: ..................................................................... 32 
3.4  Thay đ i công ngh .......................................................................... 32 
3.5  Thay đ i nguyên li u và nhiên li u ................................................... 33 
3.5.1 
S d ng chất th i thay th m t phần nhiên li u lò nung ........... 33 
3.5.2 
S d ng ph gia trong quá trình xi măng .................................. 34 
3.6  Thu h i, Tuần hoàn, tái s d ng ...................................................... 34 
3.6.1 
Thu h i b i h n h p nguyên li u t khâu nghiền chuẩn b
nguyên li u, .............................................................................................. 34 
3.6.2 
Thu h i xi măng t h th ng lọc b i x lý c a thi t b nghiền xi
măng
34 
3.6.3 

Thu h i nhi t th i để phát đi n s d ng cho s n xuất clinker ... 35 
3.7  M t s gi i pháp có đầu t cao ........................................................ 36 
4.  Thực hi n s n xuất s ch h n .................................................................. 36 
4.1  B ớc 1: Kh i đ ng ........................................................................... 37 
4.1.1 
Cơng vi c 1: Thành lập nhóm đánh giá SXSH .......................... 37 
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 1/70


4.1.2 
Cơng vi c 2: Phân tích các cơng đo n và xác đ nh lãng phí ..... 41 
4.2  B ớc 2: Phân tích các cơng đo n s n xuất ...................................... 47 
4.2.1 
Công vi c 3: Chuẩn b s đ dây chuyền s n xuất ................... 47 
4.2.2 
Công vi c 4: Cân bằng vật li u .................................................. 48 
4.2.3 
Công vi c 5: Xác đ nh chi phí c a dịng th i ............................. 50 
4.2.4 
Công vi c 6: Xác đ nh các nguyên nhân c a dòng th i ............. 53 
4.3  B ớc 3: Đề ra các gi i pháp SXSH .................................................. 55 
4.3.1 
Công vi c 7: Đề xuất các c h i SXSH ..................................... 55 
4.3.2 
Công vi c 8: Lựa chọn các c h i có thể thực hi n đ c......... 57 
4.4  B ớc 4: Chọn lựa các gi i pháp SXSH ............................................ 58 
4.4.1 
Công vi c 9: Phân tích tính kh thi về kỹ thuật ......................... 58 

4.4.2 
Cơng vi c 10: Phân tích tính kh thi về mặt kinh t .................. 59 
4.4.3 
Công vi c 11: Đánh giá nh h ng đ n môi tr ng ................. 61 
4.4.4 
Công vi c 12: Lựa chọn các gi i pháp thực hi n ...................... 61 
4.5  B ớc 5: Thực hi n các gi i pháp SXSH ........................................... 62 
4.5.1 
Công vi c 13: Chuẩn b thực hi n ............................................. 62 
4.5.2 
Công vi c 14: Thực hi n các gi i pháp ..................................... 63 
4.5.3 
Công vi c 15: Quan trắc và đánh giá các k t qu ..................... 65 
4.5.4 
Cơng vi c 16: Duy trì SXSH ...................................................... 65 
4.6  Chú ý khi thực hi n ch ng trình SXSH .......................................... 66 
4.6.1 
Các y u t bất l i cho vi c thực hi n SXSH.............................. 66 
4.6.2 
Các y u t thành cơng c a ch ng trình SXSH ....................... 66 
5.  X lý môi tr ng ...................................................................................... 67 
5.1  X lý b i ............................................................................................ 67 
5.2  X lý khí th i khác ............................................................................ 68 
5.2.1 
X lý SO2: ................................................................................. 68 
5.2.2 
X lý khí NOx ........................................................................... 68 
Tài li u tham kh o ........................................................................................... 69 

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 2/70


Danh m c các b ng
Bǝng 1: So sánh các cơng nghệ lị nung clinke xi măng ................................. 11 
Bǝng 2: Suǟt tiêu thȟ nguyên liệu cȡa sǝn xuǟt clinker và xi măng ............... 18 
Bǝng 3: Tiêu thȟ năng lƣợng trong sǝn xuǟt xi măng ..................................... 21 
Bǝng 4: Phát thǝi và tác động môi trƣȗng....................................................... 21 
Bǝng 5: Tiêu chuẩn phát thǝi đối với ngành công nghiệp xi măng ................ 22 
Bǝng 6: Tiềm năng SXSH ș Việt Nam ............................................................ 25 
Bǝng 7: Tỉ lệ tiêu thȟ năng lƣợng thiết bị nghiền con lăn so với nghiền bi ...... 28 
Bǝng 8: Công suǟt phát điện ƣớc tính cȡa dây chuyền sǝn xuǟt xi măng ...... 35 
Bǝng 9. Tổng hợp một số giǝi pháp đâu tƣ cao .............................................. 36 

Danh m c các hình
Hình 1. Tiêu thȟ xi măng trên thế giới ............................................................... 6 
Hình 2. Sǝn lƣợng và nhu cầu tiêu thȟ xi măng tại Việt Nam ........................... 7 
Hình 3. Quy trình sǝn xuǟt xi măng ................................................................. 12 
Hình 4: Thiết bị nghiền con lăn ....................................................................... 29 
Hình 5. Sơ đồ mặt cắt thiết bị nghiền con lăn ngang Horomill ........................ 30 
Hình 6. Lị xi măng với tháp sǟy sơ bộ (Preheater)....................................... 31 
Hình 7 .Lắp biến tần cho các động cơ ............................................................ 32 
Hình 8. Nguyên lý cȡa quá trình thu hồi nhiệt thǝi để sǝn xuǟt điện ............... 35 

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 3/70

Mở đ u
Theo đ nh nghĩa c a Ch ng trình Mơi tr ng c a Liên h p qu c (UNEP),
s n xuất s ch h n (SXSH) là vi c áp d ng liên t c chi n l c phịng ng a
t ng h p về mơi tr ng vào các quá trình s n xuất, s n phẩm và d ch v
nhằm nâng cao hi u suất sinh thái và gi m thiểu r i ro cho con ng i và môi
tr ng.
Nh vậy, s n xuất s ch h n là ti p cận gi m thiểu ô nhi m t i ngu n thông
qua vi c s d ng nguyên nhiên li u có hi u qu h n. Vi c áp d ng s n xuất
s ch h n không ch giúp các doanh nghi p cắt gi m chi phí s n xuất, mà cịn
đóng góp vào vi c c i thi n hi n tr ng mơi tr ng, qua đó gi m bớt chi phí x
lý mơi tr ng.
Tài li u h ớng dẫn s n xuất s ch h n trong ngành công nghi p s n xuất xi
măng đ c biên so n trong khuôn kh h p tác giữa H p phần s n xuất s ch
h n trong Công nghi p (CPI), thu c ch ng trình H p tác Vi t Nam - Đan
M ch về Môi tr ng (DCE), B Công th ng. Tài li u này đ c các chuyên
gia chuyên ngành trong n ớc biên so n nhằm cung cấp các ki n thức c b n
cũng nh các thông tin công ngh nên tham kh o và trình tự triển khai áp
d ng s n xuất s ch h n.
Các chuyên gia chuyên ngành đã dành n lực cao nhất để t ng h p thông tin
liên quan đ n hi n tr ng s n xuất c a Vi t nam, các vấn đề liên quan đ n s n
xuất và môi tr ng cũng nh các thực hành t t nhất có thể áp d ng đ c
trong điều ki n n ớc ta.
Mặc dù S n xuất s ch h n đ c giới h n trong vi c thực hi n gi m thiểu ô
nhi m t i ngu n, tài li u h ớng dẫn s n xuất s ch h n này cũng bao g m
thêm m t ch ng về x lý môi tr ng để các doanh nghi p có thể tham kh o
khi tích h p s n xuất s ch h n trong vi c đáp ứng các tiêu chuẩn môi tr ng.
H p phần S n xuất s ch h n trong Công nghi p xin chân thành c m n các
cán b c a Công ty C phần T vấn EPRO, Nhà máy Xi măng L u xá và đặc
bi t là chính ph Đan M ch, thơng qua t chức DANIDA đã h tr thực hi n
tài li u này.

Mọi ý ki n đóng góp, xây dựng tài li u xin g i về: Văn Phòng H p phần S n
xuất s ch h n trong Công nghi p, email:


1. Gi i thi u chung
1.1 S n xu t s ch hơn
M i q trình s n xuất cơng nghi p đều s d ng nguyên nhiên li u ban đầu
để s n xuất ra s n phẩm mong mu n. Bên c nh s n phẩm, quá trình s n xuất
s phát sinh ra chất th i. Khác với cách ti p cận truyền th ng về môi tr ng là
x lý các chất th i đã phát sinh, ti p cận s n xuất s ch h n (SXSH) h ớng tới
vi c tăng hi u suất s d ng tài nguyên, tức là tác đ ng đ n quá trình s n xuất
để nguyên nhiên li u đi vào s n phẩm với t l cao nhất trong ph m vi kh thi
kinh t , kĩ thuật, mơi tr ng, qua đó gi m thiểu đ c các phát th i và t n thất
ra môi tr ng.
Bằng cách này, s n xuất s ch h n không những giúp doanh nghi p s d ng
nguyên nhiên li u hi u qu h n, mà còn đóng góp vào vi c cắt gi m chi phí
th i b và x lý các chất th i. Bên c nh đó, vi c thực hi n s n xuất s ch h n
th ng mang l i các hi u qu tích cực về năng suất, chất l ng, mơi tr ng
và an tồn lao đ ng.
Chương trình Môi trường của Liên hợp quốc UNEP định nghĩa:
Sǝn xuǟt sạch hơn là việc áp dȟng liên tȟc chiến lƣợc phịng ngừa tổng hợp về mơi trƣȗng vào
các q trình sǝn xuǟt, sǝn phẩm và dịch vȟ nhằm nâng cao hiệu suǟt sinh thái và giǝm thiểu
rȡi ro cho con ngƣȗi và mơi trƣȗng.
Đối với q trình sǝn xuǟt: SXSH bao gồm bǝo toàn nguyên liệu và năng lƣợng, loại trừ các
nguyên liệu độc hại, giǝm lƣợng và độc tính cȡa tǟt cǝ các chǟt thǝi ngay tại nguồn thǝi.
Đối với sǝn phẩm: SXSH bao gồm việc giǝm các ǝnh hƣșng tiêu cực trong suốt chu kỳ sống
cȡa sǝn phẩm, từ khâu thiết kế đến thǝi bỏ.
Đối với dịch vȟ: SXSH đƣa các yếu tố về môi trƣȗng vào trong thiết kế và phát triển các dịch vȟ.

SXSH tập trung vào vi c phòng ng a chất th i ngay t i ngu n bằng cách tác

đ ng vào quá trình s n xuất. Để thực hi n s n xuất s ch h n, không nhất
thi t ph i thay đ i thi t b hay công ngh ngay lập tức, mà có thể bắt đầu với
vi c tăng c ng qu n lý s n xuất, kiểm soát q trình s n xuất đúng theo u
cầu cơng ngh , thay đ i nguyên li u, c i ti n thi t b hi n có. Ngồi ra, các gi i
pháp liên quan đ n tuần hoàn, tận thu, tái s d ng chất th i, hay c i ti n s n
phẩm cũng là các gi i pháp s n xuất s ch h n. Nh vậy, không ph i gi i
pháp s n xuất s ch h n nào cũng cần chi phí. Trong tr ng h p cần đầu t ,
nhiều gi i pháp s n xuất s ch h n có th i gian hồn v n d ới 1 năm.
Vi c áp d ng SXSH yêu cầu xem xét, đánh giá l i hi n tr ng s n xuất hi n có
m t cách có h th ng để l ng hóa các t n thất, đề xuất các c h i c i thi n
và theo dõi k t qu đ t đ c. SXSH là m t ti p cận mang tính liên t c và
phịng ng a. Cách thức áp d ng SXSH đ c trình bày chi ti t trong ch ng
4.
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 5/70


1.2 Công nghi p s n xu t xi mĕng
Xi măng là chất k t dính th y d ng b t m n, khi tr n với n ớc thành d ng h
dẻo có kh năng đóng rắn t o thành vật li u d ng đá nh các ph n ứng hóa
lý. Xi măng là vật li u xây dựng c b n rất quan trọng, s d ng trong các
cơng trình xây dựng dân d ng và cơng nghi p.
Nhu cầu tiêu th xi măng trên tồn cầu không ng ng tăng. T năm 1950 cho
đ n nay, s n l ng xi măng liên t c tăng cùng với sự phát triển trong công
ngh s n xuất xi măng. L ng xi măng tiêu th năm 2005 trên toàn th giới
là 2283 tri u tấn và đ n năm 2010 đã lên tới 3294 tri u tấn (Hình 1).

Hình 1. Tiêu thụ xi măng trên thế giới
T i Vi t Nam, xi măng là m t trong những ngành công nghi p c b n và đ c

hình thành sớm nhất Vi t Nam, cùng với các ngành d t may, than, đ ng
sắt. Nhà máy xi măng đầu tiên c a Vi t Nam đ c xây dựng H i Phòng vào
ngày 25/12/1889 và đ n nay, Vi t Nam đã có trên 100 cơng ty, đ n v tham
gia trực ti p vào s n xuất và ph c v s n xuất xi măng trong c n ớc. T
năm 2008, công nghi p s n xuất xi măng đ c phát triển m nh do s n l ng
xi măng s n xuất trong n ớc ch a đáp ứng đ c nhu cầu tiêu th nh đ c
thể hi n trong Hình 2.

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 6/70


Hình 2. Sản lượng và nhu cầu tiêu thụ xi măng tại Việt Nam
(Theo báo cáo tổng kết năm 2008 và năm 2009 cȡa Tổng Công ty xi măng
Việt Nam gửi Thȡ tƣớng CP)
Năm 2008, ngành công nghi p xi măng trong n ớc s n xuất đ c 38,6 tri u
tấn, mức tiêu th trong n ớc là 40,19 tri u tấn, nhập khẩu là 3,6 tri u tấn.
Năm 2009, c n ớc s n xuất đ c 43,5 tri u tấn, tiêu th trong n ớc là 45,5
tri u tấn, nhập khẩu là 3,2 tri u tấn.
Đ n năm 2010, năng lực s n xuất xi măng đã v t nhu cầu. Theo s li u c a
V Vật li u xây dựng (B Xây dựng), c n ớc hi n có 105 nhà máy s n xuất
xi măng s n xuất mức 52 tri u tấn, trong khi đó, nhu cầu xi măng c a c
n ớc ch vào kho ng 49 tri u tấn. Điều này có nghĩa là l ng xi măng d
th a trong năm nay s
mức 3 tri u tấn.
Clinker xi măng porland đ c s n xuất với thành phần ch
k t với các oxit axit. T ng hàm l ng các oxit chính chi m
c thể nh sau CaO (63 – 67%), SiO2 (21 – 24%), Al2O3 (4
4%). Ngoài ra trong clinker còn chứa m t hàm l ng nh

MgO<5%; TiO2<0,5%; R2O<1%; P2O5<0,3%; Mn2O3….
Trong xây dựng, xi măng thông th
măng portland h n h p:

y u g m CaO liên
kho ng 95 – 97%,
– 7 %), Fe2O3 (2 –
các oxit khác nh

ng g m hai lo i, xi măng portland và xi

-

Xi măng Portland: Đ
cao. Các s n phẩm đ
PC 50.

-

Xi măng Portland h n h p: Đ c nghiền t clinker xi măng portland,
th ch cao và ph gia khoáng. Các s n phẩm đ c phân theo mác và

c nghiền t clinker xi măng portland và th ch
c phân theo mác và có ký hi u: PC 30, PC 40,

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 7/70

có ký hi u: PCB 30, PCB 40, PCB 50.
Hi n nay, Vi t Nam đang song song t n t i hai lo i công ngh s n xuất xi
măng:
Cơng ngh s n xuất xi măng lị đứng và
Cơng ngh s n xuất xi măng lị quay
Cơng ngh s n xu t xi mĕng lò đứng: ch y u là lò đứng nhập t Trung
Qu c, phát triển m nh t thập kỷ 80 th kỷ tr ớc. Bên c nh h n ch về năng
suất c a m i lò (đ t 80.000 tấn/năm), lò đứng còn b h n ch về vi c nâng
cao chất l ng s n phẩm. Th tr ng hi n còn chấp nhận xi măng lị đứng s
d ng cho các cơng trình xây dựng nh . Tuy nhiên, theo quy ho ch t ng thể
phát triển công nghi p ngành xi măng Vi t Nam, tất c các lò đứng và lị
quay ph ng pháp ớt s ph i đóng c a vào năm 2020.
Công ngh s n xu t xi mĕng lị quay: có ngu n cung cấp thi t b ch y u là
Châu Âu, Nhật B n và Trung Qu c.
Cơng ngh s n xuất xi măng lị quay có cơng suất lớn nên đ c c giới hóa
và tự đ ng hóa cao, tiêu t n ít nhiên li u, ti t ki m nhiên năng l ng và gi m
thiểu ô nhi m môi tr ng. Hi n nay, công ngh s n xuất xi măng lị quay đang
dần thay th cơng ngh s n xuất xi măng lò đứng và lò quay ph ng pháp
ớt.
Trong th i gian v a qua, Vi t Nam nhập nhiều dây chuyền s n xuất xi măng
lị quay cơng suất nh c a Trung Qu c (công suất nh h n 1200 t/d). Các dây
chuyền này th ng không đ c đ ng b , và h th ng tự đ ng hóa ch a cao,
nên tiêu t n nhiều năng l ng, t n thất nguyên li u lớn và gây ô nhi m môi
tr ng.
Nhiên li u dùng cho s n xu t clinker xi mĕng.
Để cung cấp nhi t cho quá trình phân h y đá vôi, sét, ph gia thành các ôxit
và t o nhi t đ cao để x y ra ph n ứng giữa các ơxit với nhau t o thành
khống clinker xi măng, cần ph i đ t nhiên li u để nung nóng ph i li u đ n
nhi t đ kho ng 14500C. Tính chất c a nhiên li u nh h ng đ n q trình
nung, tính tốn ph i li u. Tuy nhiên vi c lựa chọn lo i nhiên li u nào ph

thu c vào điều ki n thi t b , công ngh c a t ng nhà máy c thể, giá thành
s n phẩm và ngu n nguyên li u có thể cung cấp đ c cho nhà máy. Thông
th ng, các nhiên li u dùng cho công nghi p s n xuất xi măng g m 3 lo i:
nhiên li u khí, nhiên li u l ng, nhiên li u rắn.
Nhiên li u khí: Đây là lo i nhiên li u t t nhất vì d cháy, thi t b đ t đ n gi n,
nhi t tr cao và khơng có tro. Tuy nhiên, nhiên li u khí ít đ c dùng trong công
ngh s n xuất xi măng và th ng ch đ c s d ng khi các nhà máy đ c
xây dựng gần m khí.
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 8/70


Vi t Nam, ch có Nhà máy xi măng trắng Thái Bình s d ng khí tự nhiên
m khí Tiền H i để nung clinker, nh ng hi n nay nhà máy này cũng đã
chuyển sang nhiên li u rắn.
Nhiên li u l ng: Nhiên li u l ng th ng dùng là dầu FO, có nhi t l ng cao
(h n 9000 kcal/kg) và khơng có tro, d cháy. Tuy nhiên s d ng nhiên li u
l ng yêu cầu thi t b đ t phức t p h n nhiên li u khí. Đặc tr ng nhiên li u l ng
là cháy tr ng thái l ng giọt, do đó cần t o đ c các h t dầu có kích th ớc
vài micromet. Để đ t đ c dầu trong lò nung xi măng, ng i ta ph i sấy dầu
tr ớc bằng thi t b trao đ i nhi t, t o cho dầu có nhi t đ 100 – 1100C sau đó
phun vào lị.
Trong thực t s n xuất t i Vi t Nam, s d ng dầu để nung clinker làm tăng chi
phí, do đó dầu hi n nay ít đ c s d ng. Ch y u nhiên li u khí đ c dùng
trong giai đo n nhóm lị hoặc đ t k t h p với than khi cần thi t.
Nhiên li u rắn: Nhiên li u rắn th ng đ c s d ng là than đá (than
antraxit), tuy khơng có các u điểm nh hai lo i trên nh ng l i đ c dùng ph
bi n nhất hi n nay.
Yêu cầu chất l

ng than:

-

Nhi t năng ≥ 5500 kcal/kg

-

Hàm l

-

Đ i với lò quay ph
thấp.

ng tro 15 – 25%
ng pháp khô, hàm l

ng l u huỳnh trong than

N u than không đ t đ c m t trong các tính năng kỹ thuật trên, ph i ph i h p
hai hay nhiều lo i than. Than dùng cho lò quay ph i đ c sấy khô và ngiền
m n, yêu cầu đ m n < 5 % còn l i trên sàng 0,08 mm, và đ ẩm W ≤ 1 %.
Ngày nay, với tình hình nhiên li u tự nhiên ngày m t khan hi m, và để gi i
quy t vấn đề môi tr ng ng i ta đã nghiên cứu và th nghi m thành công
m t s ph th i công nghi p, nông nghi p làm nhiên li u đ t cho lò quay xi
măng. M t s ph th i nông nghi p đ c s d ng nh : trấu, x d a... M t s
ph th i công nghi p nh : săm, l p ô tô, cặn dầu c a quá trình lọc dầu, ph
th i c a cơng nghi p dày da, may mặc...Vi c tái s d ng các lo i nhiên li u

mang ý nghĩa về môi tr ng nhiều h n là ý nghĩa về kinh t , đ ng th i yêu
cầu ph i có những thay đ i nhất đ nh trong h th ng lị nung, nhất là h th ng
đ t.
Q trình s n xuất xi măng cũng tiêu th m t l ng lớn năng l ng đi n.
Ngày nay đã có nhiều gi i pháp để gi m thiểu tiêu th đi n trong quá trình s n
xuất xi măng.
Hi n nay ngành xi măng Vi t Nam đã cung cấp đ xi măng cho th tr

ng n i

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 9/70


đ a và bắt đầu m sang th tr ng xuất khẩu. M t s doanh nghi p đã xuất
khẩu s n phẩm xi măng và clinker sang Singapore và m t s n ớc châu Phi.
Do ngu n nguyên li u s n xuất xi măng
nhà máy tập trung nhiều khu vực này.

phía Bắc d i dào nên hầu h t các

T ng công ty Xi măng Vi t Nam (VICEM) cung cấp gần 40% xi măng toàn
qu c với các doanh nghi p lớn nh Hà Tiên 1, 2, Xi măng Hồng Th ch, Xi
măng H i Phịng và h n 33 đ n v g m công ty con, công ty c phần, liên
doanh do t ng công ty nắm quyền chi ph i. Các doanh nghi p xi măng nh và
liên doanh cung cấp kho ng 31% và 29% xi măng trên th tr ng.
Ngoài áp lực về môi tr ng, các doanh nghi p s n xuất xi măng, đặc bi t là
các doanh nghi p nh bắt đầu giai đo n ch u sức ép th tr ng do cung v t
cầu, cần có các bi n pháp gi m chi phí s n xuất để gi m giá bán s n phẩm,

tăng kh năng c nh tranh trên th tr ng.

1.3 Quy trình cơng ngh s n xu t xi mĕng
Q trình s n xuất xi măng có thể đ

c chia thành 3 cơng đo n chính là:

-

Cơng đo n chuẩn b ngun, nhiên li u

-

Công đo n nung clinker

-

Công đo n nghiền và đóng bao xi măng

Tùy theo đặc điềm c a lị nung clinker ng i ta phân ra thành: cơng ngh s n
xuất xi măng bằng lò quay ph ng pháp ớt, cơng ngh s n xuất xi măng
bằng lị quay ph ng pháp khô và công ngh s n xuất xi măng bằng lị đứng.
-

Cơng ngh s n xuất clinker xi măng bằng lò quay ph ng pháp ớt:
ph i li u đ c chuẩn b
d ng bùn ớt có đ ẩm t 33 – 37 % và
đ c nung bằng lò quay dài. Ph i li u sau khi nghiền đ t đ đ ng nhất
cao, nh đó clinker có thể đ t chất l ng t t. Tuy nhiên, hàm ẩm ph i
li u cao nên nhi t năng tiêu t n riêng trong quá trình sấy và nung lớn

(1350 – 1600 kcal/kg clinker); đ ng th i do các q trình hóa lý nh
sấy, dehydrat các khống sét, phân h y carbonat hố đá vơi đều x y
ra trong lò quay (50 – 60% chiều dài lò) nên chiều dài lò lớn, chi m
nhiều mặt bằng s n xuất.

-

Công ngh s n xuất clinker xi măng bằng lị quay ph ng pháp khơ:
ph i li u đ c chuẩn b
d ng b t khô (đ ẩm th ng nh h n 1 %)
và nung bằng lò quay. Để tận d ng nhi t khí th i, các lị th ng có
thêm b phận tháp trao đ i nhi t (preheater) g m h th ng các cyclon.
Các dây chuyền s n xuất mới có bu ng tiền phân h y (pricalciner).
Cơng ngh này có những u điểm c b n nh quá trình trao đ i nhi t

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 10/70


giữa khí cháy và ph i li u đ t hi u qu cao. Mặt khác kh năng tận
d ng nhi t c a khí th i t i u để sấy nghiền ph i li u, cũng nh tăng
c ng sự phân h y carbonat c a đá vôi trong tháp canxiner cao. Vì
vậy, nhi t năng tiêu th trong q trình nung t o khống clinker thấp
(700 – 850 kCal/ kg clinker). Ngồi ra, chiều dài lị nung đ c rút ngắn
h n nhiều so với lò quay nung clinker theo ph ng pháp ớt.
-

Công ngh s n xuất clinker xi măng bằng lò đứng: ph i li u có đ ẩm
t 12 – 14 %, đ c vê thành viên và nung bằng lò đứng. So với nung

clinker trong lị quay, lị nung đứng có nhiều nh c điểm nh chất
l ng clinker không n đ nh, tiêu hao sức lao đ ng nhiều đ ng th i
tiêu t n năng l ng nhi t và đi n lớn. Năng suất lò đứng thấp, với lò
hi n đ i cũng ch đ t kho ng 300 tấn clinke/ngày.

Có thể thấy các
đây:

u nh

c điểm c a các ph

ng pháp này trong b ng d ới

Bảng 1: So sánh các cơng nghệ lị nung clinke xi măng
Ph ơng pháp
Lị quay ớt

u điểm

Nh ợc điểm

Ph i li u nghiền m n, chất
l ng clinker cao

Lò dài, t n di n tích
Tiêu t n nhiều năng l

Lị quay khơ

T n ít năng l ng
Lị ngắn, đ t n di n tích
mặt bằng

T n nhiều năng l

Lò đứng

Đầu t rẻ

Chất l ng clinker không n đ nh
T n nhiều năng l ng
Năng suất thấp

ng

ng nghiền

Hi n nay ngu n năng l ng ngày càng c n ki t, bên c nh đó, khoa học kĩ
thuật ngày càng phát triển cho phép khắc ph c những nh c điểm, đ ng th i
phát huy những u điểm v t tr i c a ph ng pháp khơ lị quay. Vì th xu th
phát triển trên th giới là công ngh s n xuất clinker xi măng bằng lị quay
ph ng pháp khơ.
Quy trình s n xuất xi măng đ

c tóm tắt trong hình 3.

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 11/70

Đá vôi

Đi n

Than

Đất sét

Chuẩn b
nguyên li u

B i, n

Nghiền ph i li u

B i, n

CÔNG ĐO N CHU N B
NGUYÊN, NHIÊN LI U

Đi n
Ph gia

Đi n

Nung clinker

Than

Đi n
N ớc

Làm ngu i clinker

B i
N ớc th i

CÔNG ĐO N NGHI N VÀ
ĐĨNG BAO XI MĔNG

clinker
(Si lơ chứa)
Đi n
Th ch cao
Ph gia

Đi n

Đi n
V bao

Nghiền xi măng

B i, n

Si lô xi măng

B i, n

Đóng bao xi măng

CƠNG ĐO N
NUNG CLINKER

Khói, b i

B i
V bao h ng

Xuất xi măng

Hình 3. Quy trình sản xuất xi măng
Chi ti t các công đo n trong q trình s n xuất xi măng đ

c mơ t d ới đây:

1.1.1 Chu n b nguyên li u
Chuẩn b nguyên li u bao g m vi c khai thác, vận chuyển và gia công s b
nguyên li u (đá vôi, đất sét, ph gia điều ch nh…) nhằm đ m b o các yêu cầu
kỹ thuật, chuẩn b cho các công đo n gia công ti p theo. Tuỳ t ng lo i nguyên
li u và tuỳ t ng ph ng pháp s n xuất mà các yêu cầu kỹ thuật cần đ m b o
là khác nhau. Nguyên li u chính dùng để s n xuất xi măng là đá vôi, đất sét
và các ph gia điều ch nh (Quặng sắt, bơxít, cao silic...).
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 12/70


Đá vơi: là ngun li u chính dùng trong s n xuất xi măng. Theo TCVN

6072:1996, đá vôi dùng làm nguyên li u để s n xuất xi măng portland ph i
th a mãn yêu cầu về hàm l ng c a các chất là: CaCO3 > 85% và MgCO3 <
5%. Thông th ng các nhà máy xi măng n ớc ta đều s d ng đá vơi có
hàm l ng CaCO3 = 90 – 98 % ( CaO = 50 – 55%), MgO < 3% và ơxít kiềm
khơng đáng kể. Ngồi đá vơi, m t s n i hi m đá vơi có thể s d ng đá vơi
san hơ hoặc v sị nh ng ph i khai thác và để lâu ngày cho m a r a trôi h t
mu i NaCl.
Đá phấn có ch a CaCO3 = 98 – 99%, có cấu trúc t i x p có thể thay th cho
đá vơi và là ngun li u thích h p để s n xuất xi măng trắng.
Đá vôi là nguyên li u rắn, sau khi khai thác đ c đập s b bằng máy đập
hàm sau đó đ c chuyển vào máy đập búa để đ t kích th ớc thích h p 5 –
25 mm. Đá vơi sau đó s đ c chuyển về kho chứa và đ ng nhất bằng h
th ng vận chuyển.
Đ t sét: là nguyên li u chi m thứ 2 trong s n xuất xi măng. Theo TCVN
6071:1996, h n h p nguyên li u sét dùng để s n xuất xi măng ph i có hàm
l ng các ơxít trong kho ng sau:
SiO2 = 55 ÷ 70%, Al2O3 = 10 ÷ 24%, K2O + Na2O ≤ 3%.
Các nhà máy xi măng n ớc ta hầu h t đều s d ng sét đ i có hàm l ng
SiO2=58 ÷ 66%, Al2O3 = 14 ÷ 20%, Fe2O3= 5 ÷ 10 %, K2O+Na2O = 2 ÷ 2,5%.
Ngồi sét đ i, m t s n i có thể s d ng sét ru ng hoặc sét phù sa. Những
lo i sét này th ng có hàm l ng SiO2 thấp h n, Al2O3 và kiềm cao h n, nên
ph i có ngu n ph gia cao silic để b sung SiO2. Vi c này tr nên khó khăn
h n khi yêu cầu s n xuất xi măng hàm l ng kiềm thấp.
Đất sét là lo i nguyên li u mềm, đ c đập nh bằng máy cán tr c. Sau đó
vi c gia công l i tùy thu c vào công ngh s n xuất.
Với “Công ngh s n xuất xi măng bằng lò quay ph ng pháp ớt”: Đất sét
sau khi đ c đập nh đ c cho vào máy b a bùn, bùn ra có đ ẩm kho ng
60 – 70% đ c đ a vào bể chứa chuẩn b đ a vào máy nghiền cùng đá vôi.
Với “Công ngh s n xuất xi măng bằng lò quay ph ng pháp khô”: Đất sét
đ c đập s b bằng máy cán tr c hoặc máy thái đất sau đó đ c vận

chuyển vào kho chứa và đ ng nhất bằng h th ng vận chuyển.
Với “Công ngh s n xuất xi măng bằng lị đứng”: N u đất sét có đ ẩm cao
cần sấy tr ớc khi đ a vào silô chứa để đ nh l ng vào máy nghiền.
Các ph gia đi u ch nh và ph gia khoáng hóa:
-

Ph gia cao silic: đ c dùng để điều ch nh modun silica (n) trong
tr ng h p ngu n sét c a nhà máy có hàm l ng SiO2 thấp. Các ph

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 13/70


gia th ng s d ng là các lo i đất hoặc đá cao silic có hàm l ng
SiO2 > 80 %. Ngồi ra, những n i khơng có ngu n đất cao silic có
thể s d ng cát m n, nh ng kh năng nghiền m n s khó h n và SiO2
trong cát nằm d ng quăczit khó ph n ứng h n nên cần ph i s d ng
ph gia khống hóa để gi m nhi t đ nung.
-

Ph gia cao sắt: đ c dùng để điều ch nh modun aluminat (p) nhằm
b sung hàm l ng Fe2O3 cho ph i li u vì hầu h t các lo i sét khơng
có đ hàm l ng Fe2O3 theo yêu cầu. Các lo i ph gia cao sắt th ng
đ c s d ng n ớc ta là: X pirit Lâm Thao chứa Fe2O3: 55 ÷ 68%,
quặng sắt ( Thái Nguyên, Thanh Hóa, Qu ng Ninh, L ng S n...)
Fe2O3: 65 ÷ 85% hoặc quặng laterit các t nh miền trung, miền nam
chứa Fe2O3: 35 ÷ 50%. Đ i với công ngh s n xuất xi măng bằng lị
quay ph ng pháp khơ ph gia cao sắt th ng dùng là quặng sắt
hoặc quặng laterit. X pirit ít đ c dùng h n vì th ng có lẫn t p chất

l u huỳnh, đây là chất có h i cho chất l ng xi măng và nh h ng
xấu đ n q trình vận hành lị nung.

-

Ph gia cao nhôm: Cũng đ c dùng để điều ch nh ph gia aluminat (p)
nhằm b sung hàm l ng Al2O3 cho ph i li u trong tr ng h p ngu n
sét c a nhà máy q ít nhơm. Ngu n ph gia cao nhơm th ng là
quặng boxit có chứa Al2O3: 44 ÷ 58%. Cũng có thể dùng ph gia cao
lanh hoặc tro x nhi t đi n làm ph gia b xung nhôm, nh ng tỷ l
dùng khá cao và hi u qu kinh t thấp do ph i vận chuyển m t l ng
lớn đi xa.

-

Ph gia khống hóa: Để gi m nhi t đ nung clinker nhằm ti t ki m
nhiên li u và tăng kh năng t o khống, tăng đ ho t tính c a các
khống clinker, có thể s d ng thêm m t s lo i ph gia khoáng hoá
nh quặng fluorit, còn gọi là huỳnh th ch (chứa CaF2), quặng
ph tphorit (chứa P2O5), quặng barit (chứa BaSO4), th ch cao (chứa
CaSO4). Các lo i ph gia này có thể dùng riêng m t lo i hoặc dùng
ph i h p với nhau d ng ph gia h n h p, khi đó tác d ng khống
hố s t t h n, tỷ l m i lo i ph gia s ít h n. Tuy vậy, trong s n xuất
n u càng s d ng nhiều lo i nguyên li u và ph gia thì cơng ngh pha
tr n ph i li u càng phức t p, t n nhiều thi t b cân tr n h n và kh
năng đ ng nhất kém h n, vi c kh ng ch ph i li u cho chính xác cũng
khó h n. Mặt khác khi s d ng ph gia khống hóa cần l u ý đ n các
điều ki n kỹ thuật, môi tr ng và đặc bi t là hi u qu kinh t so với gi i
pháp ch s d ng than có chất l ng t t.

1.1.2 Nghi n ph i li u
Quá trình nghiền ph i li u nhằm m c đích nghiền m n đ ng th i tăng đ đ ng
nhất c a h n h p ph i li u. Sau khi gia công nguyên li u s b , đ m b o các
yêu cầu kỹ thuật, h n h p ph i li u đ c nghiền m n trong các máy nghiền,
đ ng th i k t h p với vi c đ ng nhất hoá h n h p ph i li u. Với m i ph ng
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 14/70


pháp s n xuất khác nhau, quá trình nghiền m n, khuấy tr n và điều ch nh h n
h p ph i li u l i có quy trình thích ứng khác nhau.
Đ i với “cơng ngh s n xuất xi măng bằng lị quay ph ng pháp khơ”, đá vơi
và đất sét đ c đ ng nhất hố s b trong kho đ ng nhất bằng thi t b r i đ .
Sau đó, h n h p nguyên liêu và ph i ph gia điều ch nh đ c đ nh l ng để
cho vào máy sấy-nghiền. H th ng này có thể là máy sấy-nghiền bi liên h p
hoặc máy sấy-nghiền đứng liên h p. H n h p đ c nghiền m n đ ng th i
tăng đ đ ng nhất c a h n h p ph i li u. B t li u đ t đ m n đ c vận
chuyển lên silo chứa.
Đ i với “công ngh s n xuất xi măng bằng lị quay ph ng pháp ớt”, đá vơi,
đất sét và ph gia đ c nghiền trong máy nghiền bi thành bùn nhão, sau đó
mới đ c b m sang bể chứa. T i đây dung d ch đ c kiểm tra, điều ch nh
thành phần, đ ng th i đ c khuấy tr n để ch ng lắng và tăng đ đ ng đều.
Đ m n c a h n h p ph i li u có nh h ng rất lớn đ n quá trình nung luy n
và chất l ng clinker. Đ m n c a h n h p ph i li u càng cao, bề mặt ti p xúc
giữa các cấu t nguyên li u càng lớn, q trình hố lý x y ra khi nung càng
nhanh, chất l ng clinker càng cao. Đ m n c a ph i li u cao cũng đ ng
nghĩa với vi c tiêu t n năng l ng nghiền lớn.

1.1.3 Nung clinker

Quá trình nung clinker s d ng năng l ng nhi t để làm các khoáng trong
h n h p ph i li u nóng ch y m t phần, ph n ứng và k t kh i t o thành clinker
t i nhi t đ 1400-1450oC. Trong q trình nung nóng và làm ngu i clinker, các
q trình hố lý đ c di n ra có lúc n i ti p nhau, có lúc đ ng th i chứ khơng
tách bi t.
Có thể t m chia quá trình nung clinker thành các quá trình riêng r sau:
-

Sấy h n h p ph i li u (mất n ớc lý học)

-

Dehydrat hoá khoáng sét (mất n ớc hoá học)

-

Phân huỷ CaCO3 và MgCO3 (decarbonat)

-

Ph n ứng trong pha rắn (ph n ứng to nhi t)

-

Ph n ứng khi có mặt pha l ng nóng ch y (ph n ứng k t kh i)

-

Quá trình k t tinh khi làm ngu i

Clinker có thể đ c nung trong lị quay (cơng ngh lị quay ớt hoặc khơ) và
lị đứng nh đ c trình bày trên.

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 15/70


1.1.4 Làm nguội clinker
Để tăng c ng chất l ng clinker, t o điều ki n thuận l
chuyển, l u trữ và nghiền ti p theo, quá trình làm ngu
hi n nhằm gi m nhi t đ clinker, thu h i nhi t d bằng
phần nhi t c a không khí nóng để nâng cao hi u suất
nung.

i cho q trình vận
i clinker đ c thực
cách hồn l u m t
nhi t c a h th ng

Clinker đ c làm mát bằng khơng khí tới nhi t đ 100 – 2000C trong b phận
làm l nh clinker. Khí nóng thu h i đ c s d ng làm khí cháy thứ cấp trong lò
nung. Thi t b làm ngu i clinker có những d ng c b n sau:
-

D ng tháp đứng (trong cơng ngh lị đứng)

-

D ng lị quay con

-

D ng lò v tinh (hay lò hành tinh)

-

D ng ghi làm l nh

Trong công nghi p hi n đ i thi t b làm l nh lò v tinh và ghi làm l nh đ
s d ng ph bi n nhất.

c

Thi t b làm l nh lò v tinh: có cấu t o g m nhiều lị con ( 9 – 11 lò con)
đ c lắp trực ti p vào v lị quay phần cu i zơn làm l nh. Thi t b làm l nh
lò v tinh th ng ch đ t công suất 800 – 1000 tấn/ ngày. Các lị khơng thể
đ c ch t o với thể tích lớn do trọng l ng lị q nặng. Lị v tinh có u
điểm là v n đầu t c b n và chi phí s n xuất thấp, nh ng gây ti ng n, nhi t
đ clinker ra kh i lò cao (200oC). Mặc dù thi t b đ c làm l nh m t phần
bằng n ớc, các chi ti t máy b mài mòn cao.
Thi t b ghi làm l nh: đ c s d ng r ng rãi trong công nghi p hi n đ i với
hi u suất cao và có thể điều ch nh t c đ làm l nh h p lý. Clinker trên sàn ghi
làm l nh, chuyển đ ng theo ph ng thức chuyển đ ng song song, đẩy d n
clinker t đầu nóng đ n đầu ngu i. Với thi t b ghi làm l nh, clinker đ c làm
l nh nhanh bằng ph ng thức làm l nh c ng bức, nh qu t cao áp và trung
áp; đ ng th i có thể thi t k phân cấp nhiều lần theo chiều r ng sàn ghi. Thi t
b ghi làm l nh thích h p cho mọi lo i cơng suất lị (th ng lớn h n 1200 tấn
clinker/ngày). M t u điểm n i bật c a thi t b ghi làm l nh là có thể tận d ng
nhi t khí th i sau quá trình làm l nh clinker, h i l u s d ng cho tháp trao đ i

nhi t, nhằm gi m thấp t i đa nhi t l ng tiêu t n riêng cho quá trình nung
clinker. Thi t b ghi làm l nh có các d ng sàn ghi nằm ngang, nghiêng và liên
h p.

1.1.5

clinker

Clinker sau khi ra kh i lò nung đ c 10 – 15 ngày nhằm m c đích làm ngu i
clinker đ n nhi t đ th ng, đ m b o hi u qu đập nghiền trong máy nghiền.
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 16/70


Trong kho , CaO tự do trong clinker s tác d ng với h i n ớc trong khơng
khí t o thành Ca(OH)2, t o cho xi măng n đ nh thể tích trong q trình đóng
rắn sau này cũng nh clinker giòn, d nghiền h n. Ng i ta cũng có thể phun
n ớc d ng s ng mù để tăng hi u qu làm l nh, rút ngắn th i gian .

1.1.6 Nghi n xi mĕng
Clinker, th ch cao và ph gia (n u có) đ c đ nh l ng và cấp vào máy
nghiền xi măng để nghiền m n. Xi măng sau nghiền có đ m n nh h n 10%
còn l i trên sàng 0,09 mm và blaine lớn h n 2800 cm2/g.
Xi măng càng đ c nghiền m n thì càng tăng di n tích bề mặt và tăng kh
năng th y hóa. Tuy nhiên, n u xi măng nghiền quá m n s dẫn đ n m t s h
qu nh gi m năng suất c a máy nghiền, tăng tiêu hao đi n năng, khó đóng
bao... Vi c nghiền quá m n xi măng cịn làm gi m ho t tính, gi m đ bền vững
c a bê tông.
Clinker sau đ c nghiền trong máy nghiền cùng với m t l ng đá th ch cao

(3 – 5%) để điều ch nh th i gian đông k t c a xi măng. Máy nghiền có thể là
lo i máy nghiền bi nhiều ngăn làm vi c theo chu trình kín hoặc máy nghiền
đứng con lăn. Để c i thi n m t s tính chất và tăng s n l ng c a xi măng,
trong q trình nghiền cịn b sung m t l ng ph gia khống và ph gia
cơng ngh . Các lo i ph gia khống có thể nghiền chung với clinker, cũng có
thể nghiền riêng sau đó tr n chung vào. Q trình nghiền khơng cho phép
nghiền clinker nóng vì s n phẩm thu đ c có nhi t đ quá cao làm gi m năng
suất nghiền, nh h ng đ n các chi ti t thi t b trong máy nghiền. Ngồi ra,
khi nghiền clinker nóng, đá th ch cao có thể b dehydrat hố ngay trong quá
trình nghiền, làm gi m tác d ng điều ch nh t c đ đông k t c a xi măng. Xi
măng b t t máy nghiền ra th ng có nhi t đ t 80 – 1300C, cũng có khi cao
h n. Xi măng đ c ti p t c đ c vận chun lên các silơ chứa.

1.1.7 Đóng bao
Xi măng b t t các silô chứa đ c tháo xu ng các thi t b vận chuyển nh vít
t i, băng t i, gầu nâng, đ xu ng h th ng sàng rung, nhằm lo i b những vật
l , ti p t c r i xu ng két chứa trung gian, cấp xi măng cho máy đóng bao.
Xi măng sau khi đ c đóng bao đ kh i l
vận chuyển về kho chứa xi măng bao.

ng, tự đ ng r i xu ng băng t i

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 17/70


2. Sử d ng tài nguyên và các v n đ môi tr

ng

Chƣơng này cung cǟp thông tin đặc thù về tiêu thȟ nguyên, nhiên, vật liệu và tác động cȡa quá
trình sǝn xuǟt đến môi trƣȗng, cũng nhƣ  tiềm năng áp dȟng SXSH trong ngành sǝn xuǟt xi
măng.

S n xuất xi măng thu c lo i công nghi p nặng tiêu th nhiều tài nguyên nh
đá vôi, đất sét... và năng l ng (đi n, nhi t…) và phát sinh b i, ti ng n và
nhi t th i cao.

2.1

Tiêu th tài nguyên

2.1.1 Tiêu th nguyên li u
Tùy thu c vào công ngh , thi t b , trình đ vận hành qu n lý s n xuất mà suất
tiêu hao nguyên li u và năng l ng để s n xuất ra m t tấn clinker khác nhau.
B ng d ới đây cung cấp đ nh mức tiêu th trung bình c a nguyên li u trên
l ng s n phẩm xi măng. Các ch s tiêu th trong b ng cu i cùng đ c tính
cho m t nhà máy xi măng với s n l ng clinker là 3000 tấn/ ngày hay 1 tri u
tấn/ năm. Theo thành phần clinker trong xi măng t i châu Âu mức thông
th ng, 1 tri u tấn clinker s n xuất đ c 1,23 tri u tấn xi măng.
Bảng 2: Suất tiêu thụ nguyên liệu của sản xuất clinker và xi măng
Nguyên li u (khô) t n

Châu Âu

Vi t Nam

T n/t n
clinker

T n/ t n xi
mĕng

T n/t n
clinker

T n/
t n
xi mĕng

1,57

1,27

1,58-1.62

1,27- 1.32

Đá vôi

-

-

1,20-1.22

-

Th ch cao

-

0,05

-

0,030

Ph gia xi măng

-

0,14

-

0,165

Đá vôi, đất sét, ph
ch nh…

gia điều

2.1.2 Tiêu th nĕng l ợng
S n xuất xi măng là m t quá trình tiêu th rất nhiều năng l ng. Chi phí năng
l ng chi m kho ng t 30 – 40% chi phí s n xuất. Năng l ng s d ng trong
nhà máy xi măng bao g m đi n cho các thi t b đi n, các đ ng c , các máy
b m, qu t, máy nén… và nhiên li u s d ng cho các q trình sấy, nung…
Nhiên li u chính s d ng trong nhà máy xi măng là than, dầu hay khí đ t.

Ngồi ra cịn có thể s d ng m t s nhiên li u thay th là các chất th i t các
ngành công nghi p khác nh săm l p, dầu th i, nhựa, dung mơi…Cơng ngh
t t nhất hi n có trong ngành xi măng là cơng ngh lị quay ph ng pháp khơ
hi n đ i có h th ng tháp trao đ i nhi t và canxiner, mức tiêu th nhi t
kho ng 700 kcal/kg clinker.
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 18/70


Tuỳ thu c vào b n chất, chất l ng ngun li u s n xuất và q trình cơng
ngh và thi t b mà năng l ng tiêu t n để s n xuất ra 1 tấn clinker, xi măng
là khác nhau.
Trong quá trình s n xuất xi măng, các h tiêu th năng l ng chính g m nhi t
để sấy khô nguyên li u và nung clinke, đi n tiêu th cho ch bi n nguyên li u
và nung clinke; đi n dùng để x lý nguyên li u thô, nhi t để sấy khô các ph
gia trong quá trình s n xuất xi măng. Vi c tiêu th năng l ng do nung clinke
chi m 70% - 80% t ng tiêu th năng l ng. Đi n đ c dùng cho các máy
nghiền nguyên li u, qu t đ t lò, đ ng c quay lò, qu t làm ngu i clinke,
nghiền clinke.
Trong nhà máy s n xuất xi măng, các khu vực/ công đo n tiêu th năng l
chính nh sau:
-

Khai thác và vận chuyển nguyên li u thô

-

Chuẩn b nguyên li u

-

Chuẩn b nhiên li u

-

Sấy, nghiền nguyên nhiên li u

-

Lò nung

-

Làm ngu i clinke

-

Nghiền xi măng

ng

Ngồi ra cịn có năng l ng s d ng các khu vực ph , các công đo n ph
tr nh chi u sáng, thi t b văn phịng…
Vì q trình s n xuất clinker chi m kho ng 70 - 80% t ng năng l ng để s n
xuất xi măng, nên vi c gi m tỷ l c a clinker trong s n phẩm xi măng với các
ph gia có thể làm gi m đáng kể năng l ng s d ng trong quá trình s n xuất
xi măng. Kinh nghi m châu Âu đã s d ng ph gia đ i với xi măng porland
h n h p (CEM II) lên tới 35% là tro bay và 65% là clinker; xi măng x lò cao
(CEM III/A), có 65% là x lị cao và 35% là clinker.

Vi c tiêu th năng l ng cho t ng công đo n s n xuất đ c thu thập t nhiều
ngu n tài li u, các nhà máy và các nhà cung cấp thi t b . D ới đây là suất
tiêu th năng l ng riêng c a m t s cơng đo n trong quy trình s n xuất xi
măng:
-

Khai thác, v n chuyển nguyên li u thô: M t s nhà máy xi măng
khai thác đá ngay t i ch , và th ng s d ng c xe t i và băng chuyền
để vận chuyển nguyên li u thô. Thông th ng, năng l ng s d ng
cho khai thác m chi m kho ng 1% t ng năng l ng.

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 19/70


-

Chu n b nguyên và nhiên li u: Năng l ng s d ng cho các công
đo n này bao g m: đập, sấy nghiền, đ ng nhất và vận chuyển. B t
ph i li u sau đó đ c đ ng nhất tr ớc khi vào lò nung. Nhiên li u rắn
s d ng trong lò nung ph i đ c đập nghiền và sấy khô. Thực ti n t t
nhất về s d ng năng l ng đ t đ c cho c quá trình này là kho ng
12,5 kWh/tấn ngun li u thơ. Giá tr này cịn ph thu c vào đ ẩm
cũng nh đ cứng c a nguyên nhiên li u. Đ ẩm cao s cần nhiều
năng l ng h n để sấy, còn đ cứng cao s cần thêm năng l ng để
đập và nghiền. N u cần ph i sấy thì gi i pháp s n xuất t t là lắp thêm
b gia nhi t cho quá trình sấy.
Quá trình chuẩn b nhiên li u rắn cũng ph thu c vào đ ẩm c a nhiên
li u. Gi đ nh rằng ch có than là cần đ c sấy, nghiền và năng l ng

cần cho quá trình sấy và nghiền c a các nhiên li u khác là không đáng
kể hay không cần thi t. Ti p cận phòng ng a đây là s d ng nhi t
th i t h th ng lò nung, làm ngu i clinker để sấy than. Thực hành
s n xuất t t nhất s d ng m t máy nghiền tr c đứng là 10 – 36
kWh/tấn than antraxít, 8 – 19 kWh/ tấn than non, 10 – 18 kWh/ tấn s n
phẩm. Dựa vào các thông s trên, thực hành t t công đo n này tiêu
th nhiên li u rắn là 10 kWh/ tấn s n phẩm.

-

Lị nung: Năng l ng s n xuất clinker có thể tách thành đi n cho ch y
máy, (bao g m qu t, đ ng c lò, làm ngu i và vận chuyển nguyên li u
lên tháp gia nhi t) và nhiên li u cần để sấy, nung và clinker hố
ngun li u thơ. Giá tr tiêu th đi n năng t i u trong s n xuất clinker
là kho ng 22,5 kWh/ tấn clinker, còn nhiên li u s d ng là d ới 750
kCal/kg clinker.

-

Nghi n xi mĕng: Tiêu th năng l ng trong nghiền xi măng ph thu c
vào lo i xi măng đ c s n xuất, đ c đo bằng đ cứng và đ m n
Blaine (cm2/g). Đi n tiêu th cho nghiền xi măng kho ng 16 kWh/ tấn
với xi măng nghiền đ n đ m n 3200 cm2/g và xi măng có đ m n 3500
cm2/g cao h n kho ng 8% (17,3 kWh/ tấn); xi măng có đ m n 4000
cm2/g cao h n 20% so với xi măng 3200 cm2/g ( 19,2 kWh/ tấn) và xi
măng 4200 cm2/g cao h n 24%( 19,8 kWh/ tấn).

-

Các công đo n ph trợ và bĕng t i bên trong nhà máy: T ng l ng

đi n s d ng cho các công đo n ph tr vào kho ng 10 kWh/ tấn
clinker. Đi n s d ng cho băng t i kho ng 1 – 2 kWh/ tấn xi măng.
Chi u sáng, thi t b văn phòng và các thi t b đi n khác s d ng
kho ng 1,2% l ng đi n c a nhà máy.

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 20/70


Bảng 3: Tiêu thụ năng lượng trong sản xuất xi măng
Công ngh

Nhi t l ng tiêu t n
kcal/kg clinker

Công ngh lị
quay PP
t và
lị đứng

Cơng ngh lị
quay PP khơ

Lị quay có thu
hồi nhi t th i

1000 - 1500

720 - 900

700 - 750

120 - 130

90 - 100

75 - 80

Suất tiêu th đi n
riêng kWh/ tấn xi
măng

2.2

Tác động mơi tr

ng

Q trình s n xuất xi măng tiêu th nhiều tài nguyên, s d ng nhiều năng
l ng, phát sinh nhiều chất th i gây các tác đ ng tới môi tr ng. Các tác
đ ng môi tr ng c a công nghi p xi măng có thể chia thanh hai nhóm c b n:
-

Các tác đ ng t quá trình khai thác nguyên li u thơ

-

Các tác đ ng t q trình s n xuất clinker và xi măng

Tài li u này ch đề cập đ n tác đ ng môi tr
và xi măng.

ng c a quá trình s n xuất clinker

Quá trình s n xuất xi măng sinh ra nhiều tác đ ng đ n môi tr ng. Các tác
đ ng này ph thu c vào nguyên li u thô, nhiên li u s d ng cũng nh công
ngh , thi t b s n xuất và trình đ qu n lý s n xuất t i nhà máy. Các chất th i
phát th i t quá trình s n xuất xi măng ch y u là khí th i, ngồi ra có l ng
n ớc th i và chất th i rắn khơng đáng kể.

2.2.1 Phát th i khí
Phát th i b i, và khí th i bao g m khí th i NOx và SOx, ngồi ra cịn ph i kể
đ n các phát th i CO2, CO, amoniac, HCl, h i kim lo i nặng và VOCs (các
h p chất hữu c bay h i) là các vấn đề mơi tr ng chính đ c quan tâm
trong q trình s n xuất xi măng. Các phát th i này đều có tác đ ng tiêu cực
tới mơi tr ng. Ph ng pháp x lý các chất th i này s đ c đề cập trong
ch ng 5 c a tài li u.
B ng d ới đây trình bày các lo i khí th i và tác đ ng mơi tr
cơng đo n chính c a quy trình s n xuất xi măng

ng trong m t s

Bảng 4: Phát thải và tác động môi trường
Công đo n

Phát th i

Tác động môi tr

Nghiền nguyên
li u và nhiên
li u

B i (silic, than)

Tác đ ng tiêu cực tới ng
tr ng

ng
i lao đ ng và môi

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 21/70


Nung clinker

B i, NOx, SO2,
CO,
CO2,
Halogen,
VOC,
HC, h i kim lo i

Tiêu t n tài nguyên, năng l ng
Phát th i khí nhà kính thúc đẩy bi n đ i khí
hậu
Các khí đ c gây m t s b nh

B i gây b nh đ ng hô hấp cho ng i lao
đ ng và dân c lân cận
nh h ng môi tr ng sinh thái

Nghiền clinker

B i clinker và các
ph gia

Tiêu t n tài nguyên, năng l ng
Gây b nh đ ng hô hấp cho ng
và dân c lân cận
nh h ng môi tr ng sinh thái

B i xi măng

Tiêu t n tài nguyên, năng l ng
Gây b nh đ ng hô hấp cho ng
và dân c lân cận
nh h ng môi tr ng sinh thái

Đóng bao, l u
kho

i lao đ ng

i lao đ ng

Do khí th i t q trình s n xuất gây các tác đ ng tiêu cực tới sức kh e con
ng i và môi tr ng sinh thái, các c quan môi tr ng đặt ra tiêu chuẩn cho

phép th i đ i với các thành phần này. B ng d ới cho bi t n ng đ th i cho
phép c a khí th i ngành xi măng châu Âu, n ng đ th i khi áp d ng cơng
ngh t t nhất hi n có (BAT), và tiêu chuẩn th i đ i với ngành xi măng Vi t
nam
Bảng 5: Tiêu chuẩn phát thải đối với ngành công nghiệp xi măng
Chất phát th i

Châu
N ng
( mg/Nm3)

Âu
đ

BAT

Vi t Nam
N ng đ ( mg/Nm3)-QCVN 232009BTNMT*
A

B1

B2

B i

20 – 200

20 - 30

400

200

100

NOx

500 – 2000

200-500

1000

1000

1000

SO2

10 – 2500

400

1.500

500

500

TOC
(T ng
cácbon hữu c )

10 – 100

CO

500 – 2000

1000

1000

500

Florua

<5

Clorua

< 25

PCDD/F
(Đ ng
phần c a đioxin)

< 0,1 [ng/Nm3 ]

*Tiêu chuẩn khí th i c a nhà máy xi măng Vi t nam đ c quy đ nh t i Quy
chuẩn kỹ thuật qu c gia về khí th i cơng nghi p s n xuất xi măng s
QCVN23:2009/BTNMT quy đ nh cho t ng lo i nhà máy.
-

C t A quy đ nh n ng đ C c a các thông s ô nhi m trong khí th i
cơng nghi p s n xuất xi măng làm c s tính tốn n ng đ t i đa cho
phép đ i với các dây chuyền s n xuất c a nhà máy, c s s n xuất xi
măng ho t đ ng tr ớc ngày 16 tháng 1 năm 2007 với th i gian áp

Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 22/70


d ng đ n ngày 01 tháng 11 năm 2011;
-

C t B1 quy đ nh n ng đ C c a các thơng s ơ nhi m trong khí th i
công nghi p s n xuất xi măng làm c s tính tốn n ng đ t i đa cho
phép áp d ng đ i với: Các dây chuyền s n xuất c a nhà máy, c s
s n xuất xi măng ho t đ ng tr ớc ngày 16 tháng 1 năm 2007 với th i
gian áp d ng kể t ngày 01 tháng 11 năm 2011 đ n ngày 31 tháng 12
năm 2014; và các dây chuyền s n xuất c a nhà máy, c s s n xuất
xi măng bắt đầu ho t đ ng kể t ngày 16 tháng 01 năm 2007 với th i
gian áp d ng đ n ngày 31 tháng 12 năm 2014;

-

C t B2 qui đ nh n ng đ C để tính n ng đ t i đa cho phép các thơng

s ơ nhi m trong khí th i cơng nghi p s n xuất xi măng áp d ng đ i
với:

-

o

Các dây chuyền s n xuất c a nhà máy, c s s n xuất xi măng
xây dựng mới hoặc c i t o, chuyển đ i công ngh

o

Tất c dây chuyền c a nhà máy, c s s n xuất xi măng với
th i gian áp d ng kể t ngày 01 tháng 01 năm 2015

Ngồi 04 thơng s quy đ nh t i B ng trên, tuỳ theo u cầu và m c
đích kiểm sốt ơ nhi m, n ng đ c a các thông s ô nhi m khác áp
d ng theo quy đ nh t i c t A hoặc c t B trong QCVN 19: 2009/BTNMTQuy chuẩn kỹ thuật qc gia về khí th i công nghi p đ i với b i và các
chất vô c .

Phát th i b i: Các điểm phát th i b i chính cần kể đ n đó là máy nghiền
nguyên li u, h th ng lò, b phận làm mát clinker và nghiền xi măng, h th ng
điểm đ c a các thi t b vận chuyển...
Có thể áp d ng các bi n pháp phòng ng a để gi m phát th i b i ngay t i
ngu n. Kiểm soát và gi m thiểu phát th i b i trong m t nhà máy xi măng hi n
đ i là ch ng trình cần c đầu t và thực hành qu n lý đầy đ chứ không ch
đ n thuần vấn đề về kỹ thuật.
Phát th i NOx: là h qu không tránh đ c c a quá trình cháy nhi t đ cao,
với m t phần nh là do thành phần c a nhiên li u và nguyên li u. Phát th i
NOx có thể đ c gi m thiểu bằng m t s gi i pháp s n xuất s ch h n (gi m

l ng oxi trong lò, h nhi t đ nung…) và đ c x lý bằng nhiều ph ng
pháp, (xem trong ch ng 5).
Phát th i SO2: do l u huỳnh trong nguyên li u thô và nhiên li u tham gia q
trình cháy trong lị nung. L u huỳnh trong nguyên li u thô nh sunfua (hoặc
h p chất l u huỳnh hữu c ) nhi t đ thấp (ví d 400 – 6000C) và có th dẫn
đ n phát th i SO2 đáng kể trong ng khói. Gi i pháp lựa chọn nguyên li u thô
và nhiên li u có hàm l ng l u huỳnh thấp là gi i pháp gi m thiểu t i ngu n
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

Trang 23/70


đ i với phát th i SO2.
Phát th i hydro cácbon và CO: có thể gia tăng do l ng h p chất hữu c
trong nguyên li u tự nhiên. Metan là y u t chính góp phần gây phát th i
hydro các bon. Phát th i c a các hydro các bon hoá nh đioxin và nhựa furan
C4H4O th ng t n t i d ới giá tr giới h n hi n t i.
Phát th i CO2: tr ớc kia CO2 khơng đ c xem là khí gây ô nhi m, kể t khi
ngh đ nh th Kyoto xác đ nh CO2 là khí nhà kính có tác đ ng quan trọng tới
hi n t ng bi n đ i khí hậu thì CO2 đ c quan tâm nhiều. Ngu n phát th i
CO2 bao g m các ngu n sau:
-

Q trình chuyển hóa canxi cacbonat c a nguyên li u thành canxi oxit
và quá trình cháy các bon hữu c có trong ngun li u thơ.

-

Q trình đ t nhiên li u hóa th ch .

Nh vậy, t ng phát th i CO2 s ph thu c vào:
-

Quy trình s n xuất (hi u suất c a các q trình s n xuất chính và ph ).

-

Nhiên li u s d ng

-

T l clinker/xi măng

Suất phát th i CO2 là 0,9 đ n 1 kg/kg clinker xám t ng ứng với suất tiêu th
năng l ng riêng kho ng 800 đ n 1200 kcal/kg clinker tùy thu c vào nhiên
li u s d ng. Đ i với clinker trắng, suất phát th i này là cao h n do ph i s
d ng nhiều năng l ng h n.
Phát th i CO2 t q trình chuyển hóa canxi cacbonat c a nguyên li u thành
canxi oxit chi m tới 60%. Do đó gi m l ng clinker trong xi măng s gi m
đáng kể phát th i CO2. Phát th i CO2 t quá trình cháy trong công nghi p xi
măng đã gi m đ c kho ng 30% trong 25 năm qua nh áp d ng các lị nung
có hi u suất cao h n.

2.2.2 N

c th i

Đ i với các nhà máy xi măng s d ng cơng ngh lị quay ph ng pháp khơ,
n ớc s d ng trong quá trình s n xuất xi măng th ng ch dùng cho m c đích
làm mát. Trong quá trình s n xuất xi măng, m t phần n ớc b bay h i và phần

còn l i thì tuần hồn s d ng l i. N ớc th i không ph i là vấn đề môi tr ng
đáng quan tâm c a m t nhà máy s n xuất xi măng s d ng công ngh này.
Đ i với nhà máy s d ng ph ng pháp ớt hoặc x lý b i bằng ph ng pháp
r a khí (lọc b i ớt) thì n ớc th i cần l u tâm h n.

2.2.3 Ch t th i rắn
Chất th i rắn trong nhà máy xi măng bao g m b i, cặn thu đ
Tài li u h ớng dẫn S n xuất s ch h n ngành công nghi p s n xuất xi măng

c t thi t b làm
Trang 24/70