tìm hiểu quá trình sản xuất xi măng tại công ty tnhh luks thừa thiên huế

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA

NIÊN LUẬN
TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG
TẠI CÔNG TY TNHH LUXS THỪA THIÊN HUẾ

Ngô Thu Trang
Khóa 2011-2015
Huế, 9/2014
i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt bài niên luận này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô
trong bộ môn vô cơ, đặc biệt là thầy Đặng Xuân Tín và thầy Nguyễn Minh Ngọc đã
tận tình hướng dẫn chúng tôi trong đợt thực tế vừa qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo công ty TNHH xi măng Luxs và các
công ty trong đợt thực tế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cũng như cung cấp các thông
tin hữu ích cho chúng tôi trong suốt thời gian này.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên đề tài không thể tránh khỏi nhiều sai
sót. Vì vậy, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và những ai quan
tâm để đề tài được hoàn chỉnh hơn.
i
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Quy trình sản xuất xi măng 2
Hình 2.1a. Đá vôi 4
Hình 2.1b. Đất sét 4
Hình 2.2. Sơ đồ lò nung (lò quay) 7
Hình 2.3. Các loại xi măng của Công ty TNHH Luxs 12
Hình 2.4. Kho chứa nguyên liệu của nhà máy 12
Hình 2.5. Máy búa đập gia công sơ bộ đá vôi của nhà máy 13

Hình 2.6. Máy nghiền bi 13
Hình 2.7. Máy nghiền đứng 14
Hình 2.8. Tháp trao đổi nhiệt với hệ thống 5 xilo 15
Hình 2.9. Lò quay tại nhà máy xi măng Luks 15
Hình 2.10. Đóng bao xi măng 17
ii
MỤC LỤC
Trang
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
Chương 1
MỞ ĐẦU 2
1. Thành phần hoá học của phối liệu 3
2. Độ mịn của phối liệu 3
3. Quá trình nung luyện clinker 3
Chương 2
NỘI DUNG 4
2.1. Tổng quan về quá trình sản xuất xi măng theo lý thuyết 4
2.1.1. Tổng quan về xi măng 4
2.1.1.1 Nguyên liệu 4
2.1.1.2. Nhiên liệu 5
2.1.2. Thành phần của xi măng 6
2.1.2.1. Thành phần hóa học của clinker xi măng 6
2.1.2.2. Thành phần khoáng [1] 6
2.1.3. Quá trình nung luyện clinker 7
2.1.3.1. Phương pháp lò quay [4] 7
2.1.3.2. Phương pháp lò đứng 9
2.1.4. Làm nguội 11
2.1.5. Nghiền và trộn phụ gia 11
2.2. Quá trình sản xuất xi măng tại Công ty TNHH Luxs 11
2.2.1. Khái quát về Công ty Luxs 11

2.2.2. Quy trình nung luyện clinker tại Công ty Luxs 12
2.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu: 12
2.2.2.2. Quá trình nung clinker trong lò quay khô: 15
2.2.2.3.Quá trình làm nguội và nghiền clinker với chất phụ gia 16
iii
2.2.2.4. Đóng bao 16
Chuơng 3
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO 19
iv
ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế đất nước, nhu cầu cần vật
liệu cho xây dựng ngày một tăng nhanh, trong khi đó cơ sở hạ tầng kỹ thuật và cơ sở
hạ tầng xã hội không đáp ứng đủ dẫn tới tình trạng quá tải trầm trọng. Bên cạnh đó,
trong tiến trình hội nhập và mở cửa, đời sống kinh tế của mọi người dân được nâng
cao nên nhu cầu về nhà ở, việc làm, khu vui chơi giải trí, mua sắm… ngày càng cao.
Để đáp ứng kịp thời nhu cầu đó, các công trình nhà cao tầng, các đô thị và các khu
công nghiệp đã được xây dựng với quy mô lớn. Và xi măng là vật liệu chính và tất yếu
không thể thiếu đối với ngành xây dựng. Chính điều này đã thúc đẩy ngành sản xuất
xi măng phát triển. Nhiều công ty sản xuất xi măng được thành lập cạnh tranh nhau về
giá cả và chất lượng, góp phần vào sự phát triển của đất nước. Công ty TNHH Xi
măng Luks (Việt Nam) với công nghệ lò quay nạp liệu khô tiên tiến, có công suất lớn,
là một công ty tiêu biểu trong số đó.
Chính vì vậy mục tiêu của đề tài này là “Tìm hiểu quá trình sản xuất xi măng
tại Công ty TNHH Luks Thừa Thiên Huế”.
1
Chương 1
MỞ ĐẦU
Công ty TNHH Xi măng Luks (Việt Nam) được thành lập vào năm 1992 tại thị
trấn Tứ Hạ, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế và chính thức cung ứng sản phẩm

từ 1997 có công suất 2,4 triệu tấn/năm với công nghệ lò quay nạp liệu khô tiên tiến.
Năm 2007 tại tỉnh Ninh Thuận, công ty đã đầu tư xây dựng trạm nghiền xi măng có
công suất 1 triệu tấn/năm [5]
Xi măng là một chất kết dính thủy lực có đặc tính đóng rắn, được sản xuất bằng
cách nung đến kết khối hỗn hợp nguyên liệu gồm chủ yếu là đá vôi, đất sét và quặng
sắt. Sản phẩm thu được gọi là clinker. Sau khi làm nguội, clinker được nghiền mịn với
các chất phụ gia khác tạo thành xi măng Portland.
Quy trình sản xuất xi măng bao gồm các giai đoạn chính:
• Khai thác nguyên liệu
• Gia công sơ bộ nguyên liệu
• Nghiền, sấy phối liệu sống
• Nung clinker
• Nghiền clinker và thêm phụ gia tạo xi măng
• Đóng bao và xuất xưởng [8]
Hình 1.1. Quy trình sản xuất xi măng
Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng:
2
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng xi măng Portland, ở đây chỉ xét một
số yếu tố cơ bản:
1. Thành phần hoá học của phối liệu
Trong phối liệu clinker xi măng Portland, nếu phối liệu có hàm lượng CaO cao,
hệ số bão hoà KH sẽ tăng, clinker sẽ chứa nhiều khoáng C
3
S làm cho chất lượng
clinker tăng lên. Tuy nhiên, nhiệt độ nung luyện phải cao, thời gian lưu trong lò nung
sẽ lâu hơn, tiêu tốn nhiều năng lượng, ảnh hưởng đến độ bền và năng suất của lò.
Phối liệu có hàm lượng Al
2
O
3

cao, clinker xuất hiện nhiều CaO tự do, độ nhớt
pha lỏng tăng lên, gây khó khăn cho quá trình tạo khoáng alit C
3
S.
2. Độ mịn của phối liệu
Phối liệu có độ mịn càng cao, diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các cấu tử phản
ứng càng lớn, do đó phản ứng pha rắn giữa các oxit CaO, SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
xảy ra dễ
dàng và triệt để, quá trình nung luyện clinker càng nhanh chóng, chất lượng clinker
càng tăng. Nếu phối liệu có cấp hạt lớn hơn 100 ÷ 120 µm, độ đồng nhất kém thì quá
trình phản ứng khoáng hoá xảy ra khó khăn và không hoàn toàn. Lúc này trong clinker
hàm lượng CaO tự do sẽ lớn, hàm lượng khoáng khoáng C
2
S nhiều nhưng khoáng C
3
S
bé làm cho chất lượng clinker thấp.
3. Quá trình nung luyện clinker
Khi nung clinker trong lò quay, thời gian lưu phối liệu trong Zôn kết khối tốt
nhất là khoảng 20 ÷ 30 phút với biểu đồ nhiệt độ nung là 1300 → 1450 → 1300
0

C thì
quá trình khoáng hoá xảy ra hoàn toàn. Nếu thời gian lưu phối liệu trong Zôn kết khối
ngắn quá thì quá trình khoáng hoá xảy ra không hoàn toàn, trong clinker chứa nhiều
CaO tự do, chất lượng clinker giảm. Ngược lại, nếu thời gian lưu trong Zôn kết khối
quá dài thì một số khoáng bị phân huỷ khi nung làm cho năng suất của lò giảm, thu
được loại clinker khó nghiền, tiêu tốn nhiều năng lượng.
Vì vậy, ở đây ta chỉ quan tâm đến các giai đoạn ảnh hưởng lớn đến chất lượng
xi măng như chuẩn bị phối liệu, quá trình nung luyện clinker, nghiền và trộn phụ
gia[4]
3
Chương 2
NỘI DUNG
2.1. Tổng quan về quá trình sản xuất xi măng theo lý thuyết
2.1.1. Tổng quan về xi măng
2.1.1.1 Nguyên liệu
Nguyên liệu chính để sản xuất xi măng là: đá vôi, đất sét, quặng sắt, Ngoài ra
sau quá trình nung, clinker còn được nghiền mịn với các chất phụ gia như thạch cao, xỉ
lò cao,… để điều chỉnh tốc độ đóng rắn và hạ giá thành sản phẩm.
Theo lý thuyết thì đá vôi và đất sét là hai nguyên liệu chính với tỉ lệ phối liệu
dao động trong khoảng [1]

Hình 2.1a. Đá vôi Hình 2.1b. Đất sét
a. Đá vôi:
Đá vôi có thành phần chính là canxi cacbonat (CaCO
3
), thường lẫn tạp khoáng
dolomit-muối kép canxi cacbonat, đá sét, đá silic và rất ít quặng sắt, photphorit, kiềm
và muối clorua. Để tránh lãng phí nguyên liệu thì yêu cầu đá vôi có hàm lượng CaCO
3
> 85% và MgCO

3
< 5%.
Chất lượng của đá vôi phụ thuộc vào hàm lượng tạp chất. Nếu trong đá vôi có
lẫn sét và thạch anh thì không ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng. Nếu trong đá
vôi có hàm lượng MgO lớn hơn 5% thì ảnh hưởng xấu đến chất lượng xi măng: làm
cho xi măng kém bền nước. Mặt khác chất lượng của đá vôi còn phụ thuộc vào cấu
4
trúc của nó, nếu đá vôi có cấu trúc vô định hình thì khi nung sẽ tham gia phản ứng dễ
dàng hơn đá vôi có cấu trúc tinh thể.
b. Đất sét:
Đất sét là những khoáng thiên nhiên có kích thước nhỏ (0,01÷0,001 mm), có độ
phân tán cao, khi trộn với một lượng nước thích hợp thì trở nên dẻo, dễ tạo hình, khi
nung lên thì rắn lại như đá. Đất sét được hình thành do quá trình phong hóa các đá gốc
(macma, granit ).
Đất sét là nguyên liệu quan trọng của công nghiệp sản xuất xi măng, nó cung
cấp các oxit quan trọng: SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
… [1]
c. Các chất phụ gia được thêm vào trong quá trình nghiền clinker:
- Quặng sắt tự nhiên: có nhiều dạng khoáng. Loại quặng getit (Fe
2
O

3
.H
2
O) hoặc
loại quặng limonit (Fe
2
O
3
.nH
2
O).
- Phụ gia điều chỉnh thời gian đóng rắn: thường là thạch cao (CaSO
4
.2H
2
O)
hoặc các muối CaCl
2
, NaCl,
- Phụ gia đầy là các phụ gia trơ được thêm vào xi măng nhằm tăng sản lượng
của xi măng, tỉ lệ phụ gia đầy phải được tính toán kỹ để đảm bảo chất lượng của xi
măng. Các loại phụ gia đầy thường dùng là đá vôi, cát, đất sét nung
- Phụ gia bảo quản như dầu lạc, dầu lạp được thêm vào xi măng nhằm tạo một
lớp màng mỏng bao bọc quanh các hạt xi măng, từ đó hạn chế quá trình hút ẩm và hút
CO
2
của xi măng.
2.1.1.2. Nhiên liệu
Hiện nay đang sử dụng nhiều loại nhiên liệu như: dầu nặng, khí đốt tự nhiên,
các loại than hoặc hỗn hợp của chúng như than nâu, than mỡ và các chất thải công

nghiệp như xăm lốp, bã thải cao su vụn…Khi dùng nhiên liệu rắn (than đá), nếu nung
ở lò đứng thì than nghiền lẫn cùng phối liệu, nếu nung ở lò quay thì hạt than được
phun thẳng vào vùng nung của lò. Như vậy tro than (gồm các oxit của đất sét, đá
vôi…) lẫn hoàn toàn vào phối liệu và sản phẩm xi măng. Vì vậy yêu cầu nhiên liệu rắn
nung xi măng phải ít tro. Loại than dùng cho lò đứng phải ít chất bốc để cháy âm ỉ
trong viên phối liệu, còn dùng cho lò quay cần tạo ngọn lửa cháy dài nên than phải
nhiều chất bốc.
5
2.1.2. Thành phần của xi măng
2.1.2.1. Thành phần hóa học của clinker xi măng
Thành phần hoá học của xi măng được biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các oxit
cơ bản trong phối liệu vật liệu, đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
clinker. Có 4 oxit cơ bản trong clinker xi măng và có tổng hàm lượng từ 95 – 97%:
• CaO (63 – 67%): là thành phần chủ yếu, yêu cầu phải liên kết với các oxit
khác để tạo thành khoáng. Nếu CaO tự do sẽ gây tác hại cho sự biến đổi thể tích cấu
kiện. Tăng CaO xi măng đóng rắn nhanh nhưng tính chịu nước giảm.
• SiO
2
(21 – 24%): là thành phần quan trọng. Tăng SiO
2
trong clinker sẽ tăng
độ bền sunfat của xi măng.
• Fe
2
O
3
(2 – 4%): tạo điều kiện phản ứng tạo khoáng C
3
S thuận lợi. Tăng Fe
2

O
3
xi măng sẽ đóng rắn chậm, nhưng bền trong môi trường sunfat và trọng lượng riêng
của xi măng tăng lên.
• Al
2
O
3
(5 – 7%): có độ bền nước và môi trường sunfat kém, kém bền ở nhiệt
độ cao.
Bằng việc thay đổi tỉ lệ thành phần các oxit mà người ta có thể thay đổi tính
chất của xi măng. Ngoài ra, trong clinker còn có các oxit khác như : MgO, Na
2
O, K
2
O:
làm tốc độ đông kết của xi măng không ổn định, tạo ra những vết loang lổ trên bề mặt
cấu kiện.
2.1.2.2. Thành phần khoáng [1]
Trong quá trình nung clinker thì các oxit tác dụng với nhau để tạo thành các
khoáng chất chủ yếu là alit (C
3
S) và belit (C
2
S) (chiếm 80%) quyết định tính chất của
xi măng.
• Silicat 3 Canxi (Alit): 3 CaO.SiO
2
(C
3

S) (chiếm 37,5 – 60%): đây là khoáng
quan trọng nhất được tạo thành ở 1338 – 1450
0
C. Khi nghiền mịn có tính kết dính rõ
rệt, tốc độ đóng rắn nhanh và cường độ cao.
• Silicat 2 Canxi (Belit): 2 CaO.SiO
2
(C
2
S) (chiếm 15 – 37,5%):
Phần còn lại là chất đệm gồm các Aluminat 3 Canxi (3 CaO.Al
2
O
3
) (chiếm 7-
15%), Alumoferit 4 Canxi (4 CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
) (chiếm 10 – 18%), xelit và vật chất
không kết tinh.
6
2.1.3. Quá trình nung luyện clinker
2.1.3.1. Phương pháp lò quay [4]
Có 2 loại: Lò quay khô và lò quay ướt. Về cơ bản thì quá trình nung luyện
clinker ở 2 loại lò giống nhau, chỉ khác nhau ở nguyên liệu.

a. Cấu tạo:
Lò nung là một ống hình trụ, tỷ lệ chiều dài và đường kính: L/D < 12.5, có vỏ
ngoài bằng thép, vỏ bên trong là lớp gạch chịu lửa, dốc về một phía giúp cho quá trình
nung dễ dàng. Đầu thấp hơn có vòi phun, phun lửa vào trong lò để đốt cháy nguyên
liệu, đầu cao là nơi cung cấp phối liệu. Bên ngoài thân lò là các vành bánh xe dẫn
động giúp lò quay liên tục trong quá trình nung.
b. Quá trình nung clinker trong lò quay:
Hình 2.2. Sơ đồ lò nung (lò quay)
Khi lò quay hoạt động, dòng khí nóng từ ngọn lửa của nhiên liệu cháy được
phun từ phía đầu thấp của lò, chuyển vận từ đầu thấp lên đầu cao. Còn phối liệu được
cấp vào phía đầu cao của lò, chuyển vận dần xuống phía đầu thấp, ngược chiều với
dòng khí nóng. Quá trình cháy và trao đổi nhiệt xảy ra theo chiều dài của lò, cuối cùng
khí thải đi ra ở đầu cao của lò, nhiệt độ khí thải khoảng 200 ÷ 300
0
C [9]
Trong quá trình vận chuyển, dựa vào chiều dài của lò, nhiệt độ vật liệu, dòng
khí, người ta chia lò quay ra thành 6 khu vực nhiệt (dọc theo chiều dài của lò) được
gọi là các Zôn.
Các quá trình hóa lý xảy ra khi nung clinker trong lò quay:
7
Bánh răng dẫn động
Vành bánh xe
Lớp lót gạch chịu
lửa
Clinker ra khỏi lò
• Zôn sấy và Zôn đốt: chiếm 50 ÷ 60% chiều dài của lò.
+ Zôn sấy: Hỗn hợp phối liệu vào lò dưới dạng bùn lỏng, dưới tác dụng nhiệt
do khí nóng trong lò đi ra, nó sẽ bị mất nước vật lý, độ ẩm giảm dần, độ nhớt tăng lên,
phối liệu vón thành cục lớn và vỡ dần ra. Nhiệt độ ở phần cuối zôn sấy đạt 200
0

C.
+ Zôn đốt: Nhiệt độ ở khu vực này tăng dần từ 200 ÷ 650
0
C. Khi nhiệt độ đạt
450÷ 500
0
C, đất sét trong phối liệu mất nước hóa học và tính dẻo của sét sẽ mất, các chất
hữu cơ cháy hoàn toàn, cường độ hạt phối liệu sẽ giảm, nguyên liệu tả ra thành bột:
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O → Al
2
O
3
+ 2SiO
2
+ 2H
2
O
• Zôn phân hủy CaCO
3
( Zôn thu nhiệt): chiếm 20 ÷ 23% chiều dài của lò.
Khu vực này nhiệt độ tăng dần từ 650 - 1000
o

C, đá vôi bị phân hủy hoàn toàn.
CaCO
3
→ CaO + CO
2
Một phần CaO mới sinh sẽ phản ứng với các oxit SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
do khoáng
sét phân huỷ ra tạo thành các khoáng C
2
F, CA, C
2
S. Quá trình tạo các khoáng này phụ
thuộc vào nhiệt độ và độ mịn của phối liệu.
• Zôn tỏa nhiệt: chiếm 5 ÷ 7% chiều dài của lò.
Khu vực này nhiệt độ tăng dần từ 1000 - 1300
0
C, các phản ứng pha rắn xảy ra
mãnh liệt giữa các oxit CaO, SiO
2
, Al
2

O
3
, Fe
2
O
3
. Lượng CaO tự do giảm xuống, các
khoáng silicat, aluminat, ferit được tạo thành. Các phản ứng này tỏa nhiệt rất mạnh (có
thể đạt 130 kcal/kg clinker). Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc giữa các
cấu tử.
Trong khu vực này có thể chia thành các giai đoạn phản ứng sau:
*Ở 1000
0
C:
CaO + Al
2
O
3
→ CaO.Al
2
O
3
(CA)
2 CaO + SiO
2
→ 2CaO.SiO
2
(C
2
S) (nhỏ)

*Ở 1200
0
C: Các khoáng CaO.Al
2
O
3
tiếp tục bão hòa vôi để tạo thành
5CaO.3Al
2
O
3
rồi 3CaO.Al
2
O
3
. Phản ứng tạo C
2
S tiếp tục đến hoàn thành. Fe
2
O
3
kết
hợp với CaO, Al
2
O
3
để tạo thành 4CaO.Al
2
O
3

.Fe
2
O
3
(C
4
AF) và 2CaO.Fe
2
O
3
.
3(CaO.Al
2
O
3
) + 2CaO → 5CaO.3Al
2
O
3
(C
5
A
3
)
5CaO.3Al
2
O
3
+ 4CaO → 3(3CaO.Al
2

O
3
) (C
3
A)
8
2CaO + Fe
2
O
3
→ 2CaO.Fe
2
O
3
(C
2
F)
4CaO + Al
2
O
3
+ Fe
2
O
3
→ 4CaO.Al
2
O
3
.Fe

2
O
3
(C
4
AF)
*Ở 1300
0
C: Các phản ứng trên tiếp tục xảy ra đến hoàn thành, kết thúc Zôn này
thành phần nguyên liệu nung gồm: C
2
S, C
5
A
3
, C
3
A, C
4
AF, C
2
F, CaO, MgO
- Zôn kết khối: chiếm 10 ÷ 15% chiều dài của lò.
Nhiệt độ khu vực này tăng từ 1300 ÷ 1450
0
C. Khi nhiệt độ của lò đạt 1350
0
C
một phần phối liệu bắt đầu nóng chảy tạo thành pha lỏng, lượng pha lỏng tăng mạnh
(đạt từ 15 ÷ 35%) khi nhiệt độ tăng lên tới 1450

0
C. Thành phần pha lỏng gồm C
3
A,
C
4
AF, CaO, MgO Lúc này C
2
S sẽ hòa tan vào pha lỏng và kết hợp với CaO trong
pha lỏng tạo thành C
3
S. Hàm lượng C
3
S trong clinker phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:
nhiệt độ, độ nhớt, độ đồng đều của phối liệu Việc nung luyện clinker chủ yếu là làm
thế nào để duy trì được lượng C
3
S theo yêu cầu.
• Zôn làm nguội: chiếm 2 ÷ 4% chiều dài của lò.
Nhiệt độ của clinker đầu ra giảm dần đến 800 ÷ 1000
0
C. Một phần pha lỏng
được kết tinh, C
2
S, C
3
A,C
4
AF, MgO, CaO và một lượng nhỏ C
3

S tách ra khỏi pha lỏng
ở dạng tinh thể, một phần pha lỏng đông cứng lại thành pha thuỷ tinh trong clinker.
Sau khi qua thiết bị làm nguội, nhiệt độ của clinker giảm tới nhiệt độ thường.
2.1.3.2. Phương pháp lò đứng
Nguyên tắc hoạt động:
Phối liệu từ xilo chứa được nạp vào lò từ trên xuống. Lò có thể hoạt động liên
tục, hoặc gián đoạn theo chu kỳ nạp và tháo liệu. Dựa vào chiều cao của lò và nhiệt độ
nung (tương tự như lò quay), người ta phân chia lò đứng thành 3 khu vực (Zôn).
Các quá trình hóa lý xảy ra khi nung clinker trong lò đứng:
• Zôn sấy:
Ở khu vực này, nhiệt độ của phối liệu tăng dần đến 1000
0
C, các quá trình hoá
lý xảy ra như sau:
Ở 100
0
C nước lý học trong phối liệu bốc hơi thoát ra ngoài. Nếu nhiệt độ tăng
đột ngột, nước trong viên phối liệu thoát ra quá mạnh sẽ làm vỡ viên phối liệu, có thể
có hiện tượng phun bột, làm tắc lò. Để tránh hiện tượng này, phải tăng nhiệt độ từ từ,
duy trì tầng sấy.
9
Ở 400 - 600
0
C, đất sét bị mất nước hóa học. Ở nhiệt độ thấp, nước sinh ra ở dạng
hơi nên khi nhìn khói lò ta thấy màu trắng. Nếu hơi nước này ở nhiệt độ cao (800 - 900
0
C) sẽ phân hủy thành H
2
và O
2

. Nhìn khói lò chỉ thấy xanh biếc (CO
2
) và không màu.
Như vậy ta nên tránh trường hợp lò đốt nhiệt độ đã lên cao mà cho phối liệu ướt vào thì
dễ bị nổ và không có hơi nước bốc lên dẫn đến lãng phí nhiệt vì ngoài nhiệt cung cấp
cho phối liệu bốc hơi ta còn tốn thêm nhiệt để phân hủy nước thành H
2
và O
2
[1]
• Zôn nung:
Khu vực này có nhiệt độ từ 1000 - 1450
0
C. Để tăng cường quá trình nung
clinker trong lò đứng, người ta thường đưa gió nóng (được lấy từ thiết bị trao đổi nhiệt
của khí thải) hoặc gió giàu oxy vào Zôn nung.
Ở 1000
0
C: đá vôi sẽ bị phân hủy, đất sét cũng bị phân hủy thành các chất mới
sinh có hoạt tính hóa học cao. Al
2
O
3
kết hợp với CaO tạo thành CaO.Al
2
O
3
, một phần
nhỏ SiO
2

kết hợp với CaO tạo thành 2CaO.SiO
2
.
Ở 1200
0
C: CaO.Al
2
O
3
kết hợp với CaO để tạo thành 3CaO.Al
2
O
3
, SiO
2
kết hợp
với CaO để tạo thành hoàn toàn 2CaO.SiO
2
, Fe
2
O
3
kết hợp với CaO và 3CaO.Al
2
O
3
để
tạo thành 4CaO.Al
2
O

3
,Fe
2
O
3
và 2CaO.Fe
2
O
3
Ở 1300
0
C: các phản ứng trên xảy ra đến hoàn toàn
Từ 1300 - 1450
0
C: Một bộ phận các khoáng 3CaO.Al
2
O
3
, 4CaO.Al
2
O
3
. Fe
2
O
3
,
2CaO.Fe
2
O

3
sẽ nóng chảy tạo thành pha lỏng. Từ đó 2CaO.SiO
2
kết hợp với CaO để
tạo thành 3CaO.SiO
2
là khoáng chủ yếu của xi măng Portland .
• Zôn làm nguội
Khu vực này có nhiệt độ từ 1450 – 100
0
C. Sau khi tạo thành các khoáng,
clinker được làm nguội. Nhiệt độ xuống đến 100
0
C hoặc thấp hơn chút ít. Việc làm
nguội cần được tiến hành nhanh, nhất là khi vượt qua nhiệt độ 675
0
C. Đây là nhiệt độ
chuyển thể βC
2
S sang γC
2
S gây ra bột tả.
Tuy nhiên trong quá trình nung clinker, các phản ứng khó có thể xảy ra hoàn
toàn, còn lại một lượng CaO và SiO
2
chưa phản ứng, điều này sẽ ảnh hưởng rất
lớn đến chất lượng xi măng. Nhiệm vụ của quá trình nung là làm thế nào để cho phản
ứng xảy ra hoàn toàn để thu được clinker có chất lượng cao.Trong lò đứng, khu vực
nhiệt được chia theo chiều cao của lò, nhưng bản thân từng viên phối liệu nung trong
lò cũng chia khu vực nhiệt từ ngoài vào trong. Vì vậy khi nung cần phải duy trì đủ thời

10
gian cần thiết ở mỗi khu vực nhiệt, đặc biệt là khu vực nhiệt độ cao. Thời gian vật liệu
lưu trong lò phải tương ứng với kích thước của phối liệu, chiều cao của lò để đảm
bảo clinker chín đều và hoàn toàn [6]
2.1.4. Làm nguội
Clinker được làm nguội và ủ giữ trong vòng 7 ÷ 15 ngày. Trong quá trình ủ,
CaO tự do trong Clinker hút ẩm, nở thể tích gây nứt hạt clinker, tạo thuận lợi cho quá
trình nghiền.
Mục đích: Tăng chất lượng clinker, nâng cao tính dễ nghiền, thu hồi nhiệt dư
của clinker, nâng hiệu suất nhiệt của hệ thống nung, thuận tiện cho việc tồn trữ, vận
hành và nghiền clinker.
2.1.5. Nghiền và trộn phụ gia
Sau khi clinker ra khỏi lò nung sẽ được làm nguội và nghiền cùng với các chất
phụ gia. Người ta sử dụng các loại phụ gia trợ nghiền tăng hiệu suất nghiền, tăng độ
mịn cho xi măng. Đó là các chất như aminaxetat, etylenglycol… không gây ảnh hưởng
xấu đến tính chất của xi măng,với một hàm lượng rất nhỏ có tác dụng giảm năng
lượng hoặc diện tích bề mặt của các hạt rắn được nghiền và của bề mặt vật thể nghiền
(bi nghiền), giúp khắc phục hiện tượng các hạt mịn hút dính vào nhau và dính bết vào
vật thể nghiền làm mất tác dụng nghiền.
Sau khi nghiền, xi măng chưa thể xuất xưởng ngay mà phải qua tồn trữ trung
gian. Tồn trữ xi măng có tác dụng như sau:
+ Khống chế nghiêm ngặt chất lượng xi măng.
+ Cải thiện chất lượng xi măng.
2.2. Quá trình sản xuất xi măng tại Công ty TNHH Luxs
2.2.1. Khái quát về Công ty Luxs
Công ty TNHH Xi măng Luks (Việt Nam) được thành lập vào năm 1992 tại
tỉnh Thừa Thiên Huế và chính thức cung ứng sản phẩm từ 1997 có công suất 2.4 triệu
tấn/năm với công nghệ lò quay nạp liệu khô tiên tiến.
Công ty đã áp dụng và được chứng nhận 3 hệ thống quản lý tiên tiến đó hệ
thống quản lý chất lượng phù hợp với tiêu chuẩn ISO 9001:2008, hệ thống quản lý môi

trường phù hợp tiêu chuẩn ISO 14001:2004, hệ thống quản lý an toàn và sức khỏe
nghề nghiệp phù hợp tiêu chuẩn OHSAS 18001:2007 [5]
11
Sản phẩm của công ty có nhãn hiệu Kim Đỉnh bao gồm các loại xi măng thông
thường như: xi măng MC 25, xi măng PCB 30, xi măng PCB 40 và xi măng có yêu
cầu đặc biệt như PC 40, PC HS dùng cho các công trình lớn, đạt tiêu chuẩn Việt Nam
và tiêu chuẩn Mỹ [3]
Hình 2.3. Các loại xi măng của Công ty TNHH Luxs.
2.2.2. Quy trình nung luyện clinker tại Công ty Luxs
2.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu:
Thành phần chủ yếu là đá vôi, đất sét và lượng nhỏ quặng sắt. Đá vôi chiếm
>80%, được khai thác từ các mỏ, chuyển về bằng xe tải sau đó được trữ trong các silo.
Đất sét chiếm khoảng 2%, được khai thác ở Phú Mỹ rồi chuyển về kho, có thể thay thế
đất sét bằng nham thạch [3]
Hình 2.4. Kho chứa nguyên liệu của nhà máy
12
Gia công sơ bộ nguyên liệu:
Nguyên liệu sau khi được cân theo đơn phối liệu sẽ được đập nhỏ, kích thước
hạt phải nhỏ hơn 25 mm.
Hình 2.5. Máy búa đập gia công sơ bộ đá vôi của nhà máy.
Sau đó phối liệu được đưa vào máy nghiền, độ mịn yêu cầu của phối liệu sau
nghiền là 15-17% (độ mịn là độ sót sàn). Có 2 loại máy nghiền là nghiền bi và nghiền
đứng.
• Nghiền bi: Trong máy nghiền chứa nhiều bi với đường kính nhỏ nhất là 30
mm và lớn nhất là 100 mm, tùy theo yêu cầu về độ mịn của phối liệu. Khi máy nghiền
quay, bi sẽ rơi xuống va đập với phối liệu làm cho phối liệu vỡ ra. Máy nghiền bi có
ưu điểm nổi bậc là chi phí đầu tư thấp và năng suất nghiền cao [3]
Hình 2.6. Máy nghiền bi
13
• Nghiền đứng: Trên mâm nghiền (hay còn gọi là bàn nghiền) sẽ có các con

lăn, khi mâm nghiền quay, phối liệu từ trên rơi xuống sẽ bị nghiền ở phần tiếp xúc
giữa con lăn và mâm nghiền. Phối liệu vừa bị cán vừa bị chà làm cho vỡ nhỏ ra. Máy
nghiền đứng có ưu điểm là diện tích đặt máy nhỏ nhưng nhược điểm là chi phí đâu tư
lớn và năng suất không cao bằng máy nghiền bi [3]
Hình 2.7. Máy nghiền đứng.
Sau khi ra khỏi máy nghiền bi, phối liệu được đưa lên hệ thống xilo khuấy trộn
để đảm bảo độ đồng nhất và điều chỉnh độ ẩm, thành phần hoá học. Sau đó, phối liệu
được chuyển sang hệ thống silo chứa trước khi chuyển sang xilo trao đổi nhiệt và nạp
vào lò nung. Bột phối liệu ở silo trao đổi nhiệt phải đạt độ ẩm W = 0,5 ÷ 1%.
14
Hình 2.8. Tháp trao đổi nhiệt với hệ thống 5 xilo.
2.2.2.2. Quá trình nung clinker trong lò quay khô:
Đây là giai đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng xi măng.
Clinker ở nhà máy xi măng Luks được sản xuất theo phương pháp lò quay khô.
Tức là phối liệu được đưa vào lò nung ở dạng bột mịn trộn đều có độ ẩm dưới 1% (Đối
với phương pháp ướt, phối liệu vào lò nung ở dạng bùn nhão với độ ẩm lên tới 40%) [3]
Lò nung tại nhà máy xi măng Luks là lò quay khô hoạt động liên tục, được cấu
tạo bằng một ống giãn nở nhiệt bằng thép chịu nhiệt. Trong lò sử dụng nhiều loại gạch
chịu lửa khác nhau và bê tông chịu lửa ở các bờ côn đầu vào và đầu ra của lò.
Lò được đặt nghiêng một góc 3
0
trên các bệ đỡ với các con lăn đỡ và được dẫn
động bởi hệ thống vành răng lắp cố định trên vỏ lò và động cơ lò. Hệ thống vành lắp
lỏng trên vỏ lò có tác dụng giúp quá trình quay được dễ dàng hơn.
Hình 2.9. Lò quay tại nhà máy xi măng Luks.
Nhiệt độ của lò nung ảnh hưởng đến chất lượng xi măng. Do cấp nhiệt bằng
than nên nhiệt độ trong lò thường không ổn định, phải dựa vào kinh nghiệm của người
vận hành để biết lò quá nhiệt hay thiếu nhiệt. Nhiệt độ của dòng nhiên liệu bị đốt cháy
có thể lên tới 2000
0

C, nhiệt độ cao nhất của dòng nguyên liệu chuyển hóa thành
clinker là 1450
0
C.
Nguyên liệu trước khi nung được cho qua hệ thống trao đổi nhiệt để sấy sơ bộ,
đưa nhiệt độ lên đến 850
0
C (nhiệt độ đầu vào). Sau khi sấy thì lượng nước có trong
nguyên liệu giảm xuống rất nhiều, tạo điều kiện cho các giai đoạn sau như: nung
clinker, tồn trữ xi măng. Sản phẩm của công đoạn lò nung là clinker, đây là sản phẩm
bán trung gian của xi măng chứa các khoáng như C
3
S, C
2
S, C
3
A, C
4
AS [3]
15
2.2.2.3.Quá trình làm nguội và nghiền clinker với chất phụ gia
Clinker khi mới ra lò rất nóng và được làm nguội bằng quạt công suất lớn để hạ
nhiệt độ xuống còn 200-300
0
C. Sau đó clinker được trộn với thạch cao, phụ gia đầy và
phụ gia hoạt tính (seolit) theo tỷ lệ thích hợp: nhằm tăng sản lượng, giảm chi phí sản
xuất từ đó giảm giá thành sản phẩm nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng của xi
măng. Tiếp theo hỗn hợp được đưa đến hệ thống băng tải chuyển đến máy nghiền bi
(để nghiền nhỏ và tăng độ đồng đều của sản phẩm) [3]
Sau khi nghiền, tùy vào độ mịn của xi măng mà ta có các loại xi măng như sau:

-MC 25: độ mịn <5%
-PCB 30: độ mịn <30%
-PCB 40: độ mịn < 40%
-PC 40: tỷ diện là 3000mm
2
/g
-PC HS: tỷ diện >3000mm
2
/g [3]
Độ mịn quyết định cường độ của xi măng như khả năng chịu nén, lực va đập, độ
bền. Xi măng càng mịn thì chất lượng càng tốt (khi độ mịn của xi măng càng nhỏ thì độ
kết dính của các hạt xi măng sẽ tốt hơn). Vì vậy loại xi măng hay sử dụng nhất là MC
25, PCB 30, PCB 40 còn PC 40 và PC HS thường dùng cho các công trình lớn [3]
Tại nhà máy Luxs, clinker ra lò có hàm lượng Ca tự do thấp nên chỉ cần tiến
hành ủ từ 1- 2 ngày để ổn định chất lượng xi măng và hút hơi ẩm. Lượng CaO cũng
tương đối nhỏ vì đã kết hợp tạo thành khoáng hết. Xi măng không còn CaO, Ca tự do
sẽ giảm hiện tượng nứt nẻ tường hay làm rỉ sắt, thép.
2.2.2.4. Đóng bao
Công ty xi măng Luxs sử dụng máy đóng bao có 6 hoặc 8 vòi, bao xi măng
gồm 3 lớp (do xi măng dễ hút ẩm): lớp giấy, lớp nilon, lớp giấy cứng bên ngoài.
Xi măng từ silô chứa được tháo xen kẽ nhau qua các cửa tháo xuống máng
động, máng động này đổ xuống gầu nâng, vận chuyển lên đổ vào sàng rung rồi đi
xuống két chứa qua van pittông và van cánh khế xuống thùng đóng bao. Tại đây khi
máy đóng bao làm việc khí nén được sục vào bình máy với áp suất đủ để xi măng chảy
vào vòi nạp, nạp vào bao theo một chu trình đã cài đặt sẵn. Sau khi đóng bao, bao xi
măng được đổ xuống băng tải nhám đến dàn con lăn rung làm sạch bao đến thiết bị
16
cân rồi sang thiết bị loại bao chưa đủ trọng lượng. Những bao đủ trọng lượng được
đưa theo băng tải đến nơi xuất hàng [7]
Ngoài ra người ta bố trí thêm những vít tải thu hồi xi măng rơi vãi sau máy

đóng bao. Sau đó bao xi măng được vận chuyển vào kho bảo quản trước khi xuất
xưởng. Trong điều kiện hiện nay với lượng ẩm không khí là tương đối cao nên việc
bảo quản xi măng là rất khó khăn. Ví dụ như trong điều kiện khí hậu nước ta, xi măng
PC 30 sau 2 tháng bảo quản thì cường độ nén đã giảm trung bình 14%, sau 3 tháng
giảm 23% và sau 4 tháng giảm 26%. Như vậy thách thức đặt ra là xi măng sản xuất ra
cần phải được tiêu thụ ngay [6]
2 thangs
Hình 2.10. Đóng bao xi măng.
17
Chuơng 3
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Xi măng được ứng dụng rất rộng rãi do ưu điểm thi công đơn giản, nguyên liệu
tự nhiên, có tính chất cơ học tốt và tuổi thọ cao vì vậy mà đáp ứng được yêu cầu cho
ngành xây dựng…Tuy nhiên cần chú trọng hơn nữa chất lượng cũng như tiêu chí môi
trường của sản phẩm để mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng nói riêng và góp
phần vào phát triển kinh tế nói chung.
Xét về khía cạnh tác động môi trường thì ưu điểm của xi măng loại khô là lớn
nhất, do tải lượng ô nhiễm tính trên một tấn sản phẩm thấp. Chính vì thế mà nhà máy
xi măng Lusk sử dụng công nghệ này. Tuy là loại hình có tải lượng tính cho một đơn
vị sản phẩm thấp nhưng do nhà máy sản xuất liên tục nên lượng thải ra môi trường
tương đối lớn. Vì vậy bên cạnh việc phát triển công nghiệp sản xuất xi măng công ty
cũng cần phải tập trung chú ý đến vấn đề ô nhiễm môi trường.
18
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
[1]. Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng portland và các chất kết dính,
Giáo trình Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
[2]. Võ Đình Lương (2008), Hóa học và Công nghệ sản xuất xi măng, NXB Khoa học
và kỹ thuật.
[3]. Quy trình sản xuất xi măng tại nhà máy Luks do đại diện công ty cung cấp

Tài liệu Internet
[4]. />cac-van-de-moi-truong-10635/
[5]. />[6]. . />xi-mang-365296
[7]. />[8]. />xuat.html
[9]. />phan-xi-mang-hai-van-26470/
19