Thiết kế nhà máy sản xuất xi măng sử dụng lò quay phương pháp khô với công suất 1,4 triệu tấn xi măng PCB 40 năm

Mục lục
Số trang
Mở đầu
3
Phần I :Lợc giới thiệu về xi măng Pooclăng
4
I. Các khái niệm
4
II. Thành phần khoáng hoá của clinker XMP
5
III. Quá trình hoá lý khi nung luyện
9
IV. Các tính chất của XMP
10
V. Quá trình hydrat hoá và đóng rắn
12
Phần II : Lợc giới thiệu tình hình phát triển của ngành công nghiệp xi
măng thế giới và Việt Nam
18
I. Sự phát triển của xi măng và phơng hớng chung của thế giới
18
II. Sự phát triển của xi măng Việt Nam và định hớng của ngành đến năm 2010
Phần III : Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
23
I. Các yêu cầu khi lựa chọn địa điểm
23
II. Giới thiệu về địa điểm xây dựng nhà máy
25
III. Ưu nhợc điểm của địa điểm xây dựng nhà máy xi măng Tam Điệp 27
Phần IV : Tính toán bài phối liệu
31

I. Chọn modun hệ số
31
II. Chọn số nguyên liệu
32
III. Quy về nguyên liệu khi đã nung 100 % và tính lợng tro trong clinker
34
IV. Dựng và giải hệ phơng trình
35
V. Tính kiểm tra
35
VI. Tính thành phần hoá phối liệu, thành phần đóng góp của nguyên liệu trong
phối liệu và tít phối liệu
37
VII. Nhận xét
39
VIII. Tính cờng độ xi măng
40
Phần V : Tính cân bằng vật chất của toàn nhà máy
41
Phần VI : Tính cân bằng vật chất của hệ thống lò
46
I. Tính chọn lò nung
46
II. Tính quá trình cháy nhiên liệu
48
III. Thiết lập cân bằng vật chất lò nung
51
Phần VII : Tính nhiệt lý thuyết tạo clinker và cân bằng nhiệt của hệ thống
lò
56

I. Tính nhiệt lý thuyết tạo clinker
56
1


II. Tính cân bằng nhiệt của hệ thống lò
Phần VIII : Tính và lựa chọn một số thiết bị chính trong dây chuyền sản
xuất
I. Phân xởng lò nung
II. Phân xởng nguyên liệu
III. Phân xởng nghiền và đóng bao
IV. Phân xởng nhiên liệu
V. Thiết lập dây chuyền công nghệ
Kết luận
Tài liệu tham khảo

59
64
64
76
87
94
96
98
99

Mở đầu
Đất nớc ta đang trong thời kỳ đổi mới, từng bớc xoá bỏ lạc hậu nghèo nàn do
vậy Đảng và Chính phủ đã định rõ đờng lối phát triển kinh tế theo hớng Công
nghiệp hoá, Hiện đại hoá vận động theo cơ chế thị trờng. Để tạo tiền đề vững

chắc đa đất nớc tiến lên CNXH trong tơng lai gần, chúng ta phải có cơ sở hạ tầng
và thợng tầng kiến trúc đảm bảo cho các ngành nghề phát triển.
Ngay sau ngày nớc nhà thống nhất, để khôi phục kinh tế, nhiều cơ sở hạ tầng
đợc xây dựng, nhiều công trình hiện đại mọc lên đáp ứng bớc đầu quá trình phát
triển đất nớc. Song song với tiến trình đó, nhu cầu về các chất kết dính phục vụ
xây dựng các công trình nh : thuỷ điện, cầu cống, đờng xá, thuỷ lợi, nhà ởngày
càng tăng. Đến nay, cùng với sự tăng trởng kinh tế mạnh mẽ, tốc độ đô thị hoá
ngày càng lớn đòi hỏi một lợng không nhỏ sản phẩm các chất kết dính, trong đó
có xi măng. Mặc dù sản lợng và chất lợng xi măng đợc cải thiện nhiều trong thời
gian qua nhng vẫn không đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nớc. Để tiến tới cung
cấp đủ lợng xi măng phục vụ cho phát triển kinh tế xã hội, một phần tham gia
2


xuất khẩu nhằm tăng tỷ trọng của ngành thì việc đầu t xây dựng các nhà máy mới
và cải tạo các nhà máy hiện có là cần thiết.
Với nội dung đó, em đợc giao thiết kế nhà máy sản xuất xi măng sử dụng lò
quay phơng pháp khô với công suất 1,4 triệu tấn xi măng PCB 40/ năm(10% phụ
gia đầy, 11% phụ gia khoáng hoạt tính).

Phần I : Lợc giới thiệu về xi măng poóc lăng
I. Các khái niệm :
1. Xi măng Poóc lăng (XMP) :
Là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm clinker XMP và thạch cao
(CaSO4.2H2O) (3 ữ 5%). Ngoài ra có thể có phụ gia công nghệ (phụ gia trợ
nghiền, phụ gia bảo quản).
2. Xi măng Poóc lăng hỗn hợp (PCB) :
Là sản phẩm nghiền mịn của hỗn hợp gồm clinker XMP, thạch cao (3 ữ
5%) và phụ gia hỗn hợp (< 40%).Trong đó, phụ gia đầy(lời) không vợt quá 20%.
Ngoài ra có thể còn có phụ gia công nghệ.

3. Clinker XMP :
Là sản phẩm thu đợc sau khi nung đến kết khối hỗn hợp nguyên liệu chủ
yếu gồm đá vôi và đất sét. Trong sản phẩm này, khoáng chính là các khoáng
silicát canxi có độ bazơ cao.
4. Phụ gia xi măng :
4.1. Phụ gia hỗn hợp : là hỗn hợp của hai loại phụ gia đầy và phụ gia khoáng
hoạt tính.
+ Phụ gia đầy : là chất độn đa vào với mục đích tăng sản lợng xi măng,
giảm giá thành sản phẩm. Nó không tham gia phản ứng trong quá trình đóng rắn
sau này của xi măng.
+ Phụ gia khoáng hoạt tính : là các loại phụ gia đa vào nhằm cải thiện một
hoặc một số tính chất nào đó của xi măng. Phụ gia này tham gia một phần vào
các phản ứng sau này trong quá trình đóng rắn xi măng.
4.2. Phụ gia công nghệ : có tác dụng cải thiện tính chất xi măng nhằm đáp ứng
các yêu cầu sử dụng hoặc có phụ gia tăng cờng quá trình nghiền, vận chuyển,
đóng bao và bảo quản (hàm lợng < 1%).
II. Thành phần khoáng hoá của clinker XMP :
3


II.1. Thành phần hoá :
Các ôxit chính : CaO, SiO2, Fe2O3, Al2O3.
Các ôxit khác : MgO, R2O, Cr2O3, MnO, TiO2, SO3,
Các ôxit chính chiếm 95 ữ 97 %.
1. Ôxit canxi CaO :
+ Hàm lợng trong clinker : 62 ữ 69%.
+ Tham gia tác dụng với các ôxit chính khác tạo khoáng chính trong
clinker XMP (C3S, C2S, C3A, C4AF) .
+ Nếu sau khi hình thành clinker mà CaO vẫn tồn tại ở dạng tự do (không
tạo khoáng với ôxit khác) thì CaO tự do sẽ gây mất ổn định thể tích

của đá xi măng hoặc bê tông do có phản ứng sau :
CaOtd + H2O = Ca(OH)2 + V
+ Nhiều CaO ta thu đợc clinker cho XMP đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt
và kém bền trong môi trờng xâm thực.
2. Ôxit Silic SiO2 :
+ Hàm lợng trong clinker : 17 ữ 26%.
+ Chủ yếu tác dụng với CaO tạo các khoáng Silicat Canxi(C3S, C2S).
+ Nếu trong clinker tồn tại SiO2 tự do sẽ kéo theo CaO tự do tăng.
+ Nếu trong clinker có nhiều SiO2 sẽ cho XMP đóng rắn chậm, toả ít nhiệt,
bền trong môi trờng xâm thực, cờng độ về lâu dài là cao.
3. Ôxit nhôm Al2O3 :
+ Hàm lợng trong clinker : 4 ữ 10%.
+ Chủ yếu tác dụng với Fe2O3 và CaO tạo các khoáng nóng chảy(C 3A,
C4AF).
+ Nếu trong clinker có nhiều ôxit nhôm thì sẽ cho XMP đóng rắn nhanh,
toả nhiều nhiệt, kém bền trong môi trờng xâm thực.
4. Ôxit sắt Fe2O3 :
+ Hàm lợng trong clinker : 0,1 ữ 5%.
+ Tham gia phản ứng với CaO, Al2O3 tạo các khoáng alumo ferit canxi(CF,
C4AF).
+ Nếu trong clinker có nhiều ôxit sắt sẽ làm cho nhiệt độ nung hạ thấp,
cho XMP bền trong môi trờng xâm thực và băng giá. Cờng độ về lâu dài không
cao.
5. Ôxit magiê MgO :
+ Hàm lợng trong clinker : 0 ữ 4%.
4


+ Có mặt trong một số dung dịch rắn hoặc nằm trong pha thuỷ tinh, hoặc ở
dạng ôxit tự do. Tinh thể MgO tự do nguy hiểm hơn CaOtd (tinh thể periclazơ).

6. Ôxit kiềm R2O :
+ Hàm lợng trong clinker : 0,2 ữ 2%. Yêu cầu Na2O + K2O < 1%.
+ Tham gia tạo một số khoáng chứa kiềm hoặc gốc là các khoáng chính
của clinker XMP.
+ Kiềm nhiều trong clinker sẽ cho XMP cờng độ thấp, không ổn định về
mặt thể tích, gây khó khăn trong vận hành lò nhất là lò quay phơng pháp khô có
cyclone trao đổi nhiệt. Ngoài ra xi măng đi từ clinker này gây ăn mòn cốt thép,
loang màu trên các bề mặt trang trí.
7. Ôxit lu huỳnh SO3 :
+ Hàm lợng trong clinker : 0 ữ 1%.
+ Làm giảm số khoáng chính của clinker XMP.
+ Dễ bay hơi trong vùng nhiệt độ cao, sau đó dễ dàng tác dụng với kiềm
tạo hợp chất nóng chảy ở nhiệt độ thấp dẫn đến vận hành lò không ổn
định.
+ Nhiều SO3 làm giảm cờng độ lâu dài của XMP.
II.2. Thành phần khoáng :
Trong clinker có 95 ữ 97 % là 4 khoáng chính. Bốn khoáng đó chia làm 2 nhóm :
+ Khoáng khó nóng chảy : C3S (3CaO.SiO2), C2S (2CaO.SiO2) chiếm 72 ữ
85 %.
+ Khoáng nóng chảy : C3A(3CaO.Al2O3), C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3).
Có 3 ữ 5 % khoáng khác và các ôxit tự do.
Trong clinker có 2 dạng tồn tại : tinh thể và vô định hình (pha thuỷ tinh) :
_Pha tinh thể : C3S, C2S, CaOtd, MgOtd,
_Pha thủy tinh : C3A, C4AF,
1. Khoáng C3S (3CaO.SiO2) :
+ Hàm lợng trong clinker : 40 ữ 60%.
+ Khối lợng riêng : 3,28 (g/cm 3 ).
+ C3S tinh khiết chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm. Trong điều kiện công
nghiệp, C3S tồn tại dới dạng dung dịch rắn (bền trong vùng nhiệt độ thấp) gọi là
Alít với công thức gần đúng : C54S16AM.

+ C3S bền trong vùng nhiệt độ 1250 ữ 1900 0 C. Trên 1900 0 C, C3S nóng
chảy. Dới 1250 0 C, C3S phân huỷ theo phản ứng sau :
5


1250 C
C3S <

C2S + CaO
+ C3S tinh khiết có dạng lục giác đều.
+ C3S là khoáng đóng rắn nhanh, toả nhiều nhiệt khi hydrat hoá, cho XMP
có mác cao nhng không bền trong môi trờng xâm thực.
+ Nhiều C3S , quá trình nung luyện trở nên khó khăn hơn.
2. Khoáng C2S (2CaO.SiO2) :
+ Hàm lợng trong clinker : 25 ữ 32%.
+ C2S tinh khiết chỉ tồn tại trong phòng thí nghiệm. Trong công nghiệp,
C2S tồn tại ở dạng dụng dịch rắn bền gọi là Bêlít.
+ C2S có 4 dạng thù hình :
* Dạng : tồn tại trong vùng nhiệt độ 1425 ữ 2130 0 C. Khối lợng riêng
0

3,04 (g/cm 3 ).
* Dạng , : tồn tại trong vùng nhiệt độ 830 ữ 1425 0 C, nếu t 0 > 1425 0 C
thì chuyển thành dạng . Khối lợng riêng 3,40 (g/cm 3 ).
* Dạng : tồn tại trong vùng nhiệt độ 675 ữ 830 0 C. Khối lợng riêng
3,28 (g/cm 3 ). Tuy nhiên, quá trình chuyển , thành phụ thuộc tốc độ làm
lạnh. Dới 830 0 C, nếu làm lạnh nhanh thì chuyển về dạng , ngợc lại làm lạnh
chậm chuyển về dạng kèm theo tăng thể tích 10% gây tả clinker.
* Dạng : tồn tại trong vùng nhiệt độ < 675 0 C. Khối lợng riêng
2,98 (g/cm 3 ).

Trong 4 dạng thù hình trên, hoạt tính thuỷ lực giảm dần từ xuống .Trong
điều kiện thờng, không có đợc dạng và dạng , , còn dạng hầu nh không có
hoạt tính thuỷ lực.
+ Để có _C2S ở điều kiện thờng, ngời ta chuyển nó vào dung dịch rắn
mà nền là _C2S` hoặc làm lạnh rất nhanh qua vùng 675 0 C.
+ Khoáng C2S đóng rắn chậm tạo sản phẩm đóng rắn bền trong môi trờng
xâm thực, cờng độ về lâu dài cao.
3. Khoáng C3A(3CaO.Al2O3) :
+ Hàm lợng trong clinker : 5 ữ 15%.
+ Khối lợng riêng : 3,04 (g/cm 3 ).
+ Là khoáng chủ yếu trong dãy dung dịch rắn : C 3A, C5A3,C12A8, CA, CA2,
CA6.
6


+ C3A có cấu trúc xốp, phản ứng nhanh với nớc, toả nhiều nhiệt không bền
trong môi trờng xâm thực.
4. Khoáng C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3) :
+ Hàm lợng trong clinker : 10 ữ 18%.
+ Khối lợng riêng : 3,77 (g/cm 3 ).
+ Là khoáng chủ yếu trong dãy các dung dịch rắn các khoáng từ C 6A2F
đến C6AF2.
+ Khoáng C4AF đóng rắn chậm, toả ít nhiệt khi đóng rắn, cho XMP có cờng độ thấp nhng sản phẩm đóng rắn bền trong môi trờng xâm thực, băng giá.
5. Khoáng chứa kiềm :
K2O.23CaO.12SiO2 (KC23S12) 12C2S.
Na2O.8CaO.3Al2O3 (NC8A3) 3C3A.
Việc tạo ra các khoáng này làm giảm đáng kể hàm lợng các khoáng chính.
Chúng sẽ bị phân huỷ khi có mặt CaSO4 trong hệ nung :
Na2O.8CaO.3Al2O3 + CaSO4 = NaSO4 + 9C3A
K2O.23CaO.12SiO2 + CaSO4 = K2SO4 + 12C2S

6. Các ôxit tự do : CaO có thể không nằm trong các khoáng mà nằm ở dạng tự
do.
7. Pha thuỷ tinh :
+ Hàm lợng trong clinker : 4 ữ 10% phụ thuộc tốc độ làm lạnh và thành
phần hoá của phối liệu.
+ Pha thuỷ tinh chủ yếu chứa phức silic ngoài ra còn có ôxit kim loại. Làm
lạnh nhanh có nhiều thành phần hơn làm lạnh chậm .
II.3. Quan hệ giữa thành phần hóa và thành phần khoáng của clinker XMP
CK = 0,7369.C3S + 0,6512.C2S + 0,6227.C3A + 0,4616.C4AF (%)
SK = 0,2631.C3A + 0,3488.C2S (%)
AK = 0,3773.C3A + 0,2098.C4AF (%)
FK = 0,3286.C4AF (%).
C3S = 4,07.CK 7,6.SK 6,72.AK 1,42.FK (%)
C2S = 8,6.SK + 5,07.AK + 1,07.FK 3,07.CK (%)
C3A = 2,65.AK 1,7.FK (%)
C4AF = 3,04.FK (%).
III. Quá trình hoá lý khi nung luyện :
Nhiệt độ
Quá trình
Phản ứng
Tách nớc tự do
H2OL H2Oh
< 100 0 C
7


Bay hơi nớc hấp phụ
H2OL H2Oh
Mất nớc hoá học (phân huỷ AS H AS + 2H
2 2

2
h
Caolinit)
Phân huỷ MêtaCaolinit
AS2 AS + S
600 ữ 900 0 C
Hoặc AS2 A + 2S
0
600 ữ 1000 C Phân huỷ đá vôi, tạo khoáng CaCO3 CaO + CO2
CS, CA
C + S CS
C + F CF
C + A CA
CA + 2C C3A
800 ữ 1300 0 C Tạo khoáng C2S, C3A, C4AF
CS + C C2S
C3A + CF C4AF
0
C2S + Ctd C3S
1250 ữ 1450 C Tạo khoáng C3S
Trong hệ thống lò cũng diễn ra đủ tất cả các quá trình trên :
Tại cyclone tầng 1 : Mất nớc lý học.
Tại cyclone tầng 2,3 : Phân huỷ Caolinit.
Tại cyclone tầng 4,5 : Phân huỷ một phần đá vôi (< 15%).
Phối liệu ở cyclone tầng 4 vào calciner, sau đó vào cyclone tầng 5 rồi đợc đa vào
lò quay. Vật liệu can xi hoá tới 90 ữ 95% trớc khi vào lò. Có một lợng nhỏ
khoáng đã tạo ra trong calciner và cyclone tầng 5. Tại Calciner, 80% đá vôi đợc
phân huỷ, sau đó bột liệu phân huỷ nốt trong lò và xảy ra quá trình tạo khoáng.
Lò quay đợc chia làm 3 khu vực chính :
* Phần đầu lò : tạo khoáng C2S, C3A, C4AF (zôn phản ứng toả nhiệt).

* Phần giữa lò : tạo khoáng C3S (zôn nung).
* Phần cuối lò : zôn làm nguội.
IV. Các tính chất của XMP :
1. Khối lợng thể tích :
Đối với XMP, khối lợng thể tích dạng tơi là 900 ữ 1100 (g/l). Còn ở
dạng chặt, khối lợng thể tích là 1400 ữ 1700 (g/l).
2. Độ mịn :
Xi măng nghiền mịn sẽ ảnh hởng đến lợng nớc tiêu chuẩn, tốc độ ninh kết
và đóng rắn. Đặc biệt xi măng nghiền càng mịn sẽ có khả năng tăng mác của xi
măng. Xi măng nghiền mịn cờng độ phát triển nhanh trong những ngày đầu của
quá trình đóng rắn. Đánh giá độ mịn của xi măng bằng độ sót sàng 008 (< 15%)
100 ữ 400 0 C
400 ữ 750 0 C

hoặc bằng tỷ diện (bề mặt riêng cm 2 /g). Xi măng portland thông thờng có S =
2500 ữ 3000 cm 2 /g.
8


3. Lợng nớc tiêu chuẩn :
Lợng nớc tiêu chuẩn còn gọi là độ nhão tiêu chuẩn, cho vào xi măng tính
theo % trọng lợng xi măng là lợng nớc cần thiết để thực hiện quá trình ban đầu
của sự đóng rắn : quá trình hoà tan, quá trình hydrat hoá các khoáng tạo nên hồ
xi măng, vữa xi măng có độ linh động để tạo khuôn dễ dàng.
Nếu cho quá nhiều nớc thì lợng nớc d sau phản ứng hoá học sẽ giữ lại
trong mẫu vữa xi măng ở các lỗ rỗng làm giảm cờng độ nén xi măng. Khi giải
phóng khuôn mẫu, bảo dỡng ngoài trời, nớc thoát ra dới dạng bốc hơi tạo nên
hiện tợng biến dạng co vật liệu. Vì vậy, lợng nớc tiêu chuẩn nhỏ mà vẫn cho vữa
có độ linh động cao dễ đổ khuôn thì xi măng mác cao, chất lợng tốt.
Lợng nớc tiêu chuẩn đối với XMP khoảng 24 ữ 29%, nó phụ thuộc vào độ

mịn thành phần khoáng, điều kiện môi trờng và phụ gia hoạt tính. Khoáng C 3S và
C3A đòi hỏi lợng nớc tiêu chuẩn cao còn C2S cần lợng nớc tiêu chuẩn ít nhất.
4. Thời gian đông kết :
Quá trình đông kết là đặc tính quan trọng của XMP. Nếu xi măng đông kết
quá nhanh thì việc chuẩn bị vữa hay bê tông phải tạo hình nhanh. Nếu vữa không
kịp dễ sinh ra phế liệu.
Với XMP, tốc độ đông kết bắt đầu không sớm quá 45 phút, kết thúc không
sớm quá 10 giờ. Nó phụ thuộc vào lợng thạch cao có trong xi măng,
thành phần khoáng, điều kiện môi trờng, độ mịn và phụ gia.
5. Độ ổn định thể tích : xác định bằng dụng cụ Le Chatelier với V 10 cm.
Nó phụ thuộc thành phần khoáng và độ mịn của XMP.
6. Cờng độ uốn và nén của XMP :
Ngời ta đánh giá XMP bằng cờng độ chịu nén (KG/ cm 2 ) gọi là mác. Mác
xi măng là cờng độ chịu nén của mẫu vữa 1 xi măng 3 cát tiêu chuẩn sau thời
gian bảo dỡng kể từ ngày tạo mẫu là 28 ngày. Mác xi măng
phụ thuộc vào thành phần khoáng của clinker, điều kiện môi trờng, thời gian
đông kết, độ mịn, đặc biệt mác xi măng còn phụ thuộc vào phơng pháp thử mẫu.
7. Độ giảm mác lúc lu kho :
Xi măng nghiền mịn lu kho lâu mới sử dụng, do ẩm và CO2 không khí xâm
nhập gây ra các phản ứng cacbônat và hydrat hoá làm cho xi măng kéo dài thời
gian đông kết và giảm mác. Trung bùnh độ giảm mác nh sau :
Sau 3 tháng lu kho giảm : 10 ữ 20%.
Sau 6 tháng lu kho giảm : 15 ữ 30%.
9


Sau 12 tháng lu kho giảm : 25 ữ 40%.
8. Tính chịu lửa :
Về lý thuyết thì XMP không chịu lửa vì các hợp chất tạo thành khi đóng
rắn xi măng là những hợp chất hoá học không bền ở nhiệt độ không cao lắm. Cấu

trúc xi măng, bê tông ở 200 0 C , cờng độ giảm 50%. Đến 547 0 C thì xi măng, bê
tông tan ra. Muốn cho bê tông, xi măng chịu lửa đợc ta phải dùng phụ gia nh
Quartz, samôt, đất sét chịu lửa 25 ữ 35%. Bê tông nh vậy có thể chịu tới 1250 0 C
và sử dụng nh vật liệu chịu lửa.
V. Quá trình hyĐrat hoá và đóng rắn :
1. Quá trình hyđrát hoá và đóng rắn của các khoáng :
1.1. Khoáng C3S : đóng rắn phụ thuộc nồng độ CaO trong môi trờng đóng
rắn :
Khi nồng độ CaO < 0,08 g/l :
O
C3S H

3Ca(OH)2 + SiO2.nH2O
Khi nồng độ CaO = 0,08 g/l :
O
C3S H

3CSH(B) + Ca(OH)2
Khi nồng độ CaO = 1,1 g/l :
O
C3S H

C2SH2 + Ca(OH)2
Điều kiện thực tế theo sơ đồ sau :
O
C3S H

C2SH2 + Ca(OH)2
2

2

2

2



CSH(B) + Ca(OH)2
Mức độ hyđát hoá : Sau 1 ngày : 25 ữ 35%
Sau 10 ngày : 55 ữ 65%
Sau 28 ngày : 78 ữ 80%.
Tác dụng hoá học của C 3S luôn tạo ra Ca(OH)2 , đó là nguyên nhân C 3S kém bền
trong môi trờng muối khoáng, nớc và sunphat. Trong môi trờng này bê tông dễ bị
ăn mòn.
1.2. Khoáng C2S :
Khi đóng rắn mà khuấy liên tục cộng d nớc thì C2S cho ta sản phẩm là dung dịch
keo có cờng độ :
C2S + nH2O Ca(OH)2 + SiO2(n-1).H2O
Khi đủ nớc, C2S đóng rắn cho ta CSH(B có cờng độ :
10


C2S + nH2O CSH(B) + Q
Nh vậy, C2S đóng rắn không cho Ca(OH)2 nên C2S bền trong các môi
trờng ăn mòn, muối khoáng.
Mức độ hyđrat hoá : Sau 1 ngày : 5 ữ 10%
Sau 10 ngày : 10 ữ 20%
Sau 5 ữ 6 năm : 100%.
1.3. Khoáng C3A : đóng rắn phụ thuộc nhiệt độ :

* Nhiệt độ < 25 0 C :
C3A + nH2O C4AH12 + C2AH8 : hai khoáng này giả bền, không có cờng độ.
* Nhiệt độ > 25 0 C :
C3A + nH2O C3AH6 : bền
C5A3 + nH2O C3AH6 + Al(OH)3
Trong môi trờng đóng rắn bao giờ cũng có Ca(OH) 2 và H2O, chúng tác dụng với
Al(OH)3 tạo thành C3AH6.
Khoáng C3A phản ứng nhanh với nớc. Sau 1 ngày nó hyđrat hoá đợc 70 ữ 800%.
Việc điều chỉnh thời gian đông kết nhờ thạch cao chính là nhờ thúc đẩy tốc độ
hyđrat hoá của C3A.
1.4. Khoáng C4AF :
C4AF + H2O C4AFH13
t
C4AFH13
C3(A,F)H6 + CH + Fe2O3.nH2O
Khoáng C4AF sau 3 ngày hyđrat hoá đợc 50 ữ 70%.
1.5. Các khoáng chứa kiềm : khi tác dụng với nớc thì kiềm tan vào trong môi
trờng nớc để lại các gốc khoáng . Các gốc khoáng này phản ứng với nớc nh các
khoáng gốc.
1.6. Pha thuỷ tinh và các ôxit tự do :
+ Pha thuỷ tinh gồm CaO, SiO2(7%), Fe2O3, Al2O3,khi tác dụng với nớc
tạo ra Granat : CxAySzHt. Thờng gặp C3(A,F).Sx.(6-2x).H.
+ Các ôxit tự do : khi hyđrat hoá tạo ra các hyđroxit :
CaO + H2O Ca(OH)2 + V
MgO + H2O Mg(OH)2 + V
2. Quá trình hyđrat hoá và đóng rắn khi có mặt phụ gia :
Sau khi đóng rắn, đá xi măng gồm 4 phần :
+ Các tinh thể.
0

11


+ Các gel.
+ Các phần càn lại của đá xi măng cha bị hyđrat hoá hết.
+ Các lỗ xốp.
2.1. Phụ gia hoạt tính bề mặt :
Phụ gia bề mặt bám xung quanh hạt xi măng, bám vào vị trí hoạt tính làm
giảm sức căng bề mặt giữa hai pha lỏng và rắn, làm giảm khả năng keo tụ do đó
thấm ớt tốt hơn, làm tăng tốc độ phản ứng của xi măng với nớc nên ta giảm đợc
hàm lợng khoáng cha hyđrat hoá và giảm đợc độ xốp làm tăng cờng độ xi măng.
Ngoài ra, một số phụ gia hoạt tính bề mặt kéo theo một số vi bọt khí
(chúng làm giảm sự tiếp xúc giữa các hạt xi măng với nhau) làm tăng độ linh
động của vữa xi măng hoặc giảm lợng nớc tự do mà vẫn giữ nguyên độ linh
động.
2.2. Phụ gia khoáng hoạt tính : tác động đến gel và lỗ xốp
Xi măng khi đóng rắn có Ca(OH)2, C2SH2, C3AH6 khi đó phụ gia khoáng
hoạt tính nh : SiO2 hoạt tính, mêtacaolinit hoạt tính, sẽ chuyển :
O
Ca(OH)2 + SiO2 H

CSH(B)
2

O
C2SH2 + SiO2 H

CSH(B)
O
C3AH6 + SiO2 H

C3(A,F)SxH6-2x
2

2

O
Ca(OH)2 + AS2 H

CxAySzHt .
3. Cơ chế điều chỉnh thời gian đông kết của thạch cao :
Giữa hai hạt C3A, CaSO4 tồn tại một građien nồng độ, xung quanh hạt C 3A
2

có nhiều ion alumin( Al 3+ ), xung quanh hạt CaSO4 có nhiều ion sunphat (SO 24 ).
Do quá trình khuếch tán ion alumin tiến đến bề mặt thạch cao, ion sunphat tiến
đến bề mặt C3A. Xung quanh thạch cao nhiều ion sunphat nên tạo thành sản
phẩm cao sunphat C3A.3CaSO4.31H2O. Xung quanh C3A nhiều ion alumin nên
tạo thành sản phẩm mono sunphat C 3A.CaSO4.12H2O. Dạng mono sunphat là các
tinh thể lục giác tạo ra một màng mỏng sít chặt quanh hạt làm kìm hãm quá trình
phản ứng của C3A với nớc. Dạng cao sunphat có tinh thể hình kim tạo nên lớp
màng xốp bao quanh hạt thạch cao. Lớp màng này chỉ hạn chế chứ không ngăn
cản đợc quá trình hoà tan của hạt thạch cao. Do đó, các ion sunphat vẫn tiếp tục
thoát ra và khuếch tán về phía hạt C3A.
Sản phẩm C3A.CaSO4.12H2O trên bề mặt C3A tác dụng với ion sunphat tạo
thành C3A.3CaSO4.31H2O. Lớp màng sít chặt đợc thay thế bằng lớp màng xốp,
quá trình phản ứng giữa C3A và nớc lại tiếp tục. Do tốc độ chuyển ion sunphat tới
12

bề mặt C3A chậm hơn tốc độ ion alumin sang thạch cao nên lớp màng cao
sunphat trên bề mặt hạt C3A lại chuyển thành lớp màng mono sunphat. Quá trình
thụ động và huỷ thụ động luân phiên cho phép kéo dài thời gian đông kết của xi
măng. Quá trình lặp đi lặp lại đến khi một trong hai chất (C 3A hoặc thạch cao)
hết.
Thạch cao nhiều thì nồng độ ion sunphat tăng nên càng khuếch tán sang
C3A nhiều làm cho thời gian tồn tại của mono sunphat ngắn, nhanh hết C 3A. Do
đó, ngoài vai trò điều chỉnh thời gian đông kết, khi đa thạch cao vào còn làm cho
hồ xi măng dẻo hơn.
Thạch cao còn tham gia vào tăng cờng độ sớm của đá xi măng nhờ tạo
C3A.3CaSO4.31H2O có thể tích lớn hơn chèn vào lỗ xốp đồng thời tránh
mất nớc tạo khung cấu trúc ban đầu:
C3AH6 + CaSO4 C3A.3CaSO4.31H2O
4. Quá trình lý học của sự đóng rắn xi măng : thuyết Baicốp
+ Giai đoạn 1 (giai đoạn chuẩn bị) : nớc tiếp xúc với các hạt xi măng thì ngay
tức khắc tham gia phản ứng hoá học với vật chất trên lớp bề mặt của hạt. Những
sản phẩm hoà tan của phản ứng (kiềm, vôi,thạch cao, khoáng clinker không bền
bị phân huỷ) ngay tức khắc chuyển vào dung dịch và những lớp tiếp theo của hạt
xi măng lại tiếp tục phản ứng với nớc. Phản ứng xảy ra liên tục cho tới khi pha
lỏng trở nên bão hoà bởi sản phẩm phản ứng.
+ Giai đoạn 2 (giai đoạn keo hoá hay còn gọi là chu kỳ ninh kết) : trực tiếp tạo
thành sản phẩm phản ứng ở trạng thái rắn không thông qua sự hoà tan trung gian
của vật chất ban đầu. Sản phẩm của phản ứng nằm ở trạng thái rắn không thể tan
đợc trong pha lỏng đã bão hoà vì vậy chúng trực tiếp tách ra thành sản phẩm
dạng vật chất rắn có kích thớc hạt vô cùng nhỏ trạng thái phân tán mịn tạo nên
hệ keo dới dạng các gel. Trong suốt quá trình thứ hai hồ nhão của xi măng giảm
dần tính linh động nhng cha tạo cho hồ xi măng có cờng độ.
+ Giai đoạn 3 (chu kỳ đóng rắn) : những hạt keo dạng gel dần mất nớc, sít chặt
lại tạo nên vữa bắt đầu phát triển cờng độ nhng còn yếu. Từ gel mất nớc trở thành
tâm của những mầm tinh thể vật chất mới bị kết tinh và phát triển kích thớc, lúc

đó tạo cho xi măng có cờng độ phát triển theo thời gian và sự kết tinh toàn khối
vật liệu. Khi vật liệu kết tinh hết, kết thúc quá trình đóng rắn làm cho xi măng
hoá đá có tính bền cao.

13


Phần II: Lợc giới thiệu tình hình phát triển
ngành công nghiệp Xi măng thế giới và Việt
Nam
I. Sự phát triển của xi măng và phơng hớng chung của
thế giới.
Các chất kết dính có một vai trò rất quan trọng. Trên cơ sở các chất kết dính
ngời ta có thể xác định đợc quy mô và tính chất của các công trình xây dựng
trình công nghiệp và dân dụng.
Các chất kết dính đó đã có từ lâu và ngày càng phát triển mạnh mẽ từ thô sơ
đến giờ với nhiều loại chất kết dính đặc biệt, chất lợng cao.Từ John Smeaton
khám phá ra vai trò rất quan trọng của đất sét trong tính chất đóng rắn của vôi
thuỷ, cái mà đợc tạo ra từ hỗn hợp tự nhiên của đá vôi và đất sét đến năm 1843
khi William Aspdin bắt đầu sản xuất xi măng Porland trong xởng của ông ấy ở
Rotherhithe gần Luân Đôn. Từ Wihelm Michaelis đóng vai trò quan trọng khi có
một bớc tiến xa hơn với cuốn sách Hồ thuỷ lực công bố lần đầu tiên năm1868,
đã đa ra chi tiết thành phần tối u của hỗn hợp vật liệu thô đến những chiếc lò
quay đầu tiên đợc vận hành ở Mỹ năm 1895 và ở Đức năm 1896. Sau đó, năm
1929 hệ lò gia nhiệt kiểu ghi đầu tiên đợc giới thiệu ở Đức và hệ lò trao đổi nhiệt
dạng huyền phù năm 1950.
Đầu tiên, xi măng đợc sản xuất chủ yếu bằng phơng pháp bán khô : nguyên
liệu hỗn hợp đợc vê viên trong lò đứng, lò theo phơng pháp ớt hoặc khô chỉ
chiếm một lợng nhỏ. Sản lợng xi măng phơng pháp ớt chiếm 70 ữ 80%. Ngày nay
trên thế giới ngời ta đang sản xuất xi măng với lò quay phơng pháp khô là chủ

14


yếu vì nó có nhiều điểm tốt. Hệ lò quay này với hệ thống can xi hoá sơ bộ
(calciner) và cyclone đạt mức độ can xi hoá tới hơn 90% trớc khi và lò.
Để tiết kiệm nhiên liệu và nhiệt, với sự phát triển của khoa học và công nghệ
thì công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới đã đạt tới mức độ cao, sản lợng tăng,
chất lợng tốt, phong phú về chủng loại. Các nớc đứng đầu về phát triển xi măng
đó là Mỹ, Nhật Bản, Tây Âu
Quốc gia
Sản lợng Xi măng hàng năm (triệu tấn)
Năm 1937 Năm 1950 Năm 1965 Năm 1980 Năm 1985
Mỹ
20,1
38,7
62,5
68,2
70,3
Liên Xô
5,5
10,2
72,4
124,8
129
Nhật Bản
6,1
4,5
32,7
87,4
81,7

Pháp
4,3
7,4
22,6
30,6
23,5
Trong khi đó, ở Đông Nam á, sản lợng của 6 nớc(Thái Lan, Việt Nam,
Indonesia, Philippine, Singapore, Malaysia) năm 1995 là 94 (triệu tấn), năm 1997
là 140 (triệu tấn), năm 1998 là 165 (triệu tấn).
Phơng hớng phát triển của ngành công nghiệp xi măng trên thế giới là: tăng
quy mô, công suất của các nhà máy mới để đạt tới chất lợng cao, máy móc đợc tự
động hoá cao, sử dụng máy tiết kiệm năng lợng, vận hành tốt và đảm bảo tạo ra
môi trờng trong lành, phát triển nhiều loại xi măng mới.
II. Sự phát triển của xi măng Việt Nam và định hớng phát
triển của ngành đến năm 2010.
Ngành công nghiệp xi măng Việt Nam đã tồn tại khoảng 100 năm với sự ra
đời của nhà máy xi măng Hải Phòng năm 1899 trên cơ sở những lò đứng đầu
tiên.
Khoảng 30 năm sau(1926-1936), hệ lò quay đầu tiên sản xuất theo phơng
pháp ớt đợc xây dựng ở đây, thay thế cho hệ lò đứng đã quá cũ. Nhà máy gồm 3
dây chuyền lò quay 2,7 ì 81 m và 3 ì 100 m do hãng FLS cung cấp. Nhiên liệu sử
dụng để đốt là 100% than hỗn hợp. Mức độ cơ giới hoá chỉ khoảng 70%.
Trong những năm 60, nhà máy đợc tiếp tục mở rộng thêm lò quay phơng pháp
ớt thế hệ 2 gồm dây chuyền 3 ì 100 m đợc cung cấp bởi Rumania(thiết kế và cung
cấp thiết bị). Nhiên liệu cũng là 100% than hỗn hợp. Mức độ tự động hoá đạt tới
80-85%.
Sau khi đất nớc thống nhất, Chính phủ đã quyết định xây dựng thêm các nhà
máy công suất lớn, hiện đại để đáp ứng nhu cầu xi măng cho tái thiết đất nớc sau
chiến tranh. Kết quả là 2 nhà máy (công suất trên 1 triệu tấn ở miền Bắc) đợc xây
dựng. Đó là nhà máy xi măng Bỉm Sơn ở Thanh Hoá và Hoàng Thạch ở Hải Hng.

15


Dây chuyền 1 của Hoàng Thạch công suất 1,1 triệu tấn/năm đợc đa vào vận hành
cuối năm 1983. Đây là một nhà máy hiện đại với hệ lò quay phơng pháp khô đầu
tiên ở Việt Nam. Lò dài 89m, đờng kính 5,5 m, hệ thống trao đổi nhiệt 4 tầng
cyclone, 2 nhánh, làm lạnh kiểu hành tinh. Nhiên liệu là 85% than đá và 15%
dầu. Mức độ tự động hoá của dây chuyền đạt tới 95%.
Tại miền Nam, những năm 60 đã có 2 nhà máy sản xuất xi măng theo phơng
pháp ớt. Cho tới năm 1990, một trong số đó đã đợc mở rộng với hệ lò quay phơng
pháp khô hiện đại có L ì D = 4,8 ì 64 m. Nó chỉ có một nhánh 4 tầng, làm lạnh
theo kiểu hành tinh và đợc cung cấp bởi hãng Polysius (Pháp).
Từ năm 1991 đến năm 1995, nhu cầu xi măng cho xây dựng và dân dụng tăng
cao, trung bình 20%/năm. Trong năm 1995, lợng xi măng đã bán là 6,8 (triệu
tấn), năm 1999 là 1,1 (triệu tấn), năm 2002 là 20 (triệu tấn). Để đáp ứng từng bớc
nhu cầu đó và giảm lợng clinker, xi măng phải nhập khẩu, Nhà nớc có chủ trơng
đẩy nhanh tốc độ đầu t, cải tiến, nâng cấp những nhà máy hiện có và xây dựng
các nhà máy mới công suất trên 1,4(triệu tấn/năm), thiết bị hiện đại nhất để theo
kịp công nghệ của thế giới nh Hoàng Mai_Nghệ An (1,4 triệu tấn/năm), Tam
Điệp_Ninh Bình (1,4 triệu tấn/năm), Làng Bang_Quảng Ninh(2,0 triệu tấn/năm),
ChinFon_Hải Phòng(1,4 triệu tấn/năm)Đây là những hệ lò quay phơng pháp
khô năng suất cao, điều khiển tự động, hiệu quả cao, năng lợng tiêu tốn thấp, chỉ
số bảo vệ môi trờng cao.
Theo dự đoán của Nhà nớc, năm 2005 nhu cầu là 29,1(triệu tấn), sản lợng đạt
đợc là 22(triệu tấn) nghĩa là cầu luôn cao hơn cung. Năm 2010, nhu cầu là 4045(triệu tấn) đáp ứng mọi loại xi măng cho xây dựng công nghiệp, nông nghiệp,
giao thông và dân dụng.
Một loạt các nhà máy mới, quy mô lớn do Tổng công ty Xi măng Việt Nam tự
đầu t hoặc liên doanh với các đối tác nớc ngoài đã và đang đợc xây dựng nh :
STT
Tên các dự án

Địa điểm
Công
suất Vốn đầu t
thiết kế (triệu (triệuUSD)
tấn/năm)
1
Hoàng Thạch 2
Hải Hng
1,2
165
2
ChinFon-HP
Tràng Kênh
1,4
288
3
Liên doanh Vân Xá
Huế
0,5
50
4
Liên doanh Sao Mai
Hòn Chông
1,76
280
5
Liên doanh Nghi Sơn
Thanh Hoá
2,27
350

6
Hoàng Mai
Nghệ An
1,4
240
7
Liên doanh Phúc Sơn
Hải Hng
1,8
275
8
Hát Lót
Sơn La
0.6
102
16


9
10

Tam Điệp
Ninh Bình
1,4
252
Bút Sơn 2
Hà Nam
1,4
175
Để có đợc những biến chuyển lớn trên con đờng công nghiệp hoá, hiện đại

hoá, thực hiện những mục tiêu chiến lợc phát triển ngành đến 2010, ngành xi
măng sẽ tập trung ứng dụng tiến bộ mới trong các khâu công nghệ thiết yếu nh :
* Khai thác, quản lý và sử dụng ,nguyên liệu thô trên máy vi tính.
* Sử dụng các loại máy nghiền, hệ thống nghiền mới tiết kiệm điện năng.
* Tiết kiệm nhiệt năng trong nung luyện và làm lạnh clinker.
* Sử dụng các thiết bị phụ trợ tiên tiến, hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng.
* Nghiên cứu sử dụng nguồn phế thải làm phụ gia hoặc nhiên liệu thay thế rẻ tiền
và góp phần bảo vệ môi trờng.
* Sử dụng các thiết bị điện-tự động hoá mới, hiện đại, công suất lớn.
* Sản xuất các chủng loại xi măng mới.
* Phát triển lĩnh vực cơ khí phục vụ sản xuất xi măng.

17


PHần III : Lựa chọn địa điểm xây
dựng nhà máy
I. Các yêu cầu khi lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy xi
măng công suất lớn ( >1 triệu tấn Xm/năm).

I.1. Các yêu cầu chung :
1. Về quy hoạch :
Địa điểm xây dựng nhà máy đợc lựa chọn phải phù hợp với quy hoạch lãnh
thổ, quy hoạch vùng, quy hoạch cụm kinh tế công nghiệp đã đợc các cấp có thẩm
quyền phê duyệt. Tạo điều kiện phát huy tối đa công suất nhà máy và khả năng
hợp tác sản xuất với các nhà máy lân cận.
2. Về điều kiện tổ chức sản xuất :
Địa điểm xây dựng phải gần với các nguồn cung cấp nguyên liệu cho sản xuất
và gần nơi tiêu thụ sản phẩm nhà máy. Gần các nguồn cung năng lợng, nhiên liệu
nh : điện, nớc, hơi, khí nén, than, đầu, nh vậy sẽ hạn chế tối đa các chi phí cho

vận chuyển, hạ giá thành sản phẩm góp phần thúc đẩy sự phát triển của nhà máy.
3. Về điều kiện hạ tầng kỹ thuật :
Địa điểm xây dựng phải đảm bảo đợc sự hoạt động liên tục của nhà máy do
vậy cần chú ý các yếu tố sau :
* Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống giao thông quốc gia bao gồm đờng bộ,
đờng sắt, đờng sông, đờng biển kể cả đờng hàng không.
* Phù hợp và tận dụng tối đa hệ thống mạng lới cung cấp điện, thông tin liên
lạc và các mạng lới kỹ thuật khác.
* Nếu ở địa phơng cha có sẵn các điều kiện hạ tầng kỹ thuật trên thì phải xét
đến khả năng xây dựng nó trớc mắt, cũng nh trong tơng lai.
Nhiều nhà máy riêng khối lợng vận chuyển chiếm tới 40-60% giá thành của sản
phẩm.
4. Về điều kiện xây lắp và vận hành nhà máy : cần lu ý tới các điều kiện sau :

18


* Khả năng nguồn cung cấp vật liệu, vật t xây dựng. Để giảm chi phí giá thành
đầu t xây dựng cơ bản của nhà máy, hạn chế tối đa lợng vận chuyển vật t xây
dựng từ nơi xa đến.
* Khả năng cung ứng nhân công trong quá trình xây dựng nhà máy cũng nh
vận hành nhà máy sau này. Do vậy, trong quá trình thiết kế cần chú ý xác định số
nhân công của nhà máy và khả năng cung cấp nhân công ở địa phơng, ngoài ra
còn tính tới khả năng cung cấp nhân công ở các địa phơng khác trong quá trình
đô thị hoá.

I.2. Các yêu cầu về kỹ thuật xây dựng :
1. Về địa hình :
Khu đất phải có kích thớc và hình dạng thuận lợi cho việc xây dựng trớc mắt
cũng nh việc mở rộng nhà máy trong tơng lai. Kích thớc, hình dạng và quy mô

diện tích của khu đất nếu không hợp lý sẽ gây rất nhiều khó trong quá trình thiết
kế bố trí dây chuyền công nghệ, cũng nh việc bố trí các hạng mục công trình trên
khu đất đó. Do vậy, khu đất đợc lựa chọn cần đợc đáp ứng các yêu cầu sau :
* Khu đất phải cao ráo tránh ngập lụt trong mùa ma lũ, có mực nớc ngầm thấp
tạo điều kiện tốt cho việc thoát nớc thải và nớc mặt dễ dàng.
* Khu đất phải tơng đối phẳng và có độ dốc tự nhiên tốt nhất là i = 0,5-1% để
hạn chế tối đa kinh phí cho việc san lấp mặt bằng (thông thờng chi phí này chiếm
từ 10-15% giá trị công trình).
2. Về địa chất :
Khu đất đợc lựa chọn cần lu ý các yêu cầu sau :
* Không đợc nằm trên các vùng có mỏ khoáng sản hoặc địa chất không ổn
định(nh có hiện tợng động đất, xói mòn hay hiện tợng cát chảy).
* Cờng độ xây dựng khu đất là 1,5-2,5 KG/cm2. Nên xây dựng trên nền đất
sét, sét pha cát, đất đá ong, đất đồi để giảm tối đa chi phí gia cố nền móng của
các hạng mục công trình nhất là các hạng mục có tải trọng bản thân và tải trọng
động lớn.

I.3. Các yêu cầu về môi trơng vệ sinh công nghiệp :
Khi địa điểm xây dựng đợc chọn cần xét đến mối mật thiết giữa khu dân c đô
thị và khu công nghiệp. Điều đó không tránh khỏi là trong quá trình sản xuất các
nhà máy thờng thải ra chất độc hại nh : Khí độc, nớc bẩn, khói bụi, tiếng ồn
Hoặc các yếu tố bất lợi khác nh dễ cháy nổ, ô nhiễm môi trờngĐể hạn chế tối

19


đa ảnh hởng xấu của môi trờng công nghiệp tới khu dân c, các khu vực có di tích
lịch sử và danh thắng của địa phơng cần phải thoả mãn các điều kiện sau :
* Đảm bảo các khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp thích hợp :
Địa điểm xây dựng phải thoả mãn các yêu cầu quy phạm, quy định về mặt bảo

vệ môi trờng vệ sinh công nghiệp. Chú ý khoảng cách bảo vệ vệ sinh công nghiệp
tuyệt đối không đợc xây dựng các công trình công cộng hoặc công viên, phải
trồng cây xanh để hạn chế tác hại của khu công nghiệp gây nên.
* Vị trí xây dựng nhà máy :
Thờng ở cuối hớng gió chủ đạo, nguồn nớc thải của nhà máy đã đợc xử lý
phải ở hạ lu và cách bến dùng nớc của khu dân c tối thiểu > 500 m.
Tóm lại, để lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy hợp lý phải căn cứ vào các
yêu cầu trên. Nhng trong thực tế rất khó khăn khi lựa chọn đợc địa điểm thoả
mãn các yêu cầu trên, do vậy sau khi nghiên cứu cân nhắc, u tiên đến đặc điểm
sản xuất riêng của nhà máy em dự định đặt nhà máy ở xã Quang Sơn-thị xã Tam
Điệp- tỉnh Ninh Bình.
II. Giới thiệu về địa điểm xây dựng nhà máy :
1. Vị trí địa lý :
Nhà máy đợc xây dựng tại khu đất thuộc xã Quang Sơn-thị xã Tam Điệp-tỉnh
Ninh Bình. Cách Hà Nội 120 km về phía Nam. Cách thị xã Ninh Bình 15 km và
cách cảng Ninh Phúc khoảng 20 km về phía Nam. Cách nhà máy xi măng Bỉm
Sơn Thanh Hoá khoảng 10 km về phía Bắc.
2. Nguồn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy :
2.1. Đá vôi :
Mỏ đá vôi Hang Nớc thuộc dãy núi đá vôi Quyền Cây cách nhà máy khoảng
3 km với trữ lợng khoảng 200 triệu tấn. Chất lợng CaO từ 54,5 đến 55,5%, MgO
từ 0,5 đến 1,1%, các tạp chất khác có hại cho sản xuất, thiết bị và môi trờng
chiếm tỷ lệ dới mức cho phép.
2.2. Đất sét :
Mỏ đất sét Quyền Cây thuộc địa phận tỉnh Thanh Hoá cách nhà máy khoảng
5 km trữ lợng khoảng 22 triệu tấn. Chất lợng : SiO 2 từ 65-70%, Al 2 O 3 từ 12 đến
16%, MgO và K 2 O + Na 2 O < 2,7%.
2.3. Quặng sắt và điatômít :

20

Quặng sắt đợc nhập về nhà máy dới dạng thành phẩm có kích thớc yêu cầu
từ các nguồn sau :
* Quặng sắt Thạch Thành -Thanh Hoá : hàm lợng ôxít sắt khoảng 50%, trữ lợng khoảng trên 2 triệu tấn.
* Quặng sắt thứ sinh Tuyên Quang- Thạch Thành -Thanh Hoá : là mỏ có chất
lợng trung bình, trữ lợng trên 1 triệu tấn.
* Quặng sắt từ mỏ Thanh Kỳ- Nh Xuân- Thanh Hoá có hàm lợng ôxít sắt tới
70%, trữ lợng 3-4 triệu tấn.
* Điatômít cũng đợc nhập về nhà máy đủ đáp ứng nhu cầu sản xuất lâu dài của
nhà máy.
2.4. Thạch cao :
Thạch cao mua của Thái Lan hoặc của Lào đợc vận chuyển về nhà máy qua
cảng Ninh Phúc bằng xà lan và vận chuyển về nhà máy bằng ôtô hoặc tàu hoả.
2.5. Các loại phụ gia xi măng :
Đá bazalt Nghĩa Đàn Nghệ An cách nhà máy khoảng 250 km đợc vận
chuyển về nhà máy bằng tàu hoả.
Có thể sử dụng đá vôi đen hoặc đôlômít có cờng độ cao pha vào xi măng.
3. Nguồn cung cấp nhiên liệu :
3.1.Than :
Than altracite từ Quảng Ninh đợc tập kết về cảng Ninh Phúc và vận chuyển
về nhà máy bằng ôtô hoặc tàu hoả.
3.2. Dầu mỡ :
Các loại dầu nhiên liệu và dầu mỡ bôi trơn đợc nhập và vận chuyển về nhà
máy từ cảng Hải Phòng hoặc Ninh Phúc với khối lợng hàng năm khoảng 2000
tấn.
4. Cung cấp điện :
Nguồn điện cung cấp cho nhà máy đợc lấy từ trạm biến áp 220/110 KV
Ninh Khánh-Ninh Bình. Chuyển tải về nhà máy bằng tuyến đờng dây kép 110
KV với cự ly khoảng 20,5 km. Công suất tiêu thụ khoảng 20000 KW. Trong nhà

máy đặt hai trạm biến áp chính 110/6 KV, mỗi máy có dung lợng 30000 KVA.
5. Cung cấp nớc :
Nớc dùng cho sản xuất và sinh hoạt khoảng 4000 m3/ngày. Nguồn nớc đợc
khai thác và đa vào sử dụng tại các mỏ nớc ngầm. Mỏ thứ nhất cách nhà máy
khoảng 800 m, hiện đang đợc khai thác. Công suất đạt khoảng 5300 m3/ngày.
21


Mỏ thứ hai cách nhà máy khoảng 3 km. Lu lợng nớc khai thác có thể đạt tới
10000 m3/ngày.
III. Ưu nhợc điểm của địa điểm xây dựng nhà máy xi măng
Tam Điệp :
1. Ưu điểm :
* Nhà máy đặt ở vị trí rất gần nguồn cung cấp đá vôi, đất sét, phụ gia, nhiên
liệu, điện, nớc. Chúng đều có thể đợc khai thác và vận chuyển về nhà máy một
cách dễ dàng.
_Mỏ đá vôi Hang Nớc cách nhà máy khoảng 3 km với trữ lợng khoảng 200
triệu tấn, chất lợng tốt đảm bảo cho nhà máy hoạt động trên 50 năm.
_Mỏ đất sét Quyền Cây cách nhà máy khoảng 5 km trữ lợng khoảng 22 triệu
tấn đảm bảo cho nhà máy có thể sản xuất đợc xi măng mác cao theo yêu cầu.
_Xỷ pirít do nhà máy Supephotphat Lâm Thao-Phú Thọ cung cấp trữ lợng
lớn, vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả là kinh tế nhất.
_Phụ gia cho xi măng có thể khai thác ngay tại vùng Đồng Giao. Nguồn đá
vôi đen có cờng độ cao khai thác tại đây có thể pha vào xi măng với hàm lợng
khoảng 5-10%. Đá bọt bazalt (Nông Cống hoặc Nghĩa Đàn-Thanh Hoá) chuyển
về nhà máy bằng tàu hoả hoặc ôtô rất thuận tiện. Gần nhà máy cũng có nguồn
quặng Laterit vón kết trữ lợng lớn có thể sử dụng làm phụ gia trợ dung cho nhà
máy.
_Thạch cao nhập từ Đồng Hến-Nam Lào vận chuyển bằng đờng thuỷ qua
cảng Ninh Phúc, vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả.

_Than cám 3 và 4A của Quảng Ninh vận chuyển về cảng sông Ninh Phúc
hoặc Cầu Yên, sau đó vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả hoặc ôtô. Dầu FO
nhập ở nớc ngoài và đợc vận chuyển về nhà máy bằng tàu hoả.
_Nhà máy đợc cung cấp nguồn điện có điện áp 110 KV qua đờng dây nhánh kép
AC-150 với chiều dài khoảng 20,5 km từ trạm biến áp Ninh Khánh 220/110 KV.
_Hai nguồn nớc cung cấp nớc ngầm cách nhà máy 800 m và 3 km.
* Hệ thống giao thông thuận lợi cho vận chuyển nguyên, nhiên vật liệu về và
vận chuyển sản phẩm đi đến các vùng khác nhau vì nhà máy Xi măng Tam Điệp
nằm về phía trái Tây Bắc cách quốc lộ 1A khoảng 1,5 km, cách ga xe lửa Đồng
Giao 0,7 km. Xe lửa qua khu vực này hàng ngày có 10-15 chuyến dôi d (cả tàu
hàng và tàu khách). Phía Nam nhà máy có đờng ôtô nền rộng, lợng xe không
đáng kể. Cách nhà máy 20 km có cảng Ninh Phúc tạo nên thuận lợi đáng kể về
giao thông đờng thuỷ cho nhà máy.
22


* Nhà máy cách trung tâm thị xã Tam Điệp khoảng 4 km nên trong quá trình
xây dựng có thể tận dụng các cơ sở dịch vụ của thị xã nh : khách sạn, bệnh xá,
các cơ sở văn hoá phục vụ cho chuyên gia đồng thời tận dụng đợc lực lợng lao
động tại chỗ nhằm hạn chế tối đa việc xây cất lán trại và các khu dịch vụ tại công
trình xây dựng.
* Địa hình khu vực xây dựng nhà máy tơng đối bằng phẳng, không có nguy
cơ tác động của một số quá trình ngoại sinh khác nh xói mòn, trợt lởLớp phủ
Đệ tứ tơng đối dày, trung bình 10 m thuận lợi cho san lấp mặt bằng. Khả năng
chịu tải ở mức khá 1,5-2,0 KG/cm2.
* Hớng gió thịnh hành trong mùa khô lạnh là gió Đông Bắc, trong mùa hè là
gió Đông Nam không gây ảnh hởng bụi và khí thải từ nhà máy tới các khu vực
thị xã cũng nh các vùng dân c lân cận.
* Nớc ngầm sâu không cản trở việc thi công và đào đắp, không gây ảnh hởng
đến các tính chất cơ lý của đất đá và các vật liệu khác.

* Nhà máy đặt ở vị trí khu đất thuận lợi cho mở rộng dây chuyền 2 sau này vì
diện tích chiếm đất hiện tại của nhà máy là không lớn và khu đất ngay sát hàng
rào tơng đối bằng phẳng lại không có dân c sinh sống.
2. Nhợc điểm :
+ Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trong khu vực có hoạt tính địa chấn cao
(cấp 8 theo thang quốc tế 12 cấp MSK-64). Kèm theo tình trạng nứt nẻ tuy nhỏ
nhng phổ biến đến độ sâu 70 m vẫn cha chấm dứt. Thêm nữa là ở độ sâu khác
nhau còn có hang hốc Cactơ phân bố.Do đó phải tiến hành sử lý nền móng để
đảm bảo an toàn tuyệt đối cho công trình.
+ Nhà máy nằm trong khu vực có đặc điểm khí hậu nhiệt đới gió mùa có mùa
ma kéo dài từ tháng 5 đến tháng 10 thờng nóng và ma rào, hay có bão sẽ ảnh hởng đến hoạt động khai thác nguyên liệu ngoài mỏ.
+ Khó khăn lớn nhất là việc chiếm lĩnh thị trờng tiêu thụ sản phẩm của nhà
máy. Cách 10 km về phía Nam có nhà máy xi măng Bỉm Sơn công suất 2,4 triệu
tấn/năm và cách 50 km về phía Bắc có nhà máy xi măng Bút Sơn công suất 1,4
triệu tấn/năm là các nhà máy gần Tam Điệp nhất đã đi vào sản xuất trong thời
gian dài. Họ đã có thị phần phân phối sản phẩm và cũng đã
chiếm đợc lòng tin của khách hàng bởi chất lợng sản phẩm đã đợc trải nhgiệm.
Thứ đến là việc vân chuyển xi măng vào miền Trung, từ Đà Nẵng đến Bình
Thuận sẽ khó thực hiện bằng đờng sắt và đờng bộ vì rất khó cạnh tranh với các
nhà máy ở phía Nam nh Bỉm Sơn, Nghi Sơn, Hoàng Mai, Vân Xá về giá cớc
23


vận chuyển. Do đó, để cạnh tranh đợc trên thị trờng trong nớc và khu vực, vấn đề
chính đặt ra cho nhà máy Xi măng Tam Điệp phải quan tâm giải quyết đó là chất
lợng xi măng và giá cả cũng nh chính sách tiếp thị của nhà máy sau này.

Phần IV : Tính toán bài phối liệu
I. Chọn moĐun hệ số :
1. Một số ký hiệu, quy ớc :

S = SiO2
M = MgO
C = CaO

K= K2O

CK = chất khác

F = Fe2O3

A = Al2O3

N = Na2O

S = SO3

R = R2 O

MKN = mất khi nung

Nguyên liệu cha nung i : S i0 , Ai0 , F i0 , C i0 = 100%
Nguyên liệu đã nung i

: S ik , A ik , F ik , C ik = 100%

Phối liệu

: S 0 , A 0 , F 0 , C 0 = 100%

Clinker

: S k , A k , F k , C k = 100%
Với i = ( 1 ữ số nguyên liệu).
2. Các modun, hệ số đặc trng cho thành phần clinker :
2.1. Hệ số bão hoà vôi KH :
KH =

C C td 1,65 A 0,35F 0,7 S
2,8( S S td )

Thông thờng KH = 0,82 ữ 0,95 .
2.2. Hệ số bão hoà vôi LSF ;
24


LSF =

100(C C td 0,7 S )
2,8S + 1,18 A + 0,65F

LSF trong giới hạn = 90 ữ 97 .
2.3. Mô đun Silicát :
n = MS =

S
A+ F

Về lý thuyết n = 1 ữ 3 , thực tế n = 2 ữ 2,6 .
2.4. Mô đun Alumin :
p = MA =

A
F

Theo lý thuyết p = 1 ữ 3 , thực tế p = 1 ữ 1,7 .
Để phối liệu vừa đảm bảo thành phần hoá, thành phần khoáng của clinker sau
nung vừa đảm bảo hàm lợng pha lỏng phù hợp cho việc tạo khoáng chính, chọn
LSF = 95, p = 1,55, n = 2,5.
II. Chọn số nguyên liệu :
1. Nguyên liệu :
Nguyên liệu chính để sản xuất clinker XMP là đá vôi và đất sét. Chúng có
thành phần nh sau :
Bảng 1_Thành phần hoá của hai nguyên liệu chính.
Nguyên liệu

S

A

F

Đá vôi
Đất sét

2,66 0,82 0.44
59,92 17,18 5,67

C

M

52,78 0,49
4,20 0,85

R

SO3

CK

MKN

0,07
1,79

0,01
1,11

1,19
0,56

41,59
8,72



100,05
100

Bảng 2_Quy đổi về nguyên liệu khô cha nung 100%.
Nguyên liệu

Đá vôi
Đất sét

Ta có

MS dv

S
A
F
C
M
2,66
0,82
0,44 52,75 0,49
59,92 17,18 5,67 4,20 0,85
2,66
=
= 2,111
0,82 + 0,44

MAdv =

0,82
= 1,864
0,44

MS ds =

59,92

= 2,622
17,18 + 5,67

R
SO3
0,07 0,01
1,79 1,11

CK
1,19
0,56

MKN
41,57
8,72



100
100

25