Thiết kế hệ thống xử lý bụi cho khu vực nghiền xi măng của nhà máy xi măng hà tiên II

MỤC LỤC

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

1


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

MỞ ĐẦU
Để đáp ứng được nhu cầu cuộc sống ngày tăng, con người luôn mong muốn phát
triển nền kinh tế của mình. Công nghiệp sản xuất xi măng (XM) đối với nhiều nước
là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, đặc biệt đối với nước ta là một
nước đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu về xây
dựng cơ bản là rất lớn do đó nhu cầu về xây dựng xi măng cũng tăng theo. Xi măng
là vật liệu thông dụng nhất trong ngành công nghiệp xây dựng vì chúng là chất kết
dính rẻ tiền hơn so với các loại chất kết dính khác. XM đã có mặt trong đời sống của
con người hàng nghìn năm qua và cho đến nay con người vẫn sử dụng nó trong hầu
hết các công trình xây dựng. Theo những dự đoán thì XM vẫn là chất kết dính chủ
lực trong thế kỷ tới.
Bên cạnh những lợi ích to lớn do nền công nghiệp mang lại, nó còn kéo theo
một số vấn đề tiêu cực mà chúng ta cần phải giải quyết. Ô nhiễm môi trường là một
trong những vấn đề lớn mà nước ta cần phải quan tâm sâu sắc bởi nó tác động rất lớn
đến sự phát triển bền vững của đất nước. Do đó ô nhiễm môi trường trong công
nghiệp sản xuất xi măng là một vấn đề cấp bách cần giải quyết, đặc biệt với các nhà
máy xi măng có công nghệ lạc hậu được xây dựng trong thời kỳ trước đây thì trình
trạng ô nhiễm môi trường là rất phổ biến.
Nhiệm vụ thiết kế Đồ án tốt nghiệp của em được giao với đề tài “ Thiết kế hệ
thống xử lý bụi cho khu vực nghiền xi măng của nhà máy xi măng Hà Tiên II”. Đây

là đề tài có tính ứng dụng rất lớn. Mục tiêu của đề tài đặt ra là:
- Đánh giá hiện trạng ô nhiễm bụi tại các nhà máy sản xuất xi măng
- Đề ra phương án khả thi để giải quyết tình trạng ô nhiễm bụi tại khu vực
nghiền xi măng của Nhà máy xi măng Hà Tiên II.

Page 2


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

PHẦN I: TỔNG QUAN
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ SẢN XUẤT XI MĂNG
1.1.

TÓM TẮT SỰ PHÁT TRIỂN NGÀNH SẢN XUẤT XI MĂNG

Quá trình phát triển của xã hội loài người luôn gắn liền với ngành xây dựng.
Trong ngành xây dựng thì công nghiệp sản xuất xi măng đóng vai trò hết sức quan
trọng, nó cung cấp nguyên liệu chủ yếu cho xây dựng và góp phần nâng cao chất
lượng của công trình. Hiện nay trong các công trình xây dựng xi măng luôn là
nguyên vật liệu chủ yếu. Công nghệ sản xuất xi măng pooclang ra đời vào năm 1812,
trải qua nhiều thay đổi lớn lao với sự kiện đáng chú ý nhất là sự xuất hiện của lò
quay vào thế kỷ 19. Việc xuất hiện công nghệ nung luyện bằng lò quay đã thực sự
tạo ra cuộc cách mạng trong mọi công đoạn sản xuất, bắt đầu từ khai thác nguyện
liệu, vận chuyển, bảo quản, đồng nhất đến đóng bao, xuất xưởng. Sản lượng xi măng
trên thế giới hiện nay đã vượt 1,3 tỷ tấn/ năm với rất nhiều chủng loại khác nhau. Xu
hướng phát triển những dây chuyền sản xuất xi măng mới hiện vẫn gắn liền với mô
hình một nhà máy xi măng chỉ có một dây chuyền công xuất lớn. Lý do của xu
hướng này là do chúng tạo được chi phí sản xuất cố định cũng như biến đổi thấp.
Tuy nhiên, việc tăng công suất các dây chuyền sẽ bị khống chế bởi độ tin cậy về

cơ khí. Chính vì vậy, trong tương lai các nhà máy xi măng sẽ chỉ có một dây chuyền
sản xuất với quy mô gần giống nhau và sản lượng đáp ứng nhu cầu xi măng tại địa
phương, xu thế hướng tới là các nhà máy xi măng công suất 1-2 triệu tấn/năm và
được tự động hóa gần như hoàn toàn với số lượng lao động thấp dưới 100 người/ nhà
máy. Trong tương lai có thể nhận thấy xu hướng các nhà máy xi măng sử dụng nhiều
sản phẩm phế thải hơn để giảm nguyên liệu và phụ gia khai thác từ mỏ. Các phế thải
hiện đang được sử dụng rộng rãi là: tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, xỉ hạt, xỉ thép
và thạch cao công nghiệp.
Ngành công nghiệp sản xuất xi măng Việt Nam đã ra đời cách đây hơn 100 năm.
Ngày 25/12/1889 khởi công xây dựng nhà máy xi măng đầu tiên của ngành Xi
măng Việt Nam tại Hải Phòng. Đến nay đã có khoảng 90 Công ty, đơn vị tham gia
trực tiếp sản xuất và phục vụ sản xuất xi măng trong cả nước, trong đó: khoảng 33
thành viên thuộc tổng công ty xi măng Việt Nam, 5 công ty liên doanh, và hơn 50
công ty nhỏ và các trạm nghiền khác.Tuy nhiên sản lượng xi măng sản xuất trong
những năm qua không đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ trong nước
Ngày nay nền công nghiệp xi măng Việt Nam đã bước sang một giai đoạn phát
triển mới. Rất nhiều nhà máy với công suất lớn đã ra đời với công nghệ sản xuất hiện
đại như: xi măng Bỉm sơn, xi măng Hoang thạch và nhiều các nhà máy xi măng lò
đứng ở các tỉnh thành trong cả nước. Trong những năm gân đây, sản lượng xi măng
liên tục tăng, năm 1990 tổng sản lượng xi măng sản xuất được là 2.608.127 tấn, năm
Page 3


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

1995 là 6.000.000 tấn, năm 2000 sản lượng xi măng đạt 20.000.000 tấn. Đến năm
2004 sản lượng xi măng trên toàn quốc đạt 26,219 triệu tấn, Triển vọng tăng trưởng
hàng năm của nhu cầu xi măng trong giai đoạn 2008- 2010 là 11%.Năm 2010, tổng
công suất thiết kế các nhà máy xi măng đạt 63 triệu tấn, năng lực sản xuất 53 triệu
tấn. Năm 2012, tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng đạt 68.5 triệu tấn, năng

lực sản xuất 63 triệu tấn.Năm 2015, tổng công suất đạt 81,56 triệu tấn. Ước tính đến
năm 2016 đạt 84 triệu tấn.
Tuy ngày càng được nâng cao cả về sản lượng và chất lượng, nhưng so với các
nước trên thế giới thì xi măng Việt Nam vẫn chưa đủ năng lực cạnh tranh để chiếm
lĩnh thị trường. Hiện nay, một số cơ sở sản xuất của ta vẫn ở dạng lò đứng lạc hậu
với năng suất thấp, nguyên vật liệu – nhiên liệu sử dụng trong ngành vẫn chủ yếu là
loại truyền thống, được khai thác từ tự nhiên, hệ thống quản lý lạc hậu, vì thế rất tốn
kém nhưng chất lượng lại không cao. Trong khi đó trên thế giới, các nhà máy xi
măng được hiện đại hóa với công suất lớn 1-2 triệu tấn / năm, với tự động hóa cao và
hệ thống quản lý tiên tiến chỉ cần 100 người/ 1 nhà máy.
Mặt khác, các thiết bị cũng được hiện đại hóa như: máy nghiền đứng với năng
suất 500-600 tấn/h, thậm chí 800 tấn/h, các nhà máy trên thế giới hiện đang có xu
hướng sử dụng nhiên liệu rẻ tiền như: than cốc dầu lửa và than cám là những nhiên
liệu khó cháy hơn, và tận dụng các nguyên liệu phế thải để giảm nguyên liệu và phụ
gia khai thác từ mỏ. Các phế thải hiện đang được sử dụng rộng rãi là: tro bay từ các
nhà máy nhiệt điện, xỉ hạt, xỉ thép và thạch cao trong công nghiệp. Chính vì thế
trong tương lai, muốn xi măng tồn tại và phát triển thì vấn đề mở rộng, hiện đại hóa
nâng cao năng suất, áp dụng kỹ thuật tiên tiến, nâng cao hệ thống quản lý chất lượng
là vấn đề sống còn của xi măng Việt Nam.
Hội nhập Quốc tế và toàn cầu hóa là xu hương tất yếu của mọi nền kinh tế trong
đó có Việt Nam. Hiện nay, Việt Nam là thành viên của Hiệp hội các quốc gia Đông
Nam á(ASEAN), là thành viên của diễn đàn hợp tác kinh tế châu á Thái Bình
Dương(APEC), là thành viên của tổ chức thương mại thế giới WTO, đã ký kết hiệp
định thương mại Việt – Mỹ. Hội nhập với khu vực và thế giới với nền kinh tế thị
trương sẽ tạo ra những cơ hội to lớn giúp các doanh nghiệp Việt nam mở rộng thị
trường tiêu thụ sản phẩm, có cơ hội tiếp thu công nghệ và kỹ năng quản lý mới…
Nhưng kèm theo đó là những thách thức mà lớn nhất là về năng lực cạnh tranh và
hiệu quả hoạt động.
1.2.

CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU VÀ PHỤ GIA DÙNG SẢN
XUẤT XI MĂNG

Chất lượng xi măng Póoclăng phụ thuộc vào chất lượng Clinker ( thành phần
khoáng hóa, độ cứng, hoạt tính cường độ), chế độ nghiền… Đối với xi măng
Page 4


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Pooclang hỗn hợp chất lượng phụ gia cũng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng xi
măng.
Chất lượng Clinker quyết định bởi thành phần khoáng hóa, hoạt tính của nguyên
liệu sản xuất và đặc biệt là công nghệ sản xuất.
1.2.1.

Nguyên liệu và phụ gia

Nguyên liệu để sản xuất xi măng gồm có 2 loại chính là đất sét và đá vôi, ngoài
ra còn sử dụng các phụ gia để tăng cường hàm lượng oxyt trong nguyên liệu hoặc
bổ xung tính chất nào đó của xi măng.
a/ Đá vôi
Đá vôi là nguyên liệu cung cấp CaO cho phối liệu sản xuất xi măng. CaCO 3
trong đá vôi tồn tại dưới dạng Canxit. Còn một dạng thù hình khác của CaCO 3 là
aragonit nhưng nó chủ yếu có trong thành phần của đá San hô và các loại thạch nhũ
trong hang động. Đối với chất lượng đá vôi để sản xuất xi măng chúng ta chủ yếu
quan tâm đến độ cứng, độ tinh khiết (mức độ lẫn tạp chất) và đặc biệt là hàm lượng
MgO. Nhiều mỏ đá vôi có lẫn tạp chất Donomit, đây là nguồn chủ yếu đưa MgO vào
Clinker. Với hàm lượng MgO trong Clinker thấp(<4%) khi được làm nguội nhanh
MgO đi vào dung dịch rắn với C4AF, C2S và pha thủy tinh nên không ảnh hưởng đến

độ ổn định của xi măng. Nhưng khi vượt quá giới hạn 5%, MgO dư được thiêu kết
và tồn tại dưới dạng tự do- khoáng Periclaz. Sau khi bê tông đóng rắn MgO mới
phản ứng với nước tạo thành Mg(OH)2 làm trương nở thể tích gây nứt bê tông. Chính
vì vậy trong các tiêu chuẩn đều quy đinh hàm lượng MgO trong Clinker không lớn
hơn 5%. Ở một số nơi để tận dụng nguyên liệu, người ta có thể sản xuất loại Clinker
xi măng Pooclang có hàm lượng MgO cao ( tới 10%), nhưng trong trường hợp này
phải đưa thêm các loại phụ gia ổn định, mục đích đưa MgO vào pha thủy tinh và
dung dịch rắn với các khoáng để hạn chế tác hại của nó, mặt khác điều bắt buộc là xi
măng xuất xưởng phải được thử nghiệm độ ổn định thể tích bằng thiết bị hấp mẫu
trong autoclave, như vậy mới có thế yên tâm cho xi măng xuất xưởng.
Về độ cứng và tạp chất sét trong đá vôi có thể giải quyết dễ dàng hơn bằng cách
lựa chọn thiết bị đập phù hợp, đồng thời điều chỉnh bằng bài toán phối liệu. Nhìn
chung các khó khăn về chất lượng đá vôi đối với các nhà máy xi măng Việt Nam
chưa phải là vấn đề lớn. Tuy nhiên trữ lượng đá vôi cho sản xuất xi măng ở Việt
Nam không phải là vô tận, vấn đề đặt ra trong công tác khai thác là cần phải tiết
kiệm, sử dụng hợp lý không lãng phí, tận dụng tối đa khối lượng đá sau khi nổ mìn
để nâng cao hiệu quả khai thác.
Trong quá trình phản ứng tạo khoáng, ở nhiệt độ 800-900 oC CaCO3 trong đá vôi
phân hủy thành CaO và CO2 , sau đó cùng với nhiệt độ tăng lên CaO tiếp tục phản
ứng với Al2O3, Fe2O3 và SiO2 để tạo thành C3A, C4AF, C2S và C3S. Nhìn chung đá
Page 5


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

vôi ảnh hưởng không nhiều đến hoạt tính của phối liệu, trừ khi các tạp chất có hại
nằm ngoài giới hạn cho phép.
b/ Đất sét và các nguyên liệu khác
Nguyên liệu đất sét cung cấp cho các nhà máy xi măng Việt Nam nhiều chủng
loại:

Đất sét ruộng khai thác xuống sâu như ở : công ty xi măng Hà Tiên 2 và Sao
Mai.
Đất sét bồi phù sa: công ty xi măng Hải Phòng
Đất sét bồi dưới dạng đá sét: có phần lớn ở các công ty xi măng Hoàng Thạch,
Bút Sơn, Bỉm Sơn, Tam Điệp, Hoàng Mai và Chinfon.
Nguyên liệu đất sét chủ yếu cung cấp oxit SiO 2, sau đó đến Al2O3, Fe2O3 cho
phối liệu xi măng. Trong khi đá vôi ít ảnh hưởng đến hoạt tính của phối liệu thì
nguyên liệu đất sét lại có tính quyết định đến hoạt tính của phối liệu. Với các giá trị
hệ số chế tạo nằm trong vùng xi măng Pooclăng thông dụng, phối liệu dễ nung hoặc
khó nung chủ yếu phụ thuộc vào bản chất đất sét. Bản chất và hoạt tính của đất sét
lại phụ thuộc vào dạng của SiO2 tồn tại trong nguyên liệu đất sét.
Dạng SiO2 trong đất sét bao gồm 3 dạng chính : SiO 2 nằm trong hợp
chất( Caolinit Al2O3.2SiO2.2H2O, Muscovit K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O… ), SiO2 tự do
α
dưới dạng - thạch anh ẩn tinh và vi tinh, cuối cùng là SiO 2 tự do dưới dạng tinh thể
lớn (cát). Trong quá trình nâng nhiệt trong lò nung, các hợp chất của đất sét mất
nước tạo thành dạng giả bền có hoạt tính cao dễ phản ứng với CaO tạo thành các
khoáng Clinker. Silic dạng tinh thể hoàn chỉnh như cát thạch anh cho dù có được
nghiền mịn cũng khó phản ứng nhất. Điều đó giải thích tại sao khi dùng loại đất sét
bồi lẫn nhiều cát phối liệu rất khó nung.
Kiềm là thành phần có hại cho Clinker và xi măng. Xi măng có hàm lượng kiềm
cao khi gặp phối liệu có chứa SiO2 hoạt tính như các loại đá phun trào (Bazan,
gabro…) xảy ra phản ứng kiềm- cốt liệu gây trương nở thể tích làm nứt bê tông.
Kiềm đưa vào Clinker chủ yếu từ đất sét. Đá sét có nguồn gốc phong hóa chưa triệt
để từ các sản phẩm phun trào núi lửa hoặc đất sét trong vùng nhiễm mặn thường có
kiềm cao. Nhìn chung các mỏ sét trầm tích có hàm lượng kiềm thấp. Trong công
nghệ sản xuất nếu không có hệ thống tách kiềm, kiềm bay hơi và phần lớn hồi lưu,
đọng lại trong Clinker, do vậy chỉ tiêu về hàm lượng kiềm trong đất sét là điều đáng
quan tâm, khi khảo sát và phân tích phục vụ sản xuất cần chụ ý đến vấn đề này.
Về hàm lượng SiO2 các công ty phải bổ sung nguồn thiếu hụt bằng đá phiến

silic( xi măng Hải phòng, Bỉm sơn ), hoặc cát ( xi măng Hà Tiên 2, Nghi Sơn). SiO 2
Page 6


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

trong đá phiến silic tồn tại chủ yếu dưới dạng - thạch anh ẩn tinh và vi tinh, có lẫn
SiO2 vô định hình ( keo Opal ) có hoạt tính phản ứng cao trong khi cát chủ yếu chứa
- thạch anh dạng tinh thể hoàn chỉnh khó phản ứng hơn nên cần phải nghiền càng
mịn càng tốt.
Thành phần Bôxit gồm Hydragilit Al(OH)3, Diaspore HAlO2 và Boehmit
AlO(OH)3. Khi nâng nhiệt độ chúng mất nước kết tinh tạo thành dạng Al 2O3 hoạt
tính dễ phản ứng nên là nguyên liệu bổ sung Al2O3 khá tốt cho phối liệu xi măng.
Sau đá vôi và đất sét, ở tất cả các nhà máy hiện nay đều phải dùng nguyên liệu
thứ 3 bổ sung cho sự thiếu hụt Fe2O3 đó là xỉ pirit hoặc quặng sắt.
c/ Các loại phụ gia sử dụng trong sản xuất xi măng
Xi măng sản xuất tại nước ta hiện nay thường chứa 18-22% phụ gia nên bên
cạnh chất lượng Clinker thì chất lượng phụ gia cũng đóng vai trò rất quan trọng
trong việc tạo nên chất lượng của xi măng.
Một số loại phụ gia được sử dụng để điều chỉnh thành phần hóa học của phối
liệu khi thành phần hóa học của phối liệu không đủ tiêu chuẩn quy định. Tùy theo sự
thiếu hụt các oxyt mà sử dụng các phụ gia khác nhau.
- Phụ gia điều chỉnh modul aluminat thường sử dụng là các phụ gia cao silic như
cát mịn, đất đá. Phụ gia cao nhôm như quặng bôxít, cao lanh,…Phụ gia cao sắt như
xỉ pirit Lâm thao, quặng sắt Thái nguyên…
- Phụ gia khoáng hóa thường được sử dụng trong nhà máy xi măng lò đứng
nhằm làm giảm nhiệt độ phân hủy nguyên liệu ban đầu thành các oxyt có hoạt tính c
ao. Loại phụ gia thường được sử dụng phổ biến hiện nay là hợp chất của florua như:
CaF2 tinh khiết, khoáng thiên nhiên, đá bazan, các phế thải công nghiệp …
- Thạch cao thường dùng làm phụ gia điều chỉnh thời gian đông kết cho xi

măng, hàm lượng thạch cao tùy thuộc vào yêu cầu tính chất của sản phẩm.
Ngoài ra nhiều loại phụ gia khác nữa được sử dụng để sản xuất các loại xi măng
khác nhau. Hoạt tính Puzolan của phụ gia chỉ được biểu hiện sau thời gian dài đóng
rắn, thông thường ở tuổi 6 tháng trở lên. Ở tuổi 28 ngày bất cứ loại phụ gia nào khi
tăng tỷ lệ cũng có tác dụng làm suy giảm cường độ so với xi măng gốc. Để giảm giá
thành sản phẩm cần nghiên cứu sử dụng các loại phụ gia gần nhà máy càng tốt.
Muốn tăng được tỷ lệ phụ gia so với hiện nay nhất thiết phải nâng cao chất lượng
Clinker, đặc biệt là hoạt tính cường độ. Muốn đạt được điều này cần phải tiếp tục
nghiên cứu, áp dụng các kỹ thuật tiên tiến.

Page 7


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

1.2.2.
Nhiên liệu dùng trong công nghiệp sản xuất xi
măng
Chất lượng nhiên liệu ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình nung Clinker trong sản
xuất xi măng, vì vậy phải lựa chọn nhiên liệu đảm bảo đáp ứng được nhu cầu nung
luyện Clinker.
Nhiên liệu trong các nhà máy xi măng dùng để:

- Vận hành lò nung: đối với phương pháp khô là 83%, phương pháp ướt là 96%
- Sấy nguyên liệu: đối với phương pháp khô là 11%, phương pháp ướt là 1%
Trong công nghiệp sản xuất xi măng ở nước ta hiện nay vẫn chỉ sử dụng các
nhiên liệu truyền thống là than, dầu mỏ và khí thiên nhiên.

-

Than chứa khoảng 60-90% là cacbon, còn lại là hydro, oxy, nito… có nhiệt
lượng riêng là 5300-7400kcal/kg. Khi than cháy thì để lại một lượng tro
chiếm khoảng 10-30%, do thành phần của tro than gần giống với đất sét đã
nung do đó nó cũng được coi là một cấu tử trong nguyên liệu và cần khống
chế theo đúng tỷ lệ. Khi sử dụng than làm nhiên liệu thì cần phải sấy và
nghiền nhỏ rồi phun vào lò( đối với lò quay ), nghiền cùng phối liệu ( đối với
lò đứng ).

Bảng1.1. Đặc trưng của các loại than dùng nung cliker
Loại than
Na dương

Độ tro A(%)
< 36

Chất bốc V (%)
≤

QH (Kcal/kg)
4200

30
Fin A
7,5
8
7852
Cám 3
<15
6-8
>6740

Cám 4A
15 - 20
6-8
5360
Dầu là một loại nhiên liệu có nhiệt lượng cao, không có tro chứa 85-90%
cacbon, 5-10% hydro. Tuy nhiên muốn sử dụng dầu làm nhiên liệu bắt buộc phải có
thiết bị đốt, hầm sấy và bộ lọc dầu, do đó mà ở Việt Nam ít sử dụng loại nhiên liệu
này.
Khí thiên nhiên chứa thành phần chính là khí Metan và Etan. Ưu điểm của loại
nhiên liệu này là không có tro và thiết bị đốt thì đơn giản hơn nhiều so với thiết bị
đốt dầu. Tuy nhiên ở nước ta do việc khai thác khí thiên nhiên còn gặp nhiều khó
khăn nên nhiên liệu loại này ít được sử dụng.
Ngày nay trên thế giới xuất hiện xu hướng thay thế ngày càng nhiều các loại
nhiên liệu truyền thống bằng các nhiên liệu phế thải như: lốp cao su, dầu thải, đá xít,
Page 8


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

các dung môi và chất dẻo. Việc này đem lại hiệu quả kinh tế rất cao vì vừa giảm
được giá thành sản phẩm lại giảm được độc hại cho môi trường.
1.2.3.

Thành phần khoáng hóa của Clinker và xi măng

Clinker và xi măng Poóclang là sản phẩm đa khoáng. Bốn thành phần chính của
clinker là: C3S, C2S, C3A và C4AF, trong thực tế không bao giờ tồn tại các khoáng
tinh khiết, chúng luôn bị thay thế đồng hình bởi các oxyt có mặt trong phối liệu nung
luyện nên được gọi là alit, belit, xelit1 và xelet2. Choán lấp giữa các khe hở của pha
kết tinh là pha thủy tinh. Hàm lượng pha thủy tinh trong clinker phụ thuộc vào tốc độ

làm nguội của clinker, khi làm nguội đột ngột lượng pha thủy tinh lên tới 22-24%.
Nhưng nếu làm nguội từ từ nó chỉ chiếm khoảng 3% vì có đủ thời gian cho khoáng
kết tinh, tinh thể khoáng có kích thước lớn hoàn chỉnh.
Về tốc độ thủy hóa, C3A có tốc độ phản ứng với nước nhanh nhất, kế tiếp là C 3S,
sau đến C4AF và C2S có tốc độ thủy hóa thấp nhất. Về cường độ chịu nén của các
đơn khoáng tinh khiết, nếu lấy mốc tuổi 28 ngày thì C3S có cường độ cao nhất ( 46,6
MPa ), sau đó đến C 4AF (38,4 MPa), C3A (12,4 MPa), C2S (4,2MPa). Sau thời gian
dài cường độ của C2S mới đuổi gần kịp C3S. Trong clinker xi măng do có sự đồng
hình gây khuyết tật mạng cộng thêm có sự ảnh hưởng tương hộ của các khoáng trong
quá trình hydrat hoasneen khi có cùng thành phần các khoáng, clinker xi măng
pooclang có hoạt tính cường độ cao hơn nhiều so với các hỗn hợp cơ học của các
khoáng tinh khiết.
Ở nhiệt độ thường C3S và C2S phản ứng với nước tạo pha hydro silicat gần vô
định hình C-S-H và thải ra một lượng đáng kể Ca(OH) 2. Khi có mặt thạch cao C3A
phản ứng với nước tạo thành ettringit C3A.3CaSO4.12H2O
Xi măng có hàm lượng C3S càng cao thì cường độ của đá xi măng càng lớn. Về
vai trò của C3A và C4AF, do có tốc độ hydrat hóa cao, trong giai đoạn đầu đóng rắn
sớm hình thành các tinh thể ettringit hình kim đan xen nhau, bởi vậy C 3A và C4AF
góp phần nâng cao cường độ ban đầu của xi măng.
1.2.3.1. Quy trình công nghệ sản xuất xi măng công nghiệp
Hiện nay ở nước ta áp dụng 3 loại dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng chính
là:
- Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng ( phương pháp bán khô )
- Công nghệ sản xuất xi măng lò quay phương pháp ướt
- Công nghệ sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô

Page 9


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Mỗi loại công nghệ đều mang các đặc điểm khác nhau từ đó mà mang các ưu
nhược điểm riêng. Nhưng nói chung về cơ bản 3 loại công nghệ trên đều có các bước
thực hiện tương đối giống nhau.
1.2.3.2. Quá trình gia công nguyên, nhiên liệu
Các phối liệu đá vôi, đất sét, thạch cao, các loại phụ gia, than…
Được gia công sơ bộ đến kích thước và độ ẩm yêu cầu sau đó được định lượng
và nghiền mịn thành phối liệu.
Đối với công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô và bán khô : Phối
liệu đưa vào nghiền không chỉ có :đá vôi , đất sét, phụ gia điều chỉnh mà nhiên liệu
than cũng được nghiền mịn và phun vào lò trong quá trình nung.
Đối với công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt thì bột phối liệu được
trộn với nước và nghiền trong máy nghiền bi ướt.
1.2.3.3. Quá trình nung ủ Clinker
Công đoạn nung Clinker là công đoạn rất quan trọng và quyết định đến chất
lượng sản phẩm.
Phối liệu sau khi đã được nghiền mịn được đưa vào nung trong lò nung. Đối với
lò quay phương pháp ướt thì bột liệu đi vào lò ở dạng bùn, với phương pháp khô thì
bột liệu sau khi nghiền được đi qua hệ thống xyclon trao đổi nhiệt nhằm gia nhiệt
phối liệu trước khi vào lò nhiệt độ phối liệu lúc này lên tới 700 0C như vậy phối liệu
trước khi vào lò ở dạng bột khô và được nung trong lò quay với nhiệt độ khoảng
1350 – 14500C. Sau khi nung xong Clinker được làm nguội nhanh bằng nước và
không khí sau đó vận chuyển vào silô chứa. Với hệ thống lò nung clinker theo
phương pháp bán khô sử dụng lò đứng hoặc lò quay thì phối liệu trước khi nạp vào
lò được trộn đến độ ẩm 12 – 14% và được vê thành viên có kích thước 8 – 12mm sau
đó mới đưa đi nung.
Quá trình nung phối liệu trong lò dưới tác dụng của nhiệt độ cao các cấu tử
trong phối liệu sẽ phản ứng với nhau tạo thành các khoáng chính có trong thành phần
clinker xi măng đó là: 3CaO.Al 2O3 ( C3A ), 2CaO.SiO2 ( C2S ), 3CaO.SiO2 ( C3S ) và
4CaO.Al2O3.Fe2O3 ( C4AF ). Để tăng nhanh quá trình nung clinker các biện pháp có

hiệu quả hay được dùng như: Dùng chất khoáng hoá, giảm độ ẩm của bùn pát, hồi
lưu bụi trở lại lò quay, dùng thiết bị làm lạnh, tăng tốc độ quay của lò nung, sử dụng
thiết bị đốt nhiên liệu hiện đại cháy hoàn toàn cho nhiệt lượng tối đa.
Sau khi qua giai đoạn làm lạnh, nhiệt độ clinker trong khoảng 50 – 150 0C
clinker được ủ trong kho hoặc silo chứa trong khoảng 10 – 15 ngày để CaO tự do
còn lại trong clinker phản ứng với nước trong không khí tạo thành Ca(OH) 2 nở thể
Page 10


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

tích làm cho clinker dễ nghiền và xi măng không nở nữa, như vậy sẽ làm tăng chất
lượng của xi măng.
1.2.3.4.

Quá trình nghiền và đóng bao xi măng

Clinker được phối trộn với các loại phụ gia xi măng như đá bazan, đá vôi, thạch
cao...theo công thức phối trộn tuỳ thuộc vào yêu cầu và tính chất của xi măng mà
công thức phối trộn sẽ khác nhau. Thông thường pha thêm 3 – 4% thạch cao để điều
chỉnh thời gian đông kết và khoản 15 – 20% phụ gia khác để tăng sản lượng và cải
thiện tính chất của xi măng. Độ nghiền mịn thường đạt 12% lượng còn lại trên sàng
0,08mm hoặc bề mặt riêng 2900 – 3200cm2 /g rồi qua thiết bị phân ly, phần chưa đạt
độ mịn cho quay lại vào máy nghiền. Sau khi nghiền xong xi măng được gầu tải đưa
vào các silo chứa và được đảo trộn để đồng nhất tránh hiện tượng vón cục. Xi măng
sau đó được đóng bao ( thông thường bao có trọng lượng 50kg ) rồi được các xe
chuyên chở đi tiêu thụ.
Dây chuyền công nghệ
Nhà máy xi măng được sản xuất theo phương pháp khô với các thiết bị công
nghệ, thiết bị điều khiển thuộc thế hệ mới, tiên tiến trên thế giới. Mức độ cơ giới hoá

và tự động hoá cao, định mức tiêu hao nguyên nhiên vật liệu thấp. Việc vận hành
thiết bị được thực hiện tại phòng điều khiển trung tâm và một số trung tâm cục.
a.

Page 11


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô:
Đá vôi
Đất sét
Pirit
Sét cao silic
Máy ép

Máy ép

Máy ép

Kho đồng nhất sơ bộ

Két vôi

Két sét

Máy ép

Kho chứa phụ gia

Két pirit

Máy sầy nghiền

Silo đồng nhất

HT Xiclon trao đổi nhiệt

Két cao silic

Than
Đồng nhất

Máy sấy nghiền

Phụ gia đầyPhụ gia xỉ than Thạch anh
Lò quay
Máy ép

Máy ép

Máy ép
Máy nghiền liệu

Máy ép

Máy ép

Máy ép

Silo chứa trung gian

Silo xi măng
Đóng bao

Page 12

Két chứa


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

* Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ
Đá vôi được khai thác tại mỏ và được vận chuyển về phễu tiếp liệu. Nhờ băng
tải xích đá vôi được vận chuyển vào máy đập búa một trục có va đập phản hồi để đập
đá vôi đến kích thước ≤ 25 mm.
Đất sét được khai thác tại mỏ vận chuyển về phễu tiếp liệu. Nhờ băng tải xích,
đất sét chuyển vào máy đập búa hai trục, và máy cán trục để đập đá sét .Đá vôi, đá
sét sau khi đập đến kích thước theo yêu cầu, được vận chuyển vào kho đồng nhất sơ
bộ. Kho đồng nhất sơ bộ thực hiện việc đồng nhất riêng rẽ từng cấu tử, đồng nhất
kiểu đống tròn.
Quặng sắt, sét cao silic (cát non) được đưa vào kho chứa sau đó được hệ thống
băng tải cao su đưa đến silô chứa.
Từ kho đồng nhất sơ bộ đá vôi và đá sét được cào xích cào vào máng liệu, liệu
được đổ vào băng tải qua hệ thống cân định lượng theo tỷ lệ bài phối liệu. Đồng thời
quặng sắt, sét cao silic cũng được tháo xuống băng tải qua hệ thống cân định lượng.
Sau đó cả 4 cấu tử được băng tải vận chuyển đến máy nghiền đứng trên đường đi
phối liệu đi qua máy dò sắt và dò kim loại để loại bỏ các cấu tử cứng khó nghiền.
Máy nghiền liệu là máy sấy nghiền liên hợp kiểu con lăn trục đứng, làm việc
theo chu trình kín, có hệ thống phân ly khí động hiệu suất cao. Độ ẩm của vật liệu ra

khỏi máy sấy nghiền liên hợp ≤ 1%. Để xác định lượng liệu có trong máy sấy nghiền
này có đầy hay không, máy có thiết bị đo độ dung của máy.
Bột liệu ra khỏi máy nghiền vào xyclôn lắng, khí thải thải ra ngoài qua hệ thống
lọc bụi điện, thải ra ngoài qua ống khói của nhà máy, còn bột liệu sau xyclôn lắng hệ
thống gầu nâng, máng khí động đổ vào đỉnh silô đồng nhất liên tục bột liệu. Đáy silô
có hệ thống khí nén thổi qua các cửaMáy
ở đáy
silô để
đồng nhất phối liệu và tạo sự linh
nghiền
xi măng
động cho phối liệu để tháo dễ dàng.
Bột liệu sau khi đã được đồng nhất đạt yêu cầu được tháo khỏi silô xuống két
chứa tại két chứa có cân định lượng, liệu được cân định lượng rồi chảy vào vít tải
chuyển tới gầu nâng đổ vào cân định lượng, đổ vào máng khí động rồi đổ vào két
gian,
từ két
gian này liệu được cấp vào van quay rồi qua phễu tán liệu đổ
Hình trung
1.1.Dây
chuyền
sảntrung
xuất xi
vào hệ thống xyclôn trao đổi nhiệt. Trong hệ xyclôn trao đổi nhiệt bột liệu đi từ trên
măngxuống,
lò quaykhí
phương
nóngpháp
đi từkhô
dưới lên, do có sự chênh lệch nhiệt độ giữa khí thải và bột liệu

nên có sự trao đổi nhiệt khí thải lạnh đi còn bột liệu tăng lên, sau khi liệu vào
canxinơ và vào lò, bột liệu đã được decacbonat 95%.
Clinker sau khi ra khỏi lò quay sẽ được làm lạnh bằng máy làm lạnh kiểu ghi
sau khi Clinke ra khỏi máy làm lạnh những hạt có kích thước lớn hơn 25 mm sẽ
Page 13


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

được đập nhỏ đến kích thước ≤ 25 mm rồi được băng tải xích đưa vào silô ủ chứa
Clinker trước khi vào máy nghiền XM.
Khí thải từ hệ lò qua hệ thống quạt hút, một phần khí nóng vào máy sấy nghiền
liệu liên hợp, phần khí dư sẽ đi qua tháp làm lạnh vào máy lọc điện, thải ra ngoài qua
ống khói.
Nhiên liệu sử dụng cho hệ thống lò nung là than cám từ kho chứa được băng
xích cào đưa vào két chứa và đổ vào phễu tiếp liệu qua cân định lượng vào máy sấy
nghiền than liên hợp kiểu con lăn trục đứng có hệ thống phân ly hiệu suất cao, có vòi
phun nước để làm mát khí thải và tạo cho than có độ sít vào nhau tạo điều kiện cho
quá trình nghiền. Tác nhân sấy là khí thải của máy làm lạnh. Than mịn sau khi sấy
nghiền có độ ẩm ≤1%, lượng sót sàng N009 ≤ 5% được đưa vào két chứa. Tại các
két chứa than có các hệ thống bơm khí CO 2 và đo nhiệt độ của két để tránh hiện
tượng cháy nổ. Than từ hệ thống két chứa được bơm khí nén đến các vòi phun với áp
suất cao vào trong lò nung và canxinơ. Ngoài ra dầu và khí đốt cũng được sử dụng
cho sấy, và khởi động lò, dầu trước khi đốt cần được sấy và chuyển vào vòi đốt đa
kênh.
Xỉ than, đá đen từ kho được cào xích cào đưa đến két trung gian trước khi đổ
vào máy nghiền qua cân định lượng. Thạch cao chứa trong kho chứa trước khi
nghiền được đập nhỏ đến kích thước ≤ 25 mm.
Clinker từ két chứa tháo xuống băng cân định lượng theo tỷ lệ xác định đổ đến
băng tải cao su đến máy nghiền đứng nghiền sơ bộ, sau khi Clinke được nghiền sơ

bộ có kích thước ≤ 1 mm. Sản phẩm sau khi ra khỏi máy nghiền đứng được sàng
dung hạt không qua sàng sẽ hồi lưu lại máy nghiền. Hạt nhỏ cùng với các phụ gia
khác bao gồm thạch cao, phụ gia đầy và xỉ than, các phụ gia này cũng được cân định
lượng vào máy nghiền bi hai ngăn hoạt động theo chu trình kín sản phẩm sau khi
nghiền mịn ra khỏi máy nghiền bi được hệ thống máng khí động, gầu nâng đưa lên
máy phân ly, hạt mịn sẽ vào xyclôn lắng, còn hạt thô quay trở lại máy nghiền. Trong
máy nghiền bi có vòi phun nước có tác dụng làm mát không khí tránh hiện tượng
thạch cao chết do trong quá trình nghiền nhiệt độ máy nghiền tăng.
Xi măng từ xyclôn lắng có độ mịn xác định được máng khí động vận chuyển
đến gầu nâng đưa vào silô chứa, tại silô chứa có hệ thống khuấy trộn XM bằng khí
nén đến độ đồng nhất nhất định. Tại đây XM có thể được xuất rời hoặc đóng bao,
máy đóng bao có nhiện vụ đóng bao và vận chuyển bao vào kho chứa và xuất hàng
theo các con đường: thuỷ, sắt, bộ.

Page 14


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

b. Sơ đồ sản xuất xi măng theo phương pháp ướt lò quay:

Page 15


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

El
Đá vôi

Đất sét

Đập hàm

Máy cán

Bể chứa

Than
bựn Nước

Bể chứa
Đập búa

Đập

Máy nghiền bi

Lũ quay

Chứa

Nghiền

Ủ clinker

Nghiền bi
Phụ gia điều chỉnh

Phụ gia
thuỷ

Đất sột
Mỏy cỏn

Xilo chứa xi măng

Đóng bao

Bể chứa

Kho chứa sản phẩm

Nước
Than
Đập
Mỏy nghiền bi
Lũ quay
Nghiền
Chứa
Sấy
Ủ clinker
Phụ gia

Page 16

bựn

Sấy


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Hình 1.2.Dây chuyền sản xuất xi măng phương pháp lò quay.

c. Sản xuất xi măng theo phương pháp khô lò đứng
Đá vôi

Đập hàm

Két chứa

Đất sét

Than

Máy cán đất

Mỏ đập

Két chứa

Máy sấy

Máy sấy

Két chứa

Két chứa

Két chứa

Máy sấy

Két chứa

Máy nghiền

Làm ẩm, đóng bánh

Nước

Lò đứng

Kho ủ clk

Máy nghiền bi

Đóng bao

Kho sản phẩm

Page 17

Phụ gia


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Hình 1.3.Dây chuyền sản xuất xi măng theo phương pháp khô lò đứng

So sánh ba sơ đồ

Mỗi phương pháp sản xuất đều có ưu và nhược điểm riêng,tuy nhiên trong sản
xuất ta chọn phương pháp nào là tối ưu và hợp lý nhất,mang lại hiệu quả kinh tế,chất
lượng và tính thực thi của nó.
-Phương pháp ướt lò quay tiêu tốn năng lượng cho đập và nghiền ít nhưng nhiên
liệu tiêu hao để nung luyện lại nhiều hơn so với phương pháp khô lò quay.
-Phương pháp khô năng lượng tiêu tốn cho nghiền , đập nhiều hơn nhưng diện
tích sản xuất được thu hẹp và lò quay dạng này ngắn hơn.
Tuy nhiên chất lượng của phương pháp ướt tốt hơn,xi măng có độ đồng nhất
cao, điều kiện vệ sinh sản xuất tốt hơn.
Trên thế giới 85% sản lượng xi măng được sản xuất bằng phương pháp ướt lò
quay.
Quá trình đóng rắn của xi măng
Quá trình đóng rắn của xi măng xảy ra rất phức tạp trải qua nhiều quá trình
hydrat hóa của các khoáng. Có nhiều thuyết để giải thích sự đóng rắn của xi măng
theo các quan điểm khác nhau như thuyết Bai cốp…để đơn giản ta coi quá trình
đóng rắn gồm các giai đoạn sau:

- Hòa trộn xi măng với nước
- Thực hiện hydrat hóa các khoáng trong xi măng
- Thực hiện các quá trình vật lý liên kết chặt chẽ các hạt sản phẩm

Page 18


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

CHƯƠNG II. NHỮNG ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA QUÁ TRÌNH
NGHIỀN CLINKER XI MĂNG
2.1. NGHIỀN CLINKER XI MĂNG
Nghiền clinker xi măng là công đoạn giải quyết các thao tác cuối cùng trong quá

trình sản xuất xi măng, nó ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng của xi măng.
Đối tượng nghiền của quá trình này là clinker và một lượng rất nhỏ phụ gia, do
đó quá trình này phụ thuộc chủ yếu vào clinker, nên có thể coi quá trình này là quá
trình nghiền clinker.
2.1.1. Máy nghiền xi măng
Có rất nhiều loại máy có thể dùng để nghiền xi măng như: máy nghiền bi, máy
nghiền thanh, máy nghiền rung, máy nghiền con lăn…nhưng phổ biến ở nước ta hiện
nay dùng rộng rãi là loại máy nghiền bi thùng quay.
Máy nghiền bi có thể phân loại thành nhiều loại khác nhau:
+ Phân loại theo cấu tạo của thùng: có các loại hình trụ, hình nón cụt.
+ Phân loại theo phương pháp tháo sản phẩm: có loại tháo qua trục rỗng, tháo
qua sàng chắn ngang thùng, tháo qua sàng hình trụ và loại máy nghiền kèm theo
thiết bị phân loại đặt riêng biệt bên ngoài.
Cấu tạo của máy nghiền bi gồm các tang quay bằng thép, có đường kính 1-3m,
dài 10-15m máy được đặt nằm ngang và quay quanh trục của nó, nhờ động cơ và
bánh xe truyền động. Trong các tang quay này chứa một phần bi, đạn bằng kim loại
hay bằng sứ, quá trình nghiền vật liệu xảy ra khi bi, đạn trong máy nghiền chuyển
động. Khi quay tang hỗn hợp bi, đạn và vật liệu nghiền được nâng lên một đoạn theo
hướng quay, khi góc nâng lớn hơn góc rơi tự nhiên thì bi, đạn và vật liệu bị trượt
xuống phía dưới. Như vậy vật liệu bị nghiền là do sự chà sát hay vừa đập vừa chà sát
của bi, đạn với nhau hay bi, đạn với thành thùng.
2.2.2. Bi đạn trong máy nghiền
Bi, đạn nghiền thường được chế tạo bằng thép hợp kim gồm cacbon, mangan,
phootpho, lưu huỳnh… Bi của máy nghiền có đường kính từ 20-100mm, đạn thường
có kích thước từ 15-20mm,20-30mm.
2.2.3. Tấm lót
Để tránh va đập, vỏ máy nghiền bên trong được lót bằng những tấm lót kim
loại. Tấm lót máy nghiền thường có gân trên bề mặt và được thiết kế theo các hình
Page 19

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

dạng khác nhau để làm giảm độ mòn, chiều dày tấm lót phụ thuộc vào đường kính
máy nghiền và kích thước vật thể nghiền ở giới hạn 30-63mm.
2.2. CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA MÁY NGHIỀN
Khi nạp bi, đạn tối ưu và tần số quay hợp lý có thể công suất tiêu thụ của máy
nghiền được xác định theo công thức thực nghiệm P= 12,5.G hoặc công thức của
D
Blank P = C.G.
.
Trong đó :
- P: công suất của máy nghiền

- G: tổng trọng lượng bi, đạn
- C: hệ số nạp
2.3. ĐỐI TƯỢNG NGHIỀN
2.3.1. Clinker
Clinker sau khi được làm nguội xuống còn nhiệt độ 50-150 0C không thể đưa vào
nghiền ngay được vì lúc nghiền sự va đập cơ năng biến thành nhiệt năng làm cho
máy nghiền nóng làm giảm khả năng nghiền đập của máy, làm tăng hệ số mòn bi,
đạn, tấm lót. Ở 50-1500C cho vào máy lúc đó nhiệt độ tăng lên, thạch cao sẽ mất
nước gây hiện tượng ninh kết giả. Trong clinker xi măng nhất là xi măng lò đứng
chứa một lượng CaO tự do và MgO tự do sẽ gây tác hại không ổn định thể tích xi
măng hay sinh nứt nổ cấu kiện xây dựng. Do đó clinker ra lò bắt buộc phải ủ trong
kho từ 7-15 ngày để : Clinker hút ẩm không khí làm cho CaO chuyển thành Ca(OH) 2
nở thể tích phát sinh những vết nứt dạn do đó sẽ dễ nghiền hơn. Trước khi đưa vào
máy nghiền clinker có dạng hình cầu và có kích thước 8-12mm. Nếu clinker quá
cứng thì quá trình nghiền sẽ khó khăn hơn, ngược lại clinker chin đều và xốp thì quá
trình nghiền sẽ dễ dàng hơn.

2.3.2. Thạch cao
Để điều chỉnh thời gian đông kết người ta thường thêm vào quá trình nghiền xi
măng từ 3-4% thạch cao. Thạch cao cũng được đập nghiền sơ bộ đến cỡ hạt 5-15mm
trước khi được đưa vào máy nghiền. Lượng thạch cao sử dụng ít cùng với độ cứng
không cao do đó ít ảnh hưởng đến quá trình nghiền.

Page 20


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

2.3.3. Đá bazan
Đá bazan là loại phụ gia thường được sử dụng trong quá trình nghiền clinker xi
măng. Loại phụ gia này tương đối giòn được sử dụng khoảng 15-20% nên cũng ảnh
hưởng ít đến quá trình nghiền clinker xi măng.
2.3.4. Các phụ gia khác
Trong quá trình nghiền clinker xi măng người ta còn sử dụng các phế thải của
các ngành công nghiệp hay các hợp chất có trong tự nhiên như nham thạch, tro bụi
của núi lửa, gạch non, đá đen, đá sít…nhằm tăng sản lượng và giảm giá thành xi
măng. Đây là loại phụ gia có độ cứng thấp và khối lượng ít nên cũng ít ảnh hưởng tới
quá trình nghiền.

Page 21


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

CHƯƠNG III: VẤN ĐỀ Ô NHIỄM BỤI XI MĂNG VÀ CÁC PHƯƠNG
PHÁP XỬ LÝ
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỤI

Bụi là một hệ thống gồm hai pha: pha khí và pha rắn rời rạc, trong đó các hạt
có kích thước khoảng một phân tử đến kích thước nhìn thấy được, có khả năng tồn
tại ở dạng lơ lửng trong thời gian dài ngắn khác nhau tùy theo cỡ hạt.
3.1.1. Nguồn gốc phát sinh
Nguồn gốc gây ô nhiễm không khí: tự nhiên ( núi lửa, cháy rừng,…), nhân tạo
( các ngành công nghiệp thực phẩm, hóa chất, luyện kim; giao thông vận tải,..).
Trong các nhà máy sản xuất xi măng bụi phát sinh ở mọi giai đoạn: từ việc khai
thác đá, đập, đồng nhất, đốt, nghiền, xử lý và bảo quản đến việc phân phối cuối
cùng. Và được chia làm hai nguồn bụi chính:
Bụi tập trung tại một điểm: tại các ống, các lỗ,..
Các nguồn bụi phân tán: khai thác đá, xử lý ngoài trời và bảo quản nguyên liệu thô
và clinker,..
3.1.2. . Phân loại bụi
Có nhiều cách phân loại bụi: phân loại theo kích thước, phân loại theo tính kết
dính của bụi, phân loại theo độ dẫn điện.
a. Phân loại theo kích thước
- Bụi thô, cát bụi: gồm những hạt rắn có kích thước δ >75 µm được hình thành trong
-

-

quá trình tự nhiên hay cơ khí như nghiền, tán, đập.
Bụi: hạt chất rắn có kích thước hạt δ = 5- 75 µm được hình thành như bụi thô.
Khói: gồm các hạt là thể rắn hay lỏng, được tạo ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu
hay quá trình ngưng tụ, có kích thước δ = 1 - 5 µm. Đặc điểm quan trọng là có tính
khuếch tán rất ổn định trong khí quyển.
Khói mịn: gồm những hạt chất rắn có kích thước δ <1 µm.
Sương: hạt chất lỏng có kích thước δ <10 µm. Loại này ở một nồng độ nhất định làm
giảm tầm nhìn, còn được gọi là sương giá.

b. Phân loại theo tính kết dính của bụi
- Bụi không kết dính: xỉ thô, thạch anh, đất khô,..
- Bụi kết dính yếu: bụi từ lò cao, abatic, tro bụi, đá,.. trong bụi có chứa nhiều chất
-

cháy.
Bụi có tính kết dính: bụi kim loại, than bụi tro mà không chứa chất cháy, bụi sữa,
mùn cưa,..
Page 22


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

c.
d.
-

Bụi có tính kết dính mạnh: bụi xi măng, amiăng, thạch cao, sợi bông, len muối natri,..
Phân loại theo độ dẫn điện
Bụi có điển trở thấp: nhanh trung hò điện, dễ bị lôi cuốn trở lại dòng khí.
Bụi có điện trở trung bình: thích hợp cho các phương pháp xử lý.
Bụi có điện trở cao: hiệu quả xử lý không cao.
Tính chất
Tính phân tán: là trạng thái của bụi trong không khí, phụ thuộc vào trọng lượng hạt
và sức cản của không khí.
Tính lắng: bụi có kích thước δ >10 µm dưới tác dụng của trọng lực nó rơi xuống đất.
Tính nhiễm điện: trong điện trường > 3000V bụi nhiễm điện rất cao.
Tính cháy nổ: bụi nhỏ có tính cháy nổ kém, bụi lớn có khả năng tạo ra tia lửa điện
nên nguy cơ cháy nổ cao.
Tính lắng do nhiệt: ở nhiệt độ cao bụi có khả năng lắng tốt hơn.

3.2. Ô NHIỄM KHÍ THẢI VÀ BỤI TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG
Bụi xi măng ở dạng rất mịn (cỡ hạt chủ yếu dưới 30µm) lơ lửng trong không
khí, khi hít vào phổi dể gây bệnh về đường hô hấp. Đặc biệt khi hàm lượng SiO2 tự
do > 2% có khả năng gây bệnh silicon phổi, một bệnh được coi là bệnh nghề nghiệp
của công nghiệp sản xuất ximăng.
Bụi trong sản xuất xi măng bao gồm bụi than, bụi đất đá, bụi clinker, bụi xi
măng phát sinh từ hầu hết các công đoạn sản xuất như: nổ mìn lấy đá, khai thác đất
sét, nghiền nguyên liệu, nghiền xi măng, vận chuyển…
Ngoài bụi ra, quá trình sản xuất ximăng còn thải ra môi trường một số khí độc
với nồng độ không lớn lắm. Khí độc do khói thải ống khói thải nhà máy, từ các
phương tiện có động cơ đốt trong.
Ảnh hưởng đến môi trường
Tác dụng xấu đến môi trường chủ yếu do khí SO2, NOX, CO, Hydro Cacbon, và
chì (Pb)…SO2 và NOX, là nguyên nhân gây mưa axit hủy hoại môi trường.
Các hạt bụi ở nhà máy ximăng nếu thải ra môi trường với nồng độ vượt quá
nồng độ cho phép thì vô cùng độc hại. Chúng phá huỷ môi trường xung quanh, kìm
hãm sự phát triển của động thực vật. Hơn thế nữa là chúng còn phá huỷ bầu khí
quyển…
Bụi làm giảm khả năng diệp lục hóa quang hợp, hô hấp và thoát hơi nước. Dẫn
đến cây sinh trưởng kém, năng suất giảm…
Các hạt bụi ximăng và bụi than thải vào nguồn nước làm tăng hàm lượng chất
rắn lơ lửng trong nước gây ô nhiễm nguồn nước.
Page 23


BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

Các hạt bụi rơi xuống đất làm thay đổi thành phần và tính chất của đất, thay đổi
độ phì nhiêu trong đất, làm cho đất trồng bị thoái hoá nên ảnh hưởng tới quá trình
sinh trưởng của cây trồng. Trong nhà máy, bụi bám vào thiết bị, nhà xưởng, cây cối

làm mất mỹ quan môi trường.
Ảnh hưởng đến con người và động vật
Đối với nhà máy ximăng, tất cả các nguồn gây ô nhiễm trong quá trình hoạt
động đều có thể gây tác động trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe của con người
trong vùng chịu ảnh hưởng của nhà máy. Tùy thuộc vào nồng độ và thời gian tác
dụng của các chất gây ô nhiễm mà mức độ tác hại của chúng đối với sức khỏe cộng
đồng sẽ khác nhau.
Bụi vào phổi gây kích thích cơ học và phát sinh phản ứng sơ hóa phổi gây nên
những bệnh hô hấp. Nói chung, bụi đất không gây bệnh phổi cấp tính, nhưng nếu
trong bụi có trên 2% silic tự do thì có thể phát sinh bệnh bụi phổi.
Bụi xi măng thường gây ra các bệnh về đường hô hấp sau:
Tổn thương đường hô hấp: Tại các vùng tiếp giáp với nhà máy có triệunchứng
tổn thương đường hô hấp cũng tuân theo qui luật phân bố các chất ô nhiễm, vùng
nào có mức độ ô nhiễm cao thì các tổn thương đường hô hấp cũng nặng hơn.
Chức năng thông phổi khí: Gây rối loạn thông khí phổi.
Hội chứng ô nhiễm không khí nội thất . Hội chứng này gây nên các bệnh về
niêm mạc, da.
Ngoải ra bụi còn gây ảnh hưởng đến hệ hô hấp của động vật, làm kích thích dị
ứng.
3.3. CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ BỤI TRONG SẢN XUẤT XI MĂNG
Có 3 phương pháp xử lý bụi chính: phương pháp khô, phương pháp ướt và lọc
bụi tĩnh điện. Trong đó, mỗi phương pháp lại có những thiết bị xử lý bụi riêng. Cụ
thể như sau:
3.3.1. Phương pháp khô
Phương pháp lọc bụi khô thường dùng để thu hồi các loại bụi có thể tận dụng lại
hoặc thay thế. Ví dụ các loại bụi thuốc tây, cám, bụi gỗ,.. Các thiết bị sử dụng trong
phương pháp lọc khô bao gồm: buồng lắng bụi, thiết bị lọc bụi kiểu quán tính, xiclon
và lọc bụi túi vải.

Page 24

BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN XỬ LÝ KHÍ THẢI

3.3.1.1. Buồng lắng bụi
 Nguyên tắc hoạt động

Là thiết bị thu bụi khô theo phương pháp trọng lực.
Cấu tạo của buồng lắng rất đơn giản - đó là một không gian hình hộp có tiết diện
ngang lớn hơn nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí vào để cho vận tốc dòng
khí giảm xuống còn rất nhỏ, nhờ thế hạt bụi có đủ thời gian để rơi xuống đến đáy
dưới tác dụng của trọng lực và bị giữ lại ở dó mà không bị dòng khí mang theo.
Buồng lắng bụi dược áp dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60 –70 µm trở
lên. Tuy vậy các hạt bụi có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng
lắng.

ống ra
Buồng lắng
ống vào

Hình 3.1.Sơ đồ nguyên lý của lắng trọng lực.

Hình 3.2. Buồng lắng bụi.

 Ưu điểm
-

Kết cấu đơn giản
Chi phí đầu tư ban đầu, vận hành thấp
Sử dụng trong xử lý khí có nồng độ bụi cao chứa các hạt bụi có kích thước lớn đặc

biệt từ ngành công nghiệp luyện kim, nấu chảy kim loại.
Page 25