THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN NHÀ MÁY XI MĂNG BỀN SUNFATE TỪ KHÂU KHAI THÁC ĐẾN HỖN HỢP PHỐI LIỆU

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TPHCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TPHCM
KHOA KỸ THUẬT XÂY DỰNG
BỘ MÔN VẬT LIỆU XÂY DỰNG

THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH DÂY CHUYỀN NHÀ MÁY
XI MĂNG BỀN SUNFATE TỪ KHÂU KHAI THÁC
ĐẾN HỖN HỢP PHỐI LIỆU
GVHD:
SVTH:

Ths. Nguyễn Ngọc Thành
Hoàng Hữu Nghĩa
1412443

TPHCM, ngày 14 tháng 5 năm 2019


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 2


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC HÌNH ẢNH

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 3


LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC BẢNG

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 4


LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG
1

Chương 1:

BIỆN LUẬN ĐỀ TÀI

1.1. Thực trạng ăn mòn các công trình bê tông và bê tông cốt thép
1.1.1. Thực trạng ăn mòn các công trình trên thế giới [1]
Bê tông cốt thép (BTCT) được phát minh và ứng dụng từ giữa thế kỷ 19. Song
phải đến cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, BTCT mới được ứng dụng trong xây dựng các
công trình biển.
Ở Việt Nam, BTCT đã được người Pháp đưa vào sử dụng từ cuối thế kỷ 19. Tuy
nhiên, phải sau năm 1960, số lượng công trình BTCT xây dựng trong môi trường biển

mới tăng đáng kể.
Qua hơn một thế kỷ sử dụng, độ bền thực tế của các công trình BTCT được các quốc gia
trên thế giới tổng kết như sau:
• Trong môi trường không có tính xâm thực, kết cấu BTCT có thể bền vững
trên 100 năm.
• Trong môi trường xâm thực ăn mòn vùng biển, hiện tượng ăn mòn cốt thép và
bê tông dẫn đến làm nứt và phá hủy kết cấu bê tông và BTCT có thể xuất hiện
sau 10 – 30 năm sử dụng. Độ bền thực thế của kết cấu BTCT phụ thuộc vào
mức độ xâm thực của môi trường và chất lượng vật liệu sử dụng.

Hình 1.1 Ăn mòn BTCT ngọn hải
đăng
Hình
1.2 Ăn mòn BTCT
1.1.2. bến tàu ngầm
Angels Gate
Hood, Washiton, U.S
mòn các công
Việt Nam [2]

Thực
trạng ăn
trình ở

Nước ta có bờ biển dài 3444 Km, trải dài từ Móng Cái (Quảng Ninh) đến Hà
Tiên (Kiên Giang), vùng biển rộng trên 1 triệu Km2, có trên 300 cảng biển, 112 cửa sông,
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 5

LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
CHƯƠNG
1
47 vũng vịnh, và khoảng 3000 hòn đảo lớn, nhỏ. Theo tính chất xâm thực và mức độ
tác dụng lên kết cấu BTCT có thể phân môi trường biển việt Nam thành 3 phần ranh
giới, thể hiện rõ trong hình 1.3.
Việt Nam là 1 trong 10 nước có chỉ số cao nhất về chiều dài bờ biển, bên cạnh đó
khí quyển trên biển và ven biển chứa nồng độ cao các chất xâm thực, lượng bức xạ mặt
trời, nhiệt độ, độ ẩm và lượng mưa cao,…làm cho khá nhiều công trình ven biển bị ảnh
hưởng. Có thể phân loại mức độ tác động của môi trường biển đến các kết cấu bê tông
và BTCT như bảng 1.1.
Bảng 1.1 Phân loại mức độ tác động của môi trường biển đối với các loại kết cấu
STT

Môi trường

1

Vùng ngập nước biển

2

Vùng nước lên xuống
và sóng đánh
Vùng khí quyển ven
biển

3

Bê tông
Mạnh

Mức độ tác động
BTCT
Mạnh

Thép
Rất mạnh

Mạnh

Rất mạnh

Rất mạnh

Nhẹ

Trung bình

Mạnh

Qua khảo sát, rất nhiều công trình xây dựng tại các vùng ven biển và vùng có khí
hậu biển của nước ta như các cảng biển, dàn khoan dầu khí,…sau từ 10 đến 20 năm sử
dụng đều xuất hiện hiện tượng xâm thực. Hiện nay, ở Việt Nam một số công trình
BTCT có niên hạn sử dụng 10 – 15 năm đã bị phá hủy trầm trọng, đòi hỏi chi phí 40 –
70% giá thành xây dựng mới cho việc sửa chữa chúng.

Hình 1.3 Ăn mòn BTCT cống Vàm Đồn - Bến Tre và cầu Hải Ninh – Hà Tĩnh

Trang 6
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443


CHƯƠNG
1
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
1.2 Cơ chế ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường sunfate [3]
Vấn đề ăn mòn, phá hủy vật liệu trong môi trường biền và ven biển là một vấn đề
hết sức phức tạp, đặc biệt là ăn mòn trong môi trường sunfate.
Quá trình ăn mòn sunfate diễn ra khi khoáng Ca(OH) 2 (tạo ra trong quá trình
hydrat hóa của xi măng) tác dụng với muối SO 42- của môi trường sunfate hình thành
CaSO4.2H2O. Sản phẩm này tạo ra có thể tích gấp 2,24 lần gây ứng suất nội phá vỡ bê
tông.
Ca(OH)2+MgSO4+2H2O = CaSO4.2H2O↓+Mg(OH)2
Ca(OH)2+(NH4)2SO4+2H2O=CaSO4.2H2O↓+NH4(OH)2
Ca(OH)2+Na2SO4+2H2O=CaSO4.2H2O↓+NaOH
CaSO4.2H2O tác dụng với khoáng C 3AH6 của đá xi măng (do phản ứng của C 3A
và C4AF với nước tạo thành) tạo thành muối hydro trisunfua aluminat trcalci (ettringit).
Đây là khoáng không hòa tan, có thể tích lớn hơn thể tích hợp chất ban đầu (2.86 lần),
gây ứng suất nội phá vỡ cấu trúc bê tông.
3CaSO4.2H2O+3CaO.Al2O3.6H2O+20H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O (ettringit)
1.3 Giới thiệu về xi măng Portland bền sunfate
Để khắc phục sự ăn mòn bê tông và bê tông cốt thép trong môi trường sunfate, bê
tông bền sunfate đã được nghiên cứu và ứng dụng thành công. Bê tông bền sunfate
là loại bê tông đặc biệt, sử dụng xi măng bền sunfate hoặc phụ gia
bền sunfate. Do các cơ chế tạo khoáng đặc biệt bên trong cấu trúc
của bê tông sau khi đóng rắn mà bê tông có khả năng kháng được các
yếu tố nguy hại như ion Cl-, SO42- làm tăng cường khả năng chống ăn

mòn cho bê tông và cốt thép trong môi trường xâm thực (nước biển,
nước thải, nước có chứa hóa chất công nghiệp…). Loại bê tông bền
sunfate này phù hợp với các kết cấu ngầm của công trình biển, ven
biển, hệ thống xử lý nước thải, bờ kè, kênh dẫn hóa chất, bể chứa hóa
chất…
Trong công nghiệp sản xuất bê tông bền sunfate, xi măng Porland bền sunfate là
vật liệu phổ biến và đem lại nhiều khả năng vượt trội nhất.
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 7


CHƯƠNG
1
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
1.3.1 Khái niệm
Xi măng Portland bền sulfate là sản phẩm được nghiền mịn từ clinker xi măng
Portland bền sulfate với thạch cao (TCVN 5439:2004). Xi măng poóc lăng bền sulfate
gồm các mác: PCSR30, PCSR40, PCSR50. Trong đó: PCSR là ký hiệu xi măng Portland
bền sulfate. Các trị số 30, 40, 50 là cường độ nén tối thiểu của mẫu vữa chuẩn sau 28
ngày đóng rắn, tính bằng N/mm2 (MPa) xác định theo TCVN 6016:1995.
1.3.2 Cơ chế hoạt động của xi măng Portland bền sunfate
Thành phần khoáng C3S, C3A gây ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình ăn mòn. Vì
vậy để hạn chế sự ăn mòn, phải làm giảm hàm lượng của các khoáng trên. Cụ thể là xi
măng porland bền sunfate PCSR có hàm lượng các khoáng theo TCVN 6067-2004:
C3A < 3.5%
2C3A + C4AF < 25%
Do vậy sẽ giảm được hàm lượng Ca(OH) 2 và C3AH6 được tạo ra, từ đó sẽ làm
hạn chế lượng khoáng ettringit tạo ra khi tác dụng với SO42- của môi trường. Ngoài ra,

xi măng bền sunfate còn sử dụng phụ gia thủy hoạt tính, thành phần chủ yếu có chứa
SiO2 và Al2O3 vô định hình, SiO2 và Al2O3 sẽ tác dụng với Ca(OH)2 tạo ra sản phẩm CS-H có tính bền cao.
1.3.3

Ưu điểm

− Giảm thiểu ăn mòn kết cấu thép do ngăn chặn được ion Cl-, SO42− Đảm bảo tính chất kết cấu bê tông và bê tông cốt thép.
− Giảm phản ứng kiềm – cốt liệu.
− Xi măng có độ dẻo cao, cường độ cao. Đặc biệt về sau cường độ và độ bền càng
tăng, làm tăng tuổi thọ trung bình cảu công trình.
1.3.4 Yêu cầu kỹ thuật
Tên chỉ tiêu
PCsr30

Mức
PCsr40

Hàm lượng mất khi nung (MKN),%,không lớn hơn.

3

Hàm magiê oxit(MgO),%,không lớn hơn.

5

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

PCsr50

Trang 8

CHƯƠNG
1
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
Hàm lượng anhydrit sunfurit (SO3),%,không lớn hơn

2,5

Hàm lượng tri canxi aluminat (C3A)%,không lớn hơn.

3,5

Tổng hàm lượng tetra canxi fero aluminat và hai lần tri
canxi aluminat(C4AF+2C3A),%,không lớn hơn.

25

Hàm lượng kiểu quy đổi Na2Oqđ,%,không lớn hơn.

0,62)

Hàm lượng cặn không tan (CKT),%,không lớn hơn.

1

Hàm lượng Bari ôxít (BaO),%, không lớn hơn.

1,5-2,53)

Cường độ nén ,N/mm2(MPa),không nhỏ hơn 3 ngày
28 ngày
Thời gian đông kết ,phút. Bắt đầu,không lớn hơn
Kết thúc ,không nhỏ hơn
Độ mịn
Phần còn lại trên sàng 0,08mm,%,không lớn hơn.
Bề mặt riêng , phương pháp Blaine,cm2/g,không nhỏ
hơn
Độ ổn định thể tích ,xác định theo phương pháp Le
Chatelier,mm,không lớn hơn
Độ nở sunphat ở 14 ngày tuổi,%,không lớn hơn.

12
30
45
375
12
2800
10
0,04

CHÚ THÍCH:
1)Thành phần xi măng poóc lăng bền sun phát phải được tính theo công thức : Tri
canxi aluminat (C3A)=(2,650x%Al2O3)-(1.692x%Fe2O3).
Tetra canxifero aluminat (C4AF)=(3,043x%Fe2O3).
Khi hàm lượng các khoáng (C3A) và (C4AF+2 C3A) đạt yêu cầu theo chỉ tiêu 4 và 5
thì không cần thử độ nở sun phát theo chỉ tiêu 13.
2) Hàm lượng kiểm quy đổi tính theo công thức :%Na2Oqđ =%Na2O+0.658%K2O
3)Chỉ áp dụng đối với xi măng poóc lăng bền sun phát chứa Bari.

4)Khi độ nở sun phát đạt yêu cầu theo chỉ tiêu 13 thì không cần thử hàm lượng các
khoáng (C3A) và (C4AF+2C3A).
1.3.5 Các dự án điển hình
Hiện nay xi măng bền sunfate đã được sử dụng ở rất nhiều công trình. Điển hình
ở Việt Nam là công trình thủy điện Đăk Nông, thủy điện Đại Nga, dự án thủy điện Đại
Bình, dự án cầu sông Rút Quảng Ninh.
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 9


CHƯƠNG
1
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP

Hình 1.4 Nhà máy thủy điện Đăk Nông

Hình 1.6 Dự án nhà máy thủy điện Đại Bình
Hình 1.5 Nhà máy thủy điện Đại Nga

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Hình 1.7 Dự án cầu sông Rút Quảng Ninh

Trang 10


CHƯƠNG
1

LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
1.4 Nhu cầu sử dụng xi măng porland bền sunfate trong nước và nước ngoài
1.4.1 Trên thế giới
Xi măng porland bền sunfate là một chủng loại xi măng cần thiết để đáp ứng nhu
cầu xây dựng cho các công trình trong môi trường nước biển, nước lợ, đặc biệt là các
công trình xây dựng như: Bến cảng, cầu cảng các công trình quốc phòng ở ngoài đảo.
Hầu hết các nước như: Liên Xô cũ, Anh, Pháp, Đức, Thụy Điển, Nga, Nhật từ lâu
đã có tiêu chuẩn kỹ thuật quy định chất lượng và phạm vi sử dụng xi măng porland bền
sunfate cho các công trình xây dựng tiếp xúc với nước biển, nước nhiễm mặn và nước
chua phèn. Cụ thể tỷ lệ sử dụng xi măng bền sunfate ở Nga chiếm 25%, Nhật chiếm
18% trên tổng sản lượng xi măng hàng năm.
1.4.2 Tại Việt Nam
Ở Việt Nam, do vị trí địa lý, khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm cao làm cho nhiều công
trình ven biển bị ảnh hưởng. Đặc biệt, trong những năm gần đây, do biến đổi khí hậu,
hiện tượng xâm nhập mặn ở Đồng bằng Sông Cửu Long ngày càng diễn biến phức tạp,
việc xây dựng hệ thống đê, đập thủy lợi ngăn mặn là vô cùng cần thiết. Để đảm bảo tính
bền vững của bê tông trong môi trường biển và ven biển, đất và nước nhiễm phèn, mực
nước lên xuống thất thường, việc nghiên cứu và sản xuất loại xi măng bền vững với các
môi trường này là vô cùng thiết thực.
Vì vậy, việc đầu tư và phát triển Dây chuyền sản xuất clinker xi măng Portland bền
sunfate PCSR40 năng suất 1,8 triệu tấn/năm là cần thiết nhằm đáp ứng nhu cầu về loại
xi măng đặc biệt bền trong môi trường có yếu tố xâm thực bởi sunfate ở nước ta.

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 11


CHƯƠNG

2
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP

Chương 2:

BIỆN LUẬN ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ
MÁY

2.1 Biện luận địa điểm đặt nhà máy
2.1.1 Yêu cầu địa điểm đặt nhà máy
Địa điểm đặt nhà máy là một vấn đề quan trọng đối với dự án. Vị trí nhà máy là
một trong những nhân tố làm nên trị giá của sản phẩm . Vị trí càng có lợi thì giá của sản
phẩm càng thấp, sự cạnh tranh càng cao . Do đó biện luận địa điểm đặt nhà máy là một
vấn đề cần thiết.
Việc lựa chọn địa điểm đặt nhà máy phải thỏa mãn được các điều kiện sau:
− Địa điểm đặt nhà máy phải gần các nguồn cung cấp nguyên liệu, đặc biệt là nguồn đá
vôi, đất sét. Nguồn cung cấp năng lượng, nước, mạng lưới thông tin liên lạc phải
thuận tiện.
− Tận dụng tối đa hệ thống giao thông: cầu cảng, đường thuỷ, đường sắt, đường bộ.
− Phù hợp quy hoạch lãnh thổ và quy hoạch cụm kinh tế, tạo điều kiện phát huy lợi thế
của nhà máy trong tương lai và mở rộng mối quan hệ hợp tác với các nhà máy khác ở
vùng lân cận.
− Xây lắp nhà máy phải thuận tiện trong việc cung cấp vật liệu, vật tư, xây dựng nhằm
giảm chi phí vận chuyển. Thuận tiện trong việc cung cấp nhân công cho nhà máy
trong quá trình xây dựng cũng như vận hành nhà máy sau này. Và đặc biệt phải đặt
xa khu dân cư để tránh ảnh hưởng tới sức khỏe của người dân.
− Về địa hình khu đất có kích thước, hình dạng thuận lợi trong việc xây dựng trước mắt
cũng như mở rộng diện tích nhà máy sau này và thuận lợi cho việc thiết kế bố trí dây
chuyền công nghệ sản xuất. Khu đất phải cao ráo, tránh ngập lụt về mùa mưa lũ, có

mực nước ngầm thấp tạo điều kiện cho việc thoát nước. Độ dốc tự nhiên thấp hạn chế
việc san lấp mặt bằng.
2.1.2 Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy
Dựa vào những điều kiện trên, chọn địa điểm đặt nhà máy tại khu vực ấp Lò
Bom, thị trấn Kiên Lương, huyện Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang.

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 12


CHƯƠNG
2
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP

 Vị trí địa lý

Hình 2.8 Địa điểm đặt nhà máy
Kiên Giang là một tỉnh ven biển thuộc đồng bằng sông Cửu Long. Nhà máy đặt tại thị
trấn Kiên Lương thuộc huyện Kiên Lương tỉnh Kiên Giang cách thành phố Hồ Chí
Minh 284km về phía Tây; cách cửa khẩu Quốc tế Hà Tiên (biên giới Cam-pu-chia)
32km; cách thành phố Phú Quốc 107km; cách thành phố Rạch Giá 64km.

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Hình 2.9 Địa điểm đặt nhà máy

Trang 13

CHƯƠNG
2
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
 Điều kiện tự nhiên và xã hội [4]
Kiên Lương có diện tích tự nhiên là 3500ha. Địa hình thị xã khá đa dạng các núi
đá vôi, biển, đồng bằng,…. Nhiệt độ trung bình hàng năm khoảng 27–28 °C, tháng
lạnh nhất là tháng 12 và tháng 1 (25–26 °C); tháng nóng nhất là tháng 4 và tháng 5 (28–
29 °C). Độ ẩm tương đối trung bình 81,9%. Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, có
nhiều năm mùa mưa đến sớm và kết thúc muộn hơn các khu vực khác của đồng
bằng sông Cửu Long. Lượng mưa lớn, trung bình 2.118 mm/năm. Thị trấn Kiên
Lương có dân số vào khoảng 35000 người. Tốc độ tăng trưởng kinh tế bình quân từ
2014 – 2016 đạt 10,75%; tỷ lệ các hộ nghèo đạt 0,44% - dẫn đầu toàn khu vực ĐBSCL
về thành tích xóa đói giảm nghèo; tỷ lệ lao động phi nông nghiệp toàn thị trấn đạt
75,5%.
 Điều kiện giao thông [4]
Thị trấn Kiên Lương có hoạt động giao thông đa dạng: đường bộ, đường sông,
đường biển... Từ nhà máy có thể di chuyển theo Quốc lộ 80 đến Thành phố Long Xuyên
tỉnh An Giang (111km), Thành phố Rạch Giá (64km), Thành phố Hồ Chí Minh
(284km), qua thị xã Hà Tiên (21km) đến điểm cuối là cửa khẩu Quốc tế Hà Tiên (ranh
giới Vương quốc Campuchia) với tổng chiều dài là 32km. Đối với vận tải đường biển:
Nhà máy gần cảng Hòn Chông có thể tiếp nhận tàu 5000 tấn. Tại đây còn có tuyến tàu
cao tốc ra Phú Quốc. Phương tiện vận tải đường thủy nội địa cho sà lan hoặc tàu đến
800 tấn.
 Cơ sở hạ tầng [4]
+ Cấp điện: Nhà máy được cung cấp nguồn điện đảm bảo cấp điện 22KV liên tục 24/24
giờ.
+ Cấp nước: Nước sạch được cung cấp cho nhà máy được cấp từ nguồn nước ngầm, qua
hệ thống xử lý của nhà máy nước sạch với công suất 15.000m 3 ngày đêm. Đảm bảo

cung cấp nước liên tục 24/24 giờ.
+ Thông tin: Có hệ thống thông tin liên lạc đầy đủ đảm bảo liên lạc trong nước và quốc
tế dễ dàng bao gồm điện thoại, điện thoại di động, Fax, Internet.
 Nguồn nguyên liệu [5]
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 14


CHƯƠNG
2
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
Kiên Giang là tỉnh có nguồn khoáng sản dồi dào bậc nhất ở vùng đồng bằng sông
Cửu Long. Qua thăm dò điều tra địa chất tuy chưa đầy đủ nhưng đã xác định được 152
điểm quặng và mỏ của 23 loại khoáng sản thuộc các nhóm như: Nhóm nhiên liệu (than
bùn), nhóm không kim loại (đá vôi, đá xây dựng, đất sét…), nhóm kim loại (sắt, Laterit
sắt…), nhóm đá bán quý (huyền thạch anh …), trong đó chiếm chủ yếu là khoáng sản
không kim loại dùng sản xuất vật liệu xây dựng, xi măng.
Tỉnh Kiên Giang hiện có 17 mỏ vật liệu xây dựng, trong đó mỏ đá vôi là 11 mỏ, 4
mỏ đá xây dựng, 2 mỏ đá đất san lấp. Đất sét của tỉnh hiện có 19 mỏ. Ở thị trấn Kiên
Lương huyện Kiên Lương có ba núi đá vôi là núi Bnumpo nhỏ, núi Bnumpo lớn, núi Xà
Ngách và một mỏ đất sét.
 Giới thiệu về núi đá vôi Bnumpo.
Núi đá vôi Bnumpo lớn có quy mô lớn với tổng trữ lượng đá vôi xi măng trên
550 triệu tấn. Trữ lượng khai thác 170 triệu tấn. Để sản xuất 1 tấn clinker cần trung bình
1,3 tấn đá vôi. Với nhà máy sản xuất clinker xi măng, công suất 1,8 triệu tấn/năm, hoạt
động trong 50 năm thì cần lượng đá vôi là:
1,8 x 1.3 x 50 = 117 triệu tấn < 170 triệu tấn
Như vậy, trữ lượng đá vôi đủ cho nhà máy hoạt động trên 50 năm.

 Đặc điểm chất lượng đá vôi, sét ở thị trấn Kiên Lương
− Đá vôi
Theo TCVN 6072-1996, đá vôi dùng làm nguyên liệu sản xuất xi măng Portland
phải thỏa mãn yêu cầu về hàm lượng của các chất như sau: CaCO 3 ≥ 85%, MgCO3 ≤
5%.
Bảng 3.2: Thành phần hóa của đá vôi ở mỏ núi Bnumpo
Cấu
tử

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

MKN

Tỷ lệ
%

Đá
vôi

4.04

0.56

0.40

49.36

2.15

0.17

41.28

97.96

Lần lượt hàm lượng canxi cacbonat (CaCO 3) và magie cacbonat (MgCO3) trong
đá vôi được tính chuyển ứng với từ hàm lượng canxi oxit (CaO) và Magie Oxit (MgO)
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 15


CHƯƠNG
2
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
nhân với hệ số 1.7857 và 2.1 theo TCVN 6072-1996. Trong bảng trên hàm lượng CaO
là 49.36% nên hàm lượng CaCO3 là 49.36% x 1.7857 bằng 88.14 lớn hơn 85% và hàm
lượng MgO là 2.15% nên hàm lượng MgCO3 là 2.15% x 2.1 bằng 4.52 nhỏ hơn 5%.
Với những kết quả trên, mỏ đá vôi ở núi Bnumpo đáp ứng yêu cầu về thành

phần hóa theo TCVN 6072-1996.
Tóm lại, với thành phần khoáng vật và trữ lượng mỏ đạt yêu cầu đá vôi ở mỏ
Bnumpo có thể sử dụng làm nguyên liệu sản xuất xi măng.
− Đất sét
Theo TCVN 6072-1996, đất dùng làm nguyên liệu sản xuất xi măng Portland
phải thỏa mãn yêu cầu về hàm lượng của các chất như sau : hàm lượng SiO2 là 50-70%,
hàm lượng Al2O3 là 10-24%. Mỏ đất sét trước khi tiến hành khai thác được khoan thăm
dò để xác định các tính chất cơ bản cũng như thành phần của đất. Thành phần hóa của
đất sét sau khi được xác định:
Bảng 3.3: Thành phần hóa của đất sét ở thị trấn Kiên Lương
Cấu
tử
Đất
sét

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

SO3

MKN

Tỷ lệ

%

64.77

13.86

10.4

1.63

0.86

0.2

6.9

98.62

Với hàm lượng SiO2 là 64.77% nằm trong 55-70% và hàm lượng Al 2O3 là
13.86% nằm trong 10-24%, vì vậy thành phần hóa của mỏ đất sét ở Thanh Lương đạt
yêu cầu theo TCVN 6071-1996.
Tóm lại, mỏ đất sét ở thị trấn Kiên Lương có thể sử dụng làm nguyên liệu sản
xuất xi măng.

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443
Hình 2.10 Vị trí nguồn nguyên liệu đá vôi và đất sét

Trang 16

CHƯƠNG
2
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
KẾT LUẬN
Qua các phân tích trên, đặt nhà máy tại ấp Lò Bom, thị trấn Kiên Lương, huyện
Kiên Lương, tỉnh Kiên Giang là hợp lý vì có các điều kiện thuận lợi sau:
• Nguồn nguyên liệu gần địa điểm đặt nhà máy. Thành phần nguyên liệu thỏa mãn
yêu cầu kỹ thuật để sản xuất.
• Điều kiện khí hậu, thủy văn ổn định, thích hợp cho việc xây dựng nhà máy.
• Điều kiện về cơ sở hạ tầng, điện, nước, thông tin liên lạc đầy đủ.
• Điều kiện giao thông vận tải thuận tiện.

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 17


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP

Chương 3: PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT VÀ
ĐỊA ĐIỂM ĐẶT NHÀ MÁY
3.1 Biện luận lựa chọn phương pháp sản xuất
Căn cứ vào độ ẩm phối liệu khi vào lò nung, người ta chia công nghệ sản xuất xi
măng thành ba phương pháp sản xuất: Phương pháp ướt, phương pháp bán khô và
phương pháp khô. Tuy nhiên, về nguyên liệu, quá trình hóa lý khi nung, sản phẩm cuối
cùng và các tính chất cơ bản của chúng luôn luôn giống nhau, chúng chỉ khác nhau về

kỹ thuật của các phương pháp sản xuất. Cụ thể:
• Phương pháp ướt: là phương pháp nghiền nguyên liệu với nước và chất điện
giải. Phối liệu vào lò có dạng bùn, độ ẩm W = 36 – 42%. Phương pháp này có
ưu điểm là sự đồng nhất của phối liệu cao, tuy nhiên công suất nghiền thấp, tiêu
tốn nhiều điện năng và nhiệt năng, kích thước lò nung dài, diện tích xây dựng

Hình 3.11 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng phương pháp ướt lò quay
lớn.
• Phương pháp bán khô: Phối liệu vào lò có dạng viên, độ ẩm W = 14 – 16%.
Lò nung có thể dùng lò quay với hệ thống calciner hoặc lò đứng để nung
clinker.
• Phương pháp khô: Phối liệu ở dạng bột. Phối liệu vào lò có độ ẩm W<1%. Phối
liệu chuẩn bị theo phương pháp khô có độ đồng nhất kém hơn phương pháp ướt.
Tuy nhiên, phương pháp khô có ưu điểm là năng suất cao, kích thước lò nung
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 18


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP

Hình 3.12 Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng phương pháp bán khô lò quay
ngắn, mức độ tự động hóa cao.

Hình 3.13 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng phương pháp khô lò
quay
Hiện nay, nước ta phổ biến hai phương pháp sản xuất xi măng là phương pháp ướt

và phương pháp khô. Lựa chọn phương pháp thích hợp là một trong những vấn đề quan
HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 19


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
trọng, quyết định các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật của nhà máy. Cơ sở của việc lựa chọn
phương pháp sản xuất dựa trên các điều kiện sau:
− Tính chất lý học và thành phần hóa học của nguyên liệu (hàm ẩm tự nhiên, độ rắn
vật liệu, hàm lượng kiềm…).
− Điều kiện cung cấp điện năng và nhiệt năng.
− Điều kiện trang thiết bị.
− Điều kiện vệ sinh công nghiệp.
− Tính chất địa lý khí hậu nơi sản xuất.
− Khả năng và quy mô mở rộng sản xuất.
Ngoài ra, việc lựa chọn phương pháp sản xuất cũng cần phải xuất phát từ hoàn
cảnh cụ thể của mỗi nước, khả năng từng địa phương. Tuy nhiên, cần phải đạt những
yêu cầu cơ bản sau:
− Quy trình sản xuất đơn giản nâng cao hiệu suất sử dụng máy móc thiết bị.
− Nâng cao sản lượng và chất lượng sản phẩm, giá thành sản phẩm hạ.
− Chỉ tiêu tiêu tốn năng lượng nhiệt năng, điện năng và nguyên vật liệu thấp.
− Có khả năng nâng cao trình độ cơ khí hóa và tự động hóa.
− Đảm bảo vệ sinh và an toàn lao động.
Tuy nhiên, về nguyên liệu, quá trình hóa lý khi nung, sản phẩm cuối cùng và các
tính chất cơ bản của chúng luôn luôn giống nhau, chúng chỉ khác nhau về kỹ thuật của
các phương pháp sản xuất.

Với điều kiện khoa học và kỹ thuật hiện đại, việc lựa chọn phương pháp sản xuất
nào phải được xét kỹ, toàn diện. Tuy nhiên giữa hai phương pháp sản xuất có những ưu,
khuyết điểm nổi bật sau:

Các chỉ tiêu

Đơn vị

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Lò quay –
Phương pháp ướt

Lò quay – Phương
pháp khô
Trang 20


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
Nhiệt năng tiêu tốn riêng
Điện năng tiêu tốn riêng
Tiêu hao vật liệu nghiền
Tiêu hao vật liệu chịu lửa
Độ đồng nhất phối liệu
Chất lượng sản phẩm
Diện tích sản xuất
Số lượng thiết bị

Năng suất

Kcal/Kg clinker
KWh/T clinker
Kg/T xi măng
Kg/T clinker

1350-1600
55
1.5 – 2.0
2.0 – 2.5
Tốt
Đảm bảo
Lớn
Ít
Thấp

700 – 1350
79 – 83
0.2 – 0.5
0.5 – 0.8
Thấp hơn
Thấp hơn
Nhỏ
Nhiều
Cao

Bảng 3.2 So sánh hiệu quả của các phương pháp sản xuất
Thế giới đang trong thời kỳ khủng hoảng năng lượng, cùng với những tiến bộ
trong ngành khí động học và kỹ thuật khí nén đã cho phép giải quyết tốt vấn đề đồng

nhất phối liệu khô nên nhìn chung, xu thế phát triển công nghiệp sản xuất xi măng trên
thế giới phần lớn theo xu hướng sản xuất theo phương pháp khô lò quay.
Trong công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô có hai hệ máy sấy
nghiền phổ biến là:
− Hệ sấy nghiền liên hợp dùng máy sấy nghiền bi.
− Hệ sấy nghiền liên hợp dùng máy sấy nghiền đứng.
Trong dây chuyền công nghệ này, đề tài chọn máy sấy nghiền đứng để sấy nghiền
phối liệu do có nhiều ưu điểm hơn so với máy nghiền bi như:
− Có thể nghiền nguyên liệu có độ ẩm cao (tới 20%), trong khi máy sấy nghiền bi
trang bị cho phương pháp khô thường chỉ dùng cho nguyên liệu có độ ẩm tới 8%.
− Dễ thông khí, năng lượng nghiền có thể sấy khô nguyên liệu. Khi kết hợp dùng
khí thải (nhiệt độ tới 300oC) thành hệ thống sấy nghiền liên hợp, hiệu quả sấy rất
cao.
− Phân ly tốt, năng lượng tiêu tốn riêng để nghiền nhỏ hơn máy nghiền bi (khoảng
30%).
− Điều chỉnh cỡ hạt khi nghiền dễ hơn máy nghiền bi.
− Chi phí vận hành và thay thế hao mòn ít hơn máy nghiền bi.
− Năng suất cao hơn máy nghiền bi.

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 21


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
3.2 Sơ đồ và thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.2.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ tổng quát

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 22


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
3.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ
3.3.1 Khảo sát địa chất, xác định thành phần hóa học, trữ lượng mỏ
Mỏ đá vôi

Khảo sát địa chất, xác định thành phần hóa, trữ lượng mỏ

Mỏ đất sét

Đá vôi và đất sét được lấy mẫu thử ở mỏ và đem về thí nghiệm để xác định thành
phần hóa, sau đó sẽ được tính toán phối liệu để sản xuất clinker. Qua công tác thí
nghiệm và tính toán, đá vôi ở núi Bnumpo và đất sét ở thị trấn Kiên Lương thuộc huyện
Kiên Lương tỉnh Kiên Giang đạt yêu cầu về đặc tính cơ lý (được chứng minh ở phần
dưới). Vì vậy có thể sử dụng mỏ đá vôi, đất sét để sản xuất xi măng. Thông qua việc
tính toán, bên cạnh nguyên liệu đá vôi, đất sét, phải bổ sung thêm đá Laterite (chọn đá
Laterit nhập từ tỉnh Đồng Nai) để sản xuất xi măng porland bền sunfate.

Hình 3.14 Công tác khảo sát địa chất và lấy mẫu thí nghiệm
3.3.2 Khai thác và vận chuyển
 Đá vôi:
o Sơ đồ dây chuyền khâu khai thác vận chuyển đá vôi

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 23


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP
Mỏ Đá Vôi

Loại bỏ tạp chất trên bề mặt

Cho thuốc nổ ANFO vào lỗ đã khoan

Khoan lỗ mìn

Xe ủi phân loại theo đá vôi theo đường kính D<1000mm và D>1000mm

D<1000mm

D>1000mm

Xe xúc gầu ngửa

Búa phá đá thủy lực

Xe ben

Vận chuyển về nhà máy

Băng tải

Bunke chứa đá

Hình 3.15 Công tác ở mỏ đá vôi (limestone quarry)

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443

Trang 24


CHƯƠNG
3
LUẬN VĂN
TỐT NGHIỆP

Hình 3.17 Khoan lỗ mìn (drillingHình
mine3.16 Cho thuốc nổ vào lỗ
(add explosives to the hole)
hole)

3.18
đập búa
thủy
lực
Hình Hình
3.19 Đá
vôiMáy

có kích
thước
d<1000mm
(size limestone d<1000mm)

HOÀNG HỮU NGHĨA - 1412443
Hình 3.21 Xe ủi (Bulldozer)

Trang 25
Hình 3.20 Xe xúc đưa đá vôi lên xe ben
(Xe xúc:excavator, xe ben: dump truck
Hình 3.23 Nhà máy clinker xi măng (clinker
Hình
cement
3.22 plant)
Bunker