TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG POOC-LĂNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG

Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

MỞ ĐẦU
Công cuộc công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước dưới sự lãnh đạo của Đảng và
Nhà nước ta đã đạt được một số thành tựu trên tất cả các lĩnh vực Công nghiệp, Nông
nghiệp, Dịch vụ…Trong đó ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và
ngành sản xuất ximăng nói riêng là một trong những ngành đóng vai trò quan trọng
trong công cuộc này. Ximăng 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. Mặc khác
khi sử dụng ximăng lại cho cường độ chịu nén, chịu uốn cao. Ximăng 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.
Đất nước ta trải qua hai cuộc chiến tranh tàn phá nên cơ sở hạ tầng còn thấp kém. Do
vậy nhu cầu sử dụng ximăng ngày càng tăng khi nước ta bước vào thời kỳ đổi mới tiến
tới công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước. Hàng loạt các công trình xây dựng: thuỷ
điện, cầu cống, đường xá, các công trình thuỷ lợi, nhà ở…tiêu thụ một lượng ximăng rất
lớn. Vì vậy việc tăng sản lượng ximăng nhằm cân đối giữa cung - cầu trong nước, một
phần tham gia xuất khẩu đang là mục tiêu của ngành công nghiệp ximăng Việt Nam. Để
góp phần thúc đẩy sự tăng trưởng kinh tế của đất nước đồng thời thực hiện được mục
tiêu trên thì việc xây dựng các nhà máy ximăng là rất cần thiết.
Việc nghiên cứu, học tập kỹ thuật và công nghệ sản xuất ximăng và một số môn học
liên quan nhằm giúp cho cán bộ, công nhân bắt đầu làm ximăng nắm vững được cơ sở
lý thuyết, quá trình công nghệ và những kinh nghiệm thực tế để nhanh chóng làm chủ
công nghệ, làm chủ thiết bị từ đó đưa vào vận hành khai thác an toàn dây chuyền thiết bị
có trình độ công nghệ cao mới được đầu tư, phát huy hết công suất thiết kế, góp phần
tích cực vào sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của đất nước.
Vì những lý do đó em chọn đề tài “TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG
POOC-LĂNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG”.

1

Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

NỘI DUNG
Chương I: SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH VÀ CÁC CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
XIMĂNG
I.

Lịch sử sản xuất ximăng
Năm mươi thế kỷ trước, người Ai cập đã dùng rơm trộn với đất sét để tạo ra những

viên gạch khô và sử dụng vữa vôi với thạch cao làm chất kết dính để xây dựng các Kim
tự tháp. Đến thế kỷ XII, người La Mã đã phát minh ra ximăng La Mã để xây dựng các
đấu trường, các đền thờ các vị thần ở Rome mà đến nay vẫn còn làm thế giới kinh ngạc.
Vào giữa thế kỷ XVIII, John Smeaton (người Anh) đã tìm ra ximăng thuỷ lực để xây
dựng Hải đăng Eddystone nổi tiếng và đến giữa thế kỷ XIX Joseph Aspdin (cũng là
người Anh) đã phát minh ra quá trình công nghệ sản xuất ximăng Pooclăng mà nhờ đó
các công trình xây dựng ngày càng phát triển hơn, bền vững hơn.
Nhờ có ximăng Pooclăng mà ở thế kỷ XX người ta có thể tạo nên các kết cấu xây dựng
lớn và vĩ đại như nhà hát Champs Elise ở Paris, đập nước lớn Hoover Dam ở bang Nevada
– Mỹ, đập Itaipu ở giữa Brazil – Paraguay – Achentina, đập thuỷ điện Tam Hiệp lớn nhất
thế giới ở Trung Quốc và tháp đôi Petronas (cao 458 mét) ở Malaisia. Công trình xây dựng
là biểu tượng cho sự phát triển công nghệ của loài người và nó gợi lại giá trị của nền văn
minh nhân loại.
II.

Tình hình sản xuất
1. Trong nước

Ở Việt Nam, công nghiệp ximăng đã hình thành và phát triển hơn 100 năm, bắt đầu

từ năm 1899 bằng việc xây dựng nhà máy ximăng lò đứng đầu tiên tại Hải Phòng. Từ
năm 1924 đến năm 1930 đã xây thêm 3 dây chuyền lò quay phương pháp ướt theo công
nghệ của Pháp. Sau ngày hoà bình lập lại, Nhà nước ta đã đầu tư tại nhà máy ximăng
Hải Phòng thêm 6 dây chuyền lò quay sản xuất theo phương pháp ướt với thiết bị của
F.S.Smidth (Đan Mạch) và công nghệ của Rumani cung cấp. Ở miền Nam năm 1964,
nhà máy ximăng Hà Tiên được xây dựng với 2 lò quay phương pháp ướt do hãng Venotpic của Pháp cung cấp.
2


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Ngay từ năm 1975 sau khi thống nhất, để đáp ứng nhu cầu xây dựng tái thiết và phát
triển đất nước, Chính phủ đã quyết định xây dựng thêm các nhà máy ximăng mới có
công suất lớn, đầu tiên là nhà máy ximăng Bỉm Sơn (Thanh Hoá) có công suất 1,2 triệu
tấn/năm với 2 dây chuyền thiết bị lò quay phương pháp ướt của Liên Xô, sau đó là nhà
máy ximăng Hoàng Thạch (Hải Dương) công suất 1,1 triệu tấn/năm với 1 dây chuyền lò
quay phương pháp khô hiện đại, thiết bị do Đan Mạch cung cấp. Từ năm 1986 đến nay,
công cuộc đổi mới đã tạo đà cho sự phát triển nhanh chóng và mạnh mẽ của đất nước,
nhu cầu xây dựng ngày càng tăng đòi hỏi ngành công nghiệp ximăng phải tiếp tục đầu tư và
phát triển. Hàng loạt nhà máy ximăng lò quay phương pháp khô hiện đại đã được xây dựng
và đi vào sản xuất như nhà máy ximăng Chinfon (Hải Phòng) 1,4 triệu tấn/năm, ximăng Bút
Sơn (Hà Nam) 1,4 triệu tấn/năm, ximăng Nghi Sơn (Thanh Hoá) 2,15 triệu tấn/năm, ximăng
Hoàng Mai (Nghệ An) 2 triệu tấn/năm, ximăng Vân Xá (Huế) 0,5 triệu tấn/năm, ximăng Sao
Mai (Hà Tiên) 1,76 triệu tấn/năm và 55 cơ sở sản xuất ximăng lò đứng ở khắp cả nước với
tổng công suất hơn 3 triệu tấn/năm. Bên cạnh đó, các nhà máy cũ cũng được đầu tư mở rộng
hoặc cải tạo nâng cấp như ximăng Hoàng Thạch 2 (1,4 triệu tấn/năm), ximăng Bỉm Sơn 2
(1,4 triệu tấn/năm). Sự phát triển của ngành ximăng đã đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng
nhiều của đất nước và đập thuỷ điện Hoà Bình – “công trình thế kỷ”, cầu Thăng Long, cầu
Mỹ Thuận, sân vận động quốc gia Mỹ Đình... đã trở thành niềm tự hào của nhân dân ta.
Với sự phát triển trên 100 năm, lịch sử của ngành công nghiệp ximăng Việt Nam đã

được đánh dấu bằng những sự đổi mới và phát triển rất nhanh cả về quy mô đầu tư,
phương thức đầu tư, trình độ công nghệ sản xuất và đáp ứng kịp thời nhu cầu xây dựng
và phát triển đất nước theo từng thời kỳ lịch sử. Cũng trong tiến trình phát triển này,
việc ứng dụng tiến bộ về khoa học và công nghệ, tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm tài
nguyên và bảo vệ môi trường, môi sinh luôn được quan tâm; đồng thời việc đào tạo
nguồn nhân lực có đủ trình độ kỹ thuật, quản lý để nhanh chóng tiếp nhận, làm chủ công
nghệ tiên tiến, hiện đại của công nghiệp ximăng trên thế giới cũng được chú trọng.
2. Thế giới
Hiện nay trên thế giới đang sử dụng các công nghệ sản xuất ximăng rất hiện đại, có
khả năng tự động hóa rất cao. Có các chủng loại ximăng phổ biến sau: Pooc-lăng thông
3


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

dụng (PC), Pooc-lăng hỗn hợp (PBC), Pooc-lăng puzolan, Pooc-lăng xỉ lò cao, Pooclăng bền sunphat, Pooc-lăng mac cao, Pooc-lăng đóng rắn nhanh, Pooc-lăng giãn nở,
Pooc-lăng dành cho xeo tấm lợp uốn sóng amiăng - ximăng, Pooc-lăng cho bêtông mặt
đường bộ và sân bay, ximăng alumin, ximăng chống phóng xạ, ximăng chịu axit,
ximăng chịu lửa,…
Vào năm 2010, sản lượng ximăng của thế giới là 3,3 tỉ tấn. Ba nước sản xuất ximăng
nhiều nhất thế giới cũng chính là 3 quốc gia đông dân nhất hành tinh: CHND Trung
Hoa (1,8 tỉ), Ấn Độ (220 triệu) và Hoa Kỳ (63,5 triệu), chiếm hơn một nửa tổng sản
lượng ximăng thế giới. Đối với trữ lượng ximăng, 3 nước này cũng đứng đầu thế giới
với tổng trữ lượng gần bằng một nửa tổng trữ lượng trên thế giới.
III.

Sơ lược các công nghệ sản xuất ximăng

Từ trước tới nay có các công nghệ sản xuất (CNSX) ximăng chủ yếu là: CNSX
ximăng lò đứng, lò quay khô, lò quay ướt. Nhưng các phương pháp lò đứng đã lạc hậu

mà chủ yếu là dùng lò quay khô. Các công nghệ (CN) được trình bày ở bảng dưới:
Chỉ tiêu
1.
Nguyên
lí làm
việc

CN lò đứng
- Làm việc gián đoạn

CN lò quay ướt
- Làm việc liên tục

CN lò quay khô
- Làm việc liên tục

- Phối liệu được cấp vào - Phối liệu được nạp từ đầu - Tương tự lò quay
theo từng mẻ, đi từ trên cao của lò, đảo trộn đều ướt
xuống

theo vòng quay của lò

- Quá trình tạo khoáng - Quá trình tạo khoáng - Tương tự lò quay
diễn ra theo chiều cao của được diễn ra theo chiều dài ướt
lò và trong từng viên phối lò
liệu

- Công suất lớn ( có thể đạt
3000-5800
ngày

4

tấn

clinker/

- Tương tự lò quay
ướt


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

2.

- Đá vôi, đất sét, phụ gia, - Tương tự công nghệ lò - Tương tự công

Phối liệu xỉ pirit

đứng

nghệ lò đứng

- Thêm phụ gia khoáng - Phối liệu nghiền với - Phối liệu đưa vào
hóa photphorit ở dạng nước dạng bùn nhão, độ dạng bột mịn, độ

3.
Nhiên
liệu

viên, độ ẩm 14%, trộn lẫn ẩm 40%

ẩm 1-2% tạo thành

vào nhau

viên

- Chỉ dùng nhiên liệu rắn - Có thể dùng than hoặc - Tương tự lò quay
( than)

ướt

- Tiêu tốn nhiều nhiên liệu - Tiêu tốn nhiên liệu trên 1 - Tiêu tốn nhiên liệu
trên 1 đơn vị sản phẩm lớn

4.

dầu, khí

- Sử dụng lò đứng

đơn vị sản phẩm là lớn trên 1 đơn vị sản
nhất

phẩm là nhỏ nhất

- Sử dụng lò quay

- Sử dụng lò quay

Quá

- Phải trải qua giai đoạn - Tương tự lò đứng

- Lò quay khô có hệ

trình

sấy giảm độ ẩm từ 40%

thống trao đổi nhiệt,

nung

xuống 2%

tháp xyclon

- Nhiệt độ lò rất khó đạt - Nhiệt độ nung 1450ºC

- Tương tự lò quay

5. Nhiệt
độ và

tới 1450ºC

chất

- Chất lượng không tốt và và ổn định

- Chất lượng tốt và

ổn định

ổn định

lượng
6.
Mức độ

- Chất lượng sản phẩm tốt ướt

- Lượng khí thải gây ô - Lượng khí thải gây ô - Lượng khí thải
nhiễm lớn. Đặc biệt thải ra nhiễm là lớn nhất do sử gây ô nhiễm là nhỏ

gây ô

1 lượng HF- chất khí rất dụng rất nhiều nhiên liệu

nhiễm

độc hại, cần công nghệ xử

nhất

lí hiện đại, chi phí cao
1. Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt
Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt còn gọi là lò quay có thiết bị trao đổi

nhiệt bên trong. Nó là 1 ống kim loại hình trụ rỗng, đặt nghiêng 1 góc α so với mặt
phẳng ngang, α 3o – 5o, tỉ lệ L/D 30 - 40 lần (L: chiều dài, D: đường kính). Lò quay
5


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

phương pháp ướt thường có các loại sau: D × L = 3 × 100m; 3,6 × 120m ; 4 × 150m ; 5×
185m 7 × 270m. Lò có kích thước khác nhau sẽ có năng suất khác nhau. Toàn bộ chiều
dài lò được đặt trên hệ thống bệ đỡ có con lăn và đặt trên các trụ lò bằng bê tông. Lò
chia làm 6 vùng:
-

Vùng sấy và đốt nóng chiếm

50 – 60% chiều dài

-

Vùng phân hủy chiếm

20 – 23% chiều dài

-

Vùng tỏa nhiệt chiếm

5 – 7% chiều dài

-

Vùng kết khối chiếm

10 – 15% chiều dài

-

Vùng làm lạnh chiếm

2 – 4% chiều dài

Phối liệu được nạp vào lò, chuyển động theo chiều dài của lò, chủ yếu là trượt
trên bề mặt trong của lò. Thời gian vật liệu lưu trong lò vào khoảng 3 – 6 giờ.
Nguyên
liệu

1

2
3
Nhiên liệu
ko khí

clinker

Hình 1. Lò quay nung ximăng
1. Bộ phận nạp nguyên liệu ; 2. Lò quay ; 3. Phần làm nguội sản phẩm

Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều: phối liệu vào đầu cao ( đầu lạnh )
của lò, clinker ra đầu thấp (đầu nóng) của lò, nhiên liệu và không khí đi vào đầu thấp

của lò, quá trình cháy và sự trao đổi nhiệt xảy ra theo chiều dài của lò, cuối cùng khí
thải được đi ra phía đầu cao của lò. Nguyên, nhiên liệu đi ngược chiều nhau, kết quả
nguyên liệu được đốt nóng từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ kết khối, còn khí nóng có
nhiệt độ giảm dần theo chiều dài lò ra ống khói, nhiệt độ khí thải khoảng 200 – 3000oC.

6


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Để tăng hiệu quả trao đổi nhiệt trong lò người ta thường bố trí các thiết bị trao đổi
nhiệt bên trong lò như: xích trao đổi nhiệt, các tấm kim loại trao đổi nhiệt ở các dôn như
dôn sấy, dôn đốt nóng, dôn phân hủy, phổ biến là xích trao đổi nhiệt.
2. Lò quay nung clinker ximăng theo phương pháp khô
Lò quay nung clinker ximăng theo phương pháp khô về cấu tạo thân lò và nguyên
tắc làm việc ngược chiều như lò quay phương pháp ướt. Tuy nhiên cũng có những điểm
khác nhau: kích thước lò rất ngắn so với lò phương pháp ướt, tỉ lệ L/D 15 - 17 lần, phổ
biến là loại lò có kích thước: D × L 3,5 × 50m ; 4 × 60m; 5 × 75m.
h

3. Lò đứng nung clinker ximăng
Lò đứng là 1 ống hình trụ đứng rỗng, ngoài là vỏ thép, trong lót gạch chịu lửa. Chiều
cao (H) và đường kính lò (D) thường có tỉ lệ xác định H/D = 3,5 - 4 lần, tùy theo kích
thước lò mà có năng suất khác nhau, để tăng hiệu quả sấy thường mở rộng dôn sấy.
Lò đứng cơ khí hóa cao thường có thiết bị nạp liệu, tháo clinker hoàn toàn tự động.
Bột phối liệu từ silô chứa vào thiết bị làm ẩm, tạo viên, chuyển xuống thiết bị nạp liệu
vào lò và quá trình nung luyện được tiến hành trong lò đứng tương tự trong lò quay.
Dựa vào chiều cao lò, nhiệt độ nung mà phân chia lò đứng thành 3 hoặc 4 dôn, phổ
biến hơn là 3 dôn: dôn sấy, dôn nung và dôn làm lạnh.

7


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Chương II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG
I.

Thành phần hóa học của clinker

Clinker là bán sản phẩm trong quá trình sản xuất xi măng. Clinker được sản xuất
bằng cách nung kết hợp hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét và quặng sắt với thành phần
xác định đã được định trước, clinker có dạng cục sỏi nhỏ, kích thước 10-50mm.
Thành phần chính

Tỉ lệ (%)

Tạp chất

Tỉ lệ (%)

CaO

63 – 67

MgO

1–5

SiO2

21 – 24

SO3

0.1 – 2.5

Al2O3

4–7

P2O5

0 – 1.5

Fe2O3

2,5 – 4

Mn2O3

0–3

TiO2

0 – 0.5

K2O + Na2O

0–1

Nguyên liệu được pha trộn theo tỷ lệ xác định rồi đem nung ở nhiệt độ cao khoảng
1450 – 14550C nhằm tạo hợp chất chứa thành phần pha cần thiết (gồm các loại khoáng
và pha thủy tinh).
Các oxit chính phản ứng tạo thành khoáng cần thiết. Một phần nguyên liệu không
phản ứng nằm trong pha thủy tinh hoặc ở dạng tự do. Ngoài ra clinker còn chứa những
khoáng khác do tạp chất phản ứng tạo nên trong quá trình nung.

K

Khoáng chính

Tên khoáng

Công thức HH

Kí hiệu

Thành phần %

Alít

3CaO.SiO2

C3S

40 – 60

Belít

2CaO.SiO2

C2S

15 – 35

Tricanxi
Aluminat

3CaO.Al2O3

C3A

4 – 14

Aluminoferit
Canxi

4CaO.Al2O3.Fe2O3

C4AF

10 – 18

Aluminat Alkali

(K.Na)2O.8CaO.3Al2O3

(KN)2C8A3

0–1

8


hoáng phụ

Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Sunfat Alkali

(K.Na)2SO4

0–1

Alumo Manganat
4CaO.Al2O3.Mn2O3
Canxi

0–3

Sunfat Canxi

0–2

CaSO4

Trong đó C3S quyết định chất lượng ximăng, bởi vì C3S đóng rắn nhanh, cho cường
độ chịu nén cao. C3S chỉ hình thành trong quá trình nung luyện trên cơ sở các khoáng
khác đã tạo thành pha lỏng.

II.

Các hệ số đặc trưng của clinker xi măng

Tính chất của xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker. Thành phần khoáng
lại liên quan chặt chẽ với hàm lượng các oxit tham gia phản ứng. Bởi vậy các nhà hóa học
xi măng đã đưa ra các khái niệm về hệ số đặc trưng của clinker. Các khái niệm này được sử
dụng không thay đổi cho tới ngày nay vì chúng có ý nghĩa vừa định tính vừa định lượng,
vừa có tính lý thuyết, vừa có ý nghĩa thực tiễn. Đáng chú ý là các hệ số sau:

1.

-

Hệ số bão hòa vôi

-

Mô đun silicat

-

Mô đun aluminat

Biểu diễn quan hệ giữa các oxit bằng các hệ số
1.1.

Hệ số bão hoà vôi

Theo công thức của V.A. Kind, hệ số bão hòa vôi (KH) là tỷ lệ của lượng CaO còn

lại trong clinker sau khi đã liên kết đủ với Al 2O3 , Fe2O3 và SO3 so với lượng CaO cần
thiết đủ liên kết với tất cả lượng SiO2 để tạo thành khoáng C3S:
KH 

CaO -1, 65 Al2O3 - 0, 35Fe2O3 - 0, 7 SO3
2,8SiO2

9


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Theo công thức của Lea và Parker thì hệ số bão hòa vôi (LSF) là tỷ lệ giữa hàm
lượng CaO có trong clinker so với lượng CaO cần thiết đủ để liên kết với SiO 2 để tạo
thành C3S, với Al2O3 và Fe2O3 để tạo thành C3A và C4AF:

LSF 

CaO
�100%
2,8SiO2  1,18 Al2O3  0, 65Fe2O3

Khi hệ số bão hoà vôi càng lớn thì khả năng tạo thành C3S càng nhiều.
Đối với các loại ximăng pooclăng thông thường thì KH luôn nhỏ hơn 1 (từ 0,86 
0,95) và LSF luôn nhỏ hơn 100 (từ 85  100).
1.2.

Mô đun Silic (SR)

Đặc trưng cho tỷ lệ giữa pha rắn (các khoáng silicat) và pha lỏng nóng chảy (các

khoáng aluminat và alumo ferit) có trong clinker ở nhiệt độ cao, được biểu thị bằng
công thức:

SR 

% SiO2
% Al2O3  % Fe2O3

Khi SR càng cao thì pha lỏng nóng chảy càng ít, clinker càng khó kết luyện.
Đối với xi măng pooclăng thông dụng:
1.3.

1,7 < SR < 2,5

Mô đun Aluminat (AR)

Đặc trưng cho độ nhớt của pha lỏng nóng chảy của clinker, được biểu thị bằng công
thức:

AR 

% Al2O3
% Fe2O3

Khi AR càng cao thì pha lỏng nóng chảy có độ nhớt càng lớn, phản ứng tạo khoáng
C3S càng khó.
Đối với xi măng pooclăng thông dụng:

1,0 < AR < 2

2. Hình dáng cấu trúc của các khoáng clinker

10


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Khoáng Alít (C54S16AM)

Khoáng Belit (-C2S)

Hình 2. Hình dáng cấu trúc của khoáng clinker
III.

Quá trình sản xuất ximăng

1.

Nguyên liệu, nhiên liệu, năng lượng dùng cho sản xuất ximăng

1.1.

Nguyên liệu

- Đất sét (cung cấp SiO2, Al2O3 ): đất sét làm nguyên liệu ximăng không đòi hỏi cao
như đất sét làm nguyên liệu gốm sứ.Yêu cầu kĩ thuật chính ở đây là đảm bảo thành phần
hóa học ( hàm lượng SiO2, Al2O3) trong một phạm vi nhất định. Các tạp chất trong đất
sét như cát, tràng thạch, đá vôi, chất hữu cơ vẫn được chấp nhận trong phạm vi tương
đối rộng.Thường sử dụng đất sét bãi sông, đất sét ruộng, phiến thạch sét (đất đồi), đất
sét vôi,…

- Đá vôi (cung cấp CaO): thường là loại đá vôi có hàm lượng CaO cao. Cũng có thể
sử dụng đá phấn, đá vôi sét… và cần khống chế tạp chất có hại MgO < 5% vì MgO sẽ
gây mất ổn định thể tích của ximăng khi đóng rắn.
+ Đá vôi Dvon Trung D2: hạt nhỏ, mịn, đồng nhất (thành phần hỗn hợp: CaO ≥5 % ;
MgO ≤ 1%)
+ Đá vôi cacbon Trung Pecni: hạt rất nhỏ, mịn, màu xám (thành phần hỗn hợp : CaO
≥ 50% ; MgO ≤ 1,5%)
11


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

+ Đá vôi Triat Trung T2: màu đen hoặc màu xám sáng hạt nhỏ (thành phần hỗn hợp
CaO > 48,8% - 54% ; MgO 0,4 – 2,83%)
- Quặng sắt (cung cấp Fe2O3 ) : sử dụng loại quặng getit ( Fe 2O3.H2O) hoặc loại
quặng limonit (Fe2O3.n H2O). Loại có hàm lượng Fe2O3 ít nhất (25-45%) ở dạng sỏi đỏ
lẫn sét và thạch anh là quặng latenit.
- Các loại phụ đưa vào hỗn hợp ximăng trong giai đoạn nghiền clinker nhằm điều
chỉnh tốc độ đóng rắn của ximăng (như thạch cao) và để hạ giá thành sản phẩm (như xỉ
lò cao, xỉ nhiệt điện, cát, đá silic, đá vôi…)
- Nguyên liệu phụ để điều chỉnh thành phần hóa học của phối liệu như quartzit
phong hóa, diatomic để tăng hàm lượng SiO2, boxit để tăng Al2O3, xỉ pyrit (phế thải
công nghiệp super photphat) để tăng Fe2O3.
1.2.

Nhiên liệu

Để cung cấp nhiệt cho quá trình phân huỷ đá vôi, sét, phụ gia thành các oxit và tạo ra
điều kiện nhiệt độ cao để xảy ra phản ứng giữa các oxit với nhau tạo thành các khoáng
của clinker, cần phải đốt nhiên liệu để nung nóng phối liệu đến nhiệt độ 1450 1500oC.

Chất lượng nhiên liệu ảnh hưởng quyết định đến quá trình nung, vì vậy cần phải chọn
loại nhiên liệu phù hợp với điều kiện thiết bị công nghệ của từng nhà máy cụ thể.
Nhiên liệu tốt nhất là khí thiên nhiên (chứa chủ yếu là khí metan - CH4) vì dễ cháy, thiết
bị đốt đơn giản, nhiệt lượng cao và không có tro. Nhiên liệu tốt thứ 2 là nhiên liệu lỏng
(thường dùng dầu FO) cũng có nhiệt lượng cao (hơn 9000 kcal/kg) và không có tro, dễ
cháy, nhưng thiết bị đốt phức tạp hơn và phải có bộ phận hâm sấy. Loại nhiên liệu thứ ba
không có các ưu điểm như hai loại trên nhưng lại được dùng phổ biến nhất là nhiên liệu rắn
(thường dùng than antraxit có chứa 75  85% cacbon, có nhiệt lượng từ 6000  7000
kcal/kg). Sau khi than cháy để lại khoảng 15  25% tro, có thành phần hoá học gần giống
thành phần của sét đã nung (SiO2 58  68%, Al2O3 23  28%, Fe2O3 3  8 % và một ít tạp
chất khác).

12


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Ở Việt Nam trước năm 1995 sử dụng hỗn hợp than nâu Trung Quốc hoặc than mỡ
Autralia với than antraxit Quảng Ninh tại nhà máy ximăng Hải Phòng, hỗn hợp than
cám 3 Quảng Ninh với than Na Dương Lào Cai tại nhà máy ximăng Bỉm Sơn, dầu FO
tại nhà máy ximăng Hà Tiên…Tuy nhiên sử dụng than làm nhiên liệu phức tạp hơn dầu
hoặc khí vì than phải được nghiền thật mịn và được phun vào lò (đối với lò quay) hoặc
nghiền cùng với phối liệu (đối với lò đứng). Mặt khác, lượng tro than còn lại sau khi cháy
cũng tham gia vào phản ứng tạo khoáng clinker nên khi tính toán phối liệu phải coi nó như
1 cấu tử nguyên liệu và cần khống chế đúng tỷ lệ yêu cầu trong quá trình sản xuất.
Đối với công nghệ sản xuất ximăng bằng lò quay phương pháp khô, cần sử dụng loại
than có hàm lượng tro ít, nhiệt lượng cao và hàm lượng lưu huỳnh (tạo ra SO 3 độc hại)
càng thấp càng tốt. Hiện nay hầu hết các nhà máy đều quy định chỉ sử dụng than cám có
chất lượng tốt, ví dụ nên dùng than cám Hòn Gai có mức chất lượng từ 3C- HG trở lên
(có trị số tỏa nhiệt toàn phần khô Q k > 6500 kcal/kg, hàm lượng tro A k < 20%, chất bốc

khô trung bình Vk 6 - 8%, hàm lượng lưu huỳnh Sk < 0,8%).
1.3.

Năng lượng

Trong công nghiệp sản xuất ximăng sử dụng một lượng rất lớn năng lượng, chủ yếu
là điện năng. Điện năng cung cấp năng lượng để vận hành các thiết bị trong dây chuyền
( lò quay, băng tải, quạt phân ly…). Tính trung bình năng lượng dùng trong sản xuất
ximăng khoảng 85÷95 Kwh/tấn ximăng. Tùy theo công suất của mỗi nhà máy mà lượng
điện năng tiêu thụ khác nhau. Có một số nhà máy xây dựng đường điện riêng phục vụ
cho sản xuất như nhà máy ximăng Hoàng Thạch, ximăng ChinFon Hải Phòng…
2. Quá trình hóa lý xảy ra khi nung clinker
Phối liệu từ khi vào lò tới khi ra lò (trải qua quá trình tăng nhiệt độ từ nhiệt độ bình
thường tới khi đạt nhiệt độ kết khối, rồi sau đó nguội dần tới nhiệt độ bình thường) có
nhiều biến đổi hóa lý phức tạp qua nhiều giai đoạn. Có thể chia các giai đoạn phản ứng
một cách tương đối như sau:
2.1.

Giai đoạn nung nóng và sấy khô phối liệu

13


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Khi nhiệt độ của phối liệu được nâng dần từ nhiệt bình thường tới khoảng 250 3000C là quá trình khử nước lý học, nung nóng phối liệu và lúc này có thể xảy ra một
vài loại phản ứng hóa học nhưng không ảnh hưởng lớn tới quá trình tạo khoáng clinker
sau này.
Trong công nghệ sản xuất clinker bằng lò quay phương pháp khô có hệ thống tháp
trao đổi nhiệt xyclon, giai đoạn này xảy ra ở xyclon cấp I, tại đó bột phối liệu được trộn

lẫn với dòng khí nóng có nhiệt độ 450 – 500 0C từ dưới đi lên và truyền nhiệt cho bột
phối liệu. Sau đó bột phối liệu nóng được tách ra khỏi dòng khí (nhờ lực ly tâm) và chảy
xuống xyclon cấp II.

Hình 3. Hệ thống trao đổi nhiệt xyclon
2.2.

Giai đoạn phân hủy các khoáng sét

Khi nhiệt độ tăng dần, các loại khoáng sét như caolinit, montmorilonit, ilit,…trong
đó chủ yếu là caolinit (Al2O3.2SiO2.2H2O) sẽ bị phân hủy. Nhiệt độ khử nước của
caolinit chủ yếu phụ thuộc vào cấu trúc tự nhiên của nó: caolinit cấu trúc phân tán mịn
dễ dàng khử nước ở 300 - 4200C, loại caolinit tinh thể thô phải nâng cao nhiệt độ tới 475
- 5050C. Khi nhiệt độ lên đến 500 - 6000C thì caolinit không còn nước kết tinh, chuyển
sang meta caolinit, nếu tăng thêm nhiệt độ thì một phần phân hủy thành dạng vô định
hình Al2O3 và SiO2 có hoạt tính:
14


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường
0

0

500-600 C
900 C
Al 2O3.2SiO 2 .2H 2O ����
� Al 2O3.2SiO 2 ���
� Al 2O3 + 2SiO 2

Trong công nghệ sản xuất clinker bằng lò quay phương pháp khô, giai đoạn này xảy
ra ở xyclon cấp II và cấp III, tại đó bột phối liệu được trộn lẫn với dòng khí nóng có
nhiệt độ 500 – 9000C từ dưới đi lên và truyền nhiệt cho bột liệu. Quá trình này tương tự
như ở xyclon cấp I, bột liệu được nâng nhiệt dần và xảy ra các phản ứng phân huỷ
khoáng sét và một phần khoáng cacbonat, được tách ra khỏi dòng khí (nhờ lực ly tâm)
và chảy xuống xyclon cấp IV hoặc vào thiết bị tiền nung.
2.3.

Giai đoạn phân hủy cacbonat

Khi nung phối liệu ximăng, đá vôi (thành phần khoáng là canxi cacbonat CaCO 3) bị
o

600-900 C
� CaO + CO 2
phân hủy nhiệt theo phản ứng: CaCO3 ����

Đây là phản ứng dị thể thuận nghịch, nếu khống chế tốt các điều kiện, phản ứng có
thể xảy ra hoàn toàn. Theo lý thuyết, CaCO3 bắt đầu phân hủy ở 6000C, mạnh nhất ở
9000C. Trong thực tế nhiệt độ bắt đầu phân hủy CaCO 3 trên 6000C nhưng rất chậm, phân
hủy mạnh ở 750 - 9000C và mãnh liệt trên 9000C. Một số yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ
phân giải của CaCO3 là:
+ Nhiệt độ tăng cao, tốc độ phản ứng nhanh.
+ Giảm áp lực riêng phần CO2 sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho phân hủy CaCO3.
+ Khoáng canxi kết tinh thô, hạt to, thì tốc độ phân giải chậm và ngược lại.
2.4.

Giai đoạn phản ứng ở pha rắn

Trong quá trình sét và đá vôi phân hủy, các oxit mới sinh lập tức phản ứng với nhau

hình thành khoáng clinker. Trước hết là sự hình thành canxi aluminat (CA) ở nhiệt độ
khoảng 7000C, sau đó CA kết hợp với CaO ở 900 - 1000 0C để chuyển thành C5A3 và cuối
cùng tạo thành C3A ở 12000C.
Sự tạo thành ferit có nhiều ý kiến khác nhau, nhưng đa số cho rằng ở khoảng nhiệt
độ trên 7000C đã có phản ứng giữa CaO và Fe 2O3 tạo thành C2F, sau đó kết hợp thêm
CaO và Al2O3 hình thành C4AF. Nhiều công trình nghiên cứu cho rằng các khoáng ferit
15


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

tạo thành một dãy dung dịch rắn C 6A2F - C4AF - C6AF2, mà công thức khoáng đại diện
của nó là C4AF (tetracanxi alumo ferit).
Từ trên 7000C bắt đầu phản ứng của CaO với SiO2 tạo thành đicanxi silicat (C2S).
Quá trình trên có thể đơn giản hóa bằng các phương trình phản ứng như sau:
3CaO + Al 2O ��
� 3CaO.Al 2O 3
��
�

4CaO + Al 2O3 + Fe 2O3
2CaO + SiO 2

��
�

4CaO.Al 2O 3.Fe 2O 3

2CaO.SiO2

Từ nhiệt độ 10000C tới 1200 - 12500C C3A và C4AF tiếp tục được tạo thành và C2S đạt
tới hàm lượng lớn nhất, trước khi C2S tham gia phản ứng với CaO của giai đoạn tiếp theo.
Giai đoạn phản ứng pha rắn thực tế đã bắt đầu ngay trong hệ thống trao đổi nhiệt xyclon,
trong thiết bị tiền nung và tiếp tục xảy ra trong lò quay.
2.5.

Giai đoạn phản ứng tạo khoáng C3S khi xuất hiện pha lỏng

Phản ứng giữa SiO2 và CaO trước hết tạo thành C2S rồi sau đó kết hợp tiếp với CaO
mới sinh để chuyển thành C3S, là một khoáng clinker chính tạo cho đá ximăng có cường
độ ban đầu cao và phát triển cường độ nhanh. Điều kiện để phản ứng C2S kết hợp với
CaO thành C3S là sự xuất hiện của pha lỏng. Khi pha lỏng xuất hiện thì C 2S, CaO bắt đầu
hòa tan vào pha lỏng và kết hợp với nhau thành C3S theo phản ứng sau:
o

(1250-1450 C) pha long
C2Shòa tan + CaO hòa tan �������
� 3CaO.SiO 2 (ket tinh)

Lượng pha lỏng và độ nhớt của pha lỏng ảnh hưởng rất lớn đến sự tạo thành C 3S.
Các cation có tác dụng làm giảm độ nhớt của pha lỏng được sắp xếp theo thứ tự:
K+ < Na+ < Ba2+ < Sr2+ < Ca2+ < Mg2+ < Fe2+ < Mn2+
Như vậy, các cation Fe2+ và Mn2+ có tác dụng làm giảm độ nhớt nhiều nhất. Vì thế
trong phối liệu clinker ximăng pooclăng nếu thiếu Fe 2O3 người ta phải sử dụng phụ gia
giàu sắt để điều chỉnh. Trên thực tế ở Việt Nam, nguồn nguyên liệu của tất cả các nhà
máy ximăng đều thiếu Fe2O3, vì vậy phụ gia giàu sắt (quặng sắt hoặc xỉ pyrit, laterit) là
phụ gia không thể thiếu trong sản xuất clinker ximăng pooclăng.
16

Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Trong lò quay nung clinker ximăng, giai đoạn phản ứng pha lỏng để tạo khoáng C 3S
xảy ra ở nhiệt độ cao nhất (1350 – 1500 oC) và tại đó được gọi là dôn nung. Quá trình
này cần khoảng thời gian từ 25 – 30 phút để tất cả CaO trong bột liệu có thể liên kết hết
thành C3S, vì vậy dôn nung của lò quay thường có chiều dài khoảng 20 – 30 m.
2.6.

Giai đoạn làm nguội clinker

Tốc độ làm nguội clinker ảnh hưởng rất lớn tới hình thái cấu trúc của khoáng clinker
và tính chất của clinker. Để giữ được các khoáng clinker đã tạo thành khi nung ở nhiệt
độ kết khối thì việc làm nguội nhanh clinker là cần thiết để hạn chế sự phân hủy các
khoáng đó, đặc biệt để ngăn cản sự biến đổi thù hình của C 2S từ dạng - C2S sang dạng
- C2S.
Khi làm nguội nhanh, đồng thời với sự đông cứng đột ngột của pha thủy tinh, các
tinh thể C3S sẽ kết tinh dạng hạt mịn làm tăng hoạt tính của chúng khi thủy hóa.
Khi làm nguội nhanh, clinker dễ nghiền hơn do có ứng suất nội lớn.
Giai đoạn làm nguội clinker xảy ra ngay ở cuối dôn nung chuyển sang dôn làm
nguội, khi đó nhiệt độ của clinker giảm nhanh từ 1450 oC xuống 1100 – 1200oC và được
đưa ra khỏi lò quay. Quá trình làm nguội tiếp theo được thực hiện trong thiết bị làm
nguội. Trong công nghệ sản xuất clinker ximăng có các dạng thiết bị làm nguội khác
nhau như làm nguội kiểu lò hành tinh, làm nguội kiểu ống quay và làm lạnh kiểu ghi,
trong đó thiết bị làm nguội kiểu ghi có hiệu suất làm nguội nhanh nhất.
3.

Quy trình sản xuất ximăng

Quy trình sản xuất ximăng gồm 5 công đoạn đoạn sau:
-

Công đoạn 1: Công đoạn khai thác vận tải, đập nhỏ và đồng nhất sơ bộ các
nguyên liệu.

-

Công đoạn 2: Công đoạn nghiền và đồng nhất bột sống.

-

Công đoạn 3: Công đoạn nung luyện clinker ximăng.

-

Công đoạn 4: Công đoạn làm nguội clinker
17


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

3.1.

Công đoạn 5: Công đoạn nghiền, đồng nhất, đóng bao.
Công đoạn khai thác vận tải, đập nhỏ và đồng nhất sơ bộ các nguyên liệu

Trước khi khai thác mỏ nguyên liệu cần được thăm dò tỉ mỉ, ít nhất phải có 20%
tổng trữ lượng đá vôi cả mỏ. Yêu cầu kĩ thuật đối với công đoạn này là làm thế nào để
đá vôi, đất sét, quặng sắt…từ các mỏ nguyên trạng thái về đến kho nhà máy có độ chênh
lệch về thành phần hoá học ít nhất so với vốn có tại mỏ, có kích thước cỡ cục cấp được
cho nhà máy nghiền bột sống phôi liệu với giá thành thấp nhất và với khối lượng dự trữ

cần thiết để đảm bảo cho sản xuất liên tục ở các công đoạn sau.
Đối với đá vôi, chỉ phân tích cacbonat hoặc chính xác hơn là CaO. Đối với đất sét thì
có thể phân tích SiO2 hoặc Al2O3 tuỳ theo yêu cầu cụ thể. Đối với quặng sắt thì phân tích
Fe2O3. Đối với than thì có thể thử nhiệt năng hoặc hàm lượng tro,…
Đất hoặc đất sét từ mỏ khảo sát tham dò tỉ mỉ cũng được khai thác theo phương pháp
lựa chọn. Nếu là đất sét ruộng đồi nhưng độ cứng không cao và sét mềm, tơi mịn không
lẫn sỏi sạn thì sử dụng thiết bị xúc – cào chắn theo chiều ngang. Nếu sét đồi có độ cứng
lớn hơn thang 3 Morth thì được khai thác bằng gàu xúc ngoạm cỡ lớn có nhiều vỉa khác
nhau, đập nhỏ ngay ở mỏ đến cỡ cục nhỏ hơn 50mm rồi được băng tải đưa về.

Hình 4. Khai thác đá vôi
Quặng sắt dạng bã thải công nghiệp sản xuất axit sunfuric thì ở dạng bột nên không
phải qua máy đập nhưng phải qua máy tách kim loại trước khi rút cấp cho máy nghiền
18


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

nguyên liệu. Trường hợp là quặng kim sắt cũng phải cho qua máy đập và đánh đống để
đồng nhất sơ bộ.
Các phụ gia điều chỉnh mođun silic (SR) hoặc mođun aluminat (AR) cũng phải thực
hiện như quặng sắt tự nhiên. Trường hợp các loại phụ gia điều chỉnh kể cả quặng sắt nếu
kích thước lớn cũng đều phải đưa vào máy đồng nhất sơ bộ.
3.2.

Công đoạn nghiền và đồng nhất bột sống

Yêu cầu của công đoạn này là đảm bảo thành phần hoá học và ổn định độ mịn của
bột sống phối liệu cấp cho lò nung clinker. Để đảm bảo yêu cầu đó, đầu tiên các kỹ sư
chế tạo sử dụng các phần mềm tính phối liệu sẵn trong máy vi tính và căn cứ vào thành

phần khoáng để tính ra thành phần hoá học và trị số các chỉ tiêu kỹ thuật chế tạo clinker.
Đá vôi, đất sét và phụ gia điều chỉnh được cấp vào máy nghiền qua hệ thống cân
DOSIMAT và cân bằng điện tử. Máy nghiền nguyên liệu sử dụng hệ thống nghiền bi
sấy nghiền liên hợp có phân ly trung gian. Các bộ điều khiển tự động khống chế tỷ lệ %
của đá vôi, đất sét, bô xít và quặng sắt cấp vào nghiền được điều khiển bằng máy tính
điện tử thông qua các số liệu phân tích của hệ thống QCX, đảm bảo khống chế các hệ số
chế tạo theo yêu cầu. Bột liệu sau máy nghiền được vận chuyển đến các silô đồng
nhất, bằng hệ thống gàu nâng, máng khí động.

Hình 5. Máy nghiền nguyên liệu
3.3.

Công đoạn nung luyện lò clinker ximăng

3.3.1. Cấp liệu cho lò nung
19


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Yêu cầu công nghệ của công đoạn này là rút bột liệu sống tư đáy silô đồng nhất cấp
đều đặn và ổn định năng suất theo kế hoạch vận hành lò nung thông qua cân bằng định
lượng kèm theo van điều tốc rút liệu, băng tải cao su , hệ thống gàu nâng kèm theo các
máng khí động tải bột cấp cho lò quay phương pháp khô, hệ thống máng khí động hồi
lưu bột quay lại silô đồng nhất trong trường hợp lò có sự cố kỹ thuật phải giảm năng
suất hoặc lò đứng.
3.3.2. Nghiền và cấp than mịn, dầu nặng cho lò nung
Nhiệm vụ của phần này là giữ vững chất lượng khối lượng than mịn hoặc dầu hoặc
than - dầu cấp cho cả hai đầu lò nung.
Yêu cầu chất lượng của than mịn cấp cho lò nung là ổn định độ mịn để than cháy hết

và dể bắt cháy, ổn định độ ẩm (<0.5%) để đề phòng nổ than trong lò silô chứa than mịn
và vận tải trên đường ống từ máy nghiền tới silô và từ silô tới vòi đốt của lò, ổn định
nhiệt năng để vận hành lò đốt và ổn định chất lượng clinker.
Nhiệt độ bốc cháy của than phụ thuộc vào chính hàm lượng chất bốc của nó. Hàm
lượng chất bốc càng nhiều thì nhiệt độ bắt cháy càng thấp, ngọn lửa càng dài, quá trình
đốt càng dễ dàng. Hàm lượng chất bốc của than antraxit Quảng Ninh là 6% nên nhiệt độ
bốc cháy của nó là khoảng 550-600oC. Vì vậy nhiên liệu trong đốt lò là dầu nặng FO
hoặc DO. Riêng dầu nặng FO hay DO tuy nhiệt độ cháy <1000 oC nhưng vẩn phải hâm
nóng đến 90-95oC mới có thể chuyển tới vòi đốt được, vì độ nhớt của dầu ở nhiệt độ này
thường khá lớn không bơm được. Để hâm nóng dầu người ta cho hơi nước đi qua ống
ngoài bọc ống tải bên trong. Nhưng công nghệ này đòi hỏi phải trang bị nồi hơi cồng
kềnh, chiếm thể tích. Ngày nay người ta sử dụng hâm dầu bằng điện tạo ra nhiệt mắc
trong ống sứ bọc ngoài ống dầu nên vừa gọn nhẹ lại rút gọn diện tích nhà máy và công
trình vận hành.
3.3.3. Công đoạn lò nung
Các quá trình hóa lý xảy ra khi nung:
+ Ở 200ºC, tách nước liên kết, sự tách nước này kết thúc ở 950ºC:
CaCO3→CaO + CO2↑
20


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

MgCO3→MgO + CO2↑
CaSO4→2CaO + 2SO2↑ + CO2↑
+ Phân hủy nguyên liệu:
2Na2SO4 + C→ 2Na2O + SO2 + CO2↑
2K2SO4 + C→2K2O + SO2 + CO2↑
2CaSO4 + C→2CaO + SO2 + CO2 ↑
CS2 + 3O2 → CO2 + SO2↑

S + O2 → SO2 ↑
Hệ thống lò khô 5 tầng xyclon trao đổi nhiệt có buồng phân huỷ cacbonat với hiệu
suất phân huỷ CO2 không nhỏ hơn 90% và với hệ thống tự động hoá điều khiển vận
hành hai chiều có máy tính chủ và đầu não xử lý thông minh của nó là hệ thống lò có
trình độ công nghệ tiên tiến và phổ biến nhất hiện nay.
Hệ thống lò khô hiện đại nhất hiện nay phải có trang bị đầy đủ các thiết bị tự động
hoá điều khiển vận hành lò và cụ thể là:
+ Hệ thống phát tia hồng ngoại quét khắp bề mặt lò để đo nhiệt độ ngoài của lò
nhằm phát hiện những vị trí hao mòn gạch chịu lửa.
+ Hệ thống phân tích và báo cáo về trung tâm điều khiển khí lò bao gồm tỷ lệ
CO, O2, NOX, Cl2, SO3.
+ Hệ thống đo và báo cáo các thông số về nhiệt độ và áp suất tại các vị trí cần
thiết.
+ Hệ thống đo đạc và báo cáo các thông số: năng suất bột liệu cấp cho lò, năng
suất cấp than, dầu cho từng vòi đốt, năng suất clinker ra lò, lưu lượng khí lạnh
thứ cấp cho vòi phun đầu nóng của lò, lưu lượng và nhiệt độ khí thải cấp cho
máy nghiền liệu, nghiền than và qua tháp làm lạnh trước khi qua máy lọc bụi
tĩnh điện.

21


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

+ Hệ thống máy đo các thông số vòng quay các motơ vận hành lò và các bộ
thông số về điện áp, dòng điện, điện thế …
+ Hệ thống các vô tuyến truyền hình ngọn lửa đầu nóng của lò và các bộ phận
điều khiển của quay lò…
+ Hệ thống máy tính báo cáo, lưu trữ các thông số vận hành lò và các thông số
hiện trạng của lò.

3.4.

Công đoạn làm nguội clinker

Mục tiêu của công đoạn này là làm tăng hoạt tính của các khoáng clinker, thu hồi
nhiệt thải để cấp khí nóng cho vòi đốt clinker và máy nghiền than, cũng như tải clinker
đến máy đập nhỏ rồi đưa lên đổ vào 1 silô hoặc các silô chứa. Nguyên tắc làm việc của
máy làm nguội clinker kiểu ghi thép là clinker từ phểu rót xuống trải rộng khắp trên
diện tích ghi với chiều dày 250-350mm. Ghi thép chịu nhiệt được lắp thành hàng ngang
buồng máy hình lò tunel, cứ một hàng ghi tĩnh xen một hàng ghi động. Chức năng của
hàng ghi động là tải clinker đi dọc theo lò tunel về phía trước. Còn chức năng của hàng
ghi tĩnh là cho không khí lạnh từ các quạt áp lực chui qua các khe hở cửa ghi quạt mát
và lấy nhiệt lớp clinker rồi thoát ra theo đường thu hồi khí nóng đến cấp cho vòi phun
của buồng phân huỷ cacbonat.
Các ghi được lắp nghiêng dốc xuống phía trước để tải clinker đến máy đập búa.
Trước đây phổ biến là máy làm lạnh ba cấp ghi thép. Hiện nay người ta đả cải tiến cơ
cấu ghi tốt hơn về hiệu suất làm nguội clinker, cũng như tốt hơn về mặt bền nhiệt và độ
bền ăn mòn cơ học nên máy làm nguội clinker chỉ cần hai cấp với độ dốc lý ghi. Để
đánh giá hiệu suất làm nguội của model máy làm nguội clinker thường được căn cứ vào
các chỉ tiêu sau đây:
+ Nhiệt độ của clinker ra khỏi máy làm nguội: Hiện nay đạt được 65 oC trên
nhiệt độ môi trường.
+ Hiệu suất thu hồi nhiệt của máy làm nguội có thể tính gần đúng như sau:
Hst=

q1.Nh.1000
.100%
q2.v1+q3.v2
22

Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

+ Trong đó Hst- hiệu suất thu hồi nhiệt.
q1- nhiệt lượng chi tốn cho nung luyện 1 kg clinker.
Nh – năng suất làm nguội clinker của máy.
1000- hệ số chuyển đổi từ tấn sang kg.
q2, q3-nhiệt lượng của 1 m3 không khí nóng thu hồi qua của 2 và 3.
v1, v2- lưu lượng khí nóng thu hồi qua cửa 1 và cửa 2.
+ Lưu lượng không khí lạnh cấp cho máy làm nguội clinker bằng các quạt gió
của máy. Chỉ số lưu lượng khí lạnh thường là 1,8-2,2m 3/kg clinker. Chỉ số
càng gần 1,8 thì hiệu suất làm nguội càng tốt.
3.5.

Công đoạn nghiền, đồng nhất và đóng bao ximăng

Đây là công đoạn cuối cùng của quá trình sản xuất ximăng. Yêu cầu của công đoạn
này là chọn lựa tỷ lệ các cỡ hạt một cách hợp lý nhất của ximăng bột nhằm đạt được
cường độ lớn nhất trên cơ sở chất lượng đã có của clinker với thành phần khoáng và các
chỉ tiêu chế tạo của nó, còn công việc bao gói và xuất xưởng thì chủ yếu nặng hơn về
mặt bán hàng.

Hình 6. Máy nghiền ximăng
Clinker từ các silô, thạch cao và phụ gia từ kho chứa tổng hợp được vận chuyển lên
két máy nghiền bằng hệ thống băng tải và gàu nâng, từ két máy nghiền clinker, thạch
23


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

cao, phụ gia cấp vào máy nghiền được định lượng bằng hệ thống cân DOSIMAS. Máy
nghiền ximăng đều làm việc theo chu trình kín. Ximăng ra khỏi máy nghiền được vận
chuyển tới silô chứa ximăng bột bằng hệ thống băng tải, máng khí động.
Ở công đoạn này từ đáy các silô chứa, qua hệ thống cửa tháo liệu ximăng được vận
chuyển tới các két chứa của máy đóng bao, hoặc các bộ phận xuất ximăng rời đường bộ.
Các bao ximăng sau khi được đóng xong qua hệ thống băng tải sẽ được vận chuyển đến
các máng xuất đường bộ, đường sắt và đường thuỷ.

24


Tìm hiểu quá trình sản xuất ximăng pooclăng và các vấn đề môi trường

Đất sét
Kho chứa

Đá vôi

Quặng sắt

Thạch cao

Máy đập

Máy đập

Máy đập

Đập đất sét
Sấy đất sét

Silô đất sét

Kho trộn đều

Silô quặng sắt

Silô đá vôi

Nguyên liệu
Máy nghiền
Silô trộn đều
Lò nung
Phụ gia

Thiết bị làm nguội
SILÔ CLINKER
Máy nghiền ximăng
Silô ximăng
Đóng bao

Xuất ximăng rời

Hình 7. Sơ đồ quy trình sản xuất ximăng
25

Silô thạch cao