Tiểu luận Các quá trình sản xuất cơ bản: Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
TRONG LÒ QUAY KHÔ

Giáo viên hướng dẫn : Đinh Bách Khoa
Tiểu luận Các quá trình sản xuất cơ bản

Lớp Môi trường K53
Nguyễn Thái Bình
Hạnh
Hứa Thị Mai Khanh
DD: 0975914625
10/31/2010


MỤC LỤC
MỤC LỤC...........................................................................................................................................................2
1.Nguyên liệu, nhiên liệu:.............................................................................................................................4
2.Cấu tạo lò xi măng phương pháp khô:......................................................................................................8
3.Quy trình công nghệ:...............................................................................................................................11
1. Nước thải :..............................................................................................................................................17
2. Chất thải rắn :.........................................................................................................................................18
3. Ô nhiễm đối với các môi trường vật lý :................................................................................................18
4. Quá trình phát sinh bụi và khí thải :.......................................................................................................19
V. HƯỚNG XỬ LÝ CHẤT THẢI...........................................................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................................................................31

I.

ĐẶT VẤN ĐỀ

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. Mặc khác khi
sử dụng xi măng lại cho cường độ chịu nén, chịu uốn cao. Xi măng đã có mặt trong
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 2


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 2 cuộc chiến tranh tàn phá cơ sở hạ tầng còn thấp kém.
Do vậy nhu cầu sử dụng xi măng 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. ., sẽ tiêu thụ
một lượng xi măng rất lớn. Mặc dù, sản lượng xi măng sản xuất trong nước ngày
càng tăng nhanh nhưng vẫn không đủ nhu cầu sử dụng trong nước. Vì vậy việc
tăng sản lượng xi măng nhằm cân đối giữa cung - cầu trong nước, một phần tham
gia xuất khẩu đang là mục tiêu của ngành công nghiệp xi măng 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 xi măng là rất cần thiết. Nhà máy xi măng
sử dụng công nghệ lò quay,phương pháp khô áp dụng công nghệ tiên tiến và hiện
đại, trình độ tự động hoá ở mức cao nhằm tiếp kiệm nhiên liệu, điện năng và các
vật tư sản xuất, đảm bảo chất lượng clinke ra lò, đồng thời giảm bớt được lực
lượng lao động trực tiếp trong nhà máy,thay thế cho các nhà máy xi măng kiểu cũ.

II.

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG TRONG LÒ QUAY
KHÔ

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 3


1. Nguyên liệu, nhiên liệu:
Xi măng Portland là loại vật liệu được sản xuất từ:
• Đất sét (cung cấp

): đất sét làm nguyên liệu xi măng 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

) 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 xi măng khi đóng rắn.
- Đá vôi Dvon Trung D2: hạt nhỏ, mịn, đông nhất (thành phần hỗn hợp: CaO
≥5 % ; MgO ≤ 1%)[4]
- Đá vôi cacbon Trung Pecni: hạt rất nhỏ, mịn, màu xám (thành phần hỗn hợp
: CaO ≥ 50% ; MgO ≤ 1,5%)[4]
- 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%[4]
• Quặng sắt (cung cấp

) : sử dụng loại quặng getit(Fe2O3.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 xi măng trong giai đoạn nghiền clinke nhằm
điều chỉnh tốc độ đóng rắn của xi măng (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

, bôxyt để tăng

xỉ pyrit (phế thải công nghiệp super phosphat) để tăng

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 4

.

,


Hiện nay đang sử dụng nhiều loại nhiên liệu: dầu nặng (FO,MFO,DO,mazut) , khí
đốt tự nhiên, các loại than hoặc hỗn hợp của chúng như than nâu, than mỡ, than
antraxit…và các chất thải công nghiệp như săm lốp bã thải cao su vụn…

Đơn phối liệu xi măng(tỷ lệ hàm lượng các nguyên liệu trong phối liệu) được tính
toán từ yêu cầu chất lượng xi măng cần sản xuất.Các căn cứ để tính đơn phối liệu
là:
1.Thành phần khoáng clinke: bao gồm các tỷ lệ chính sau

Tên chỉ tiêu

Giá trị

3CaO.

(kí hiệu là

S),%

40− 64

2CaO.

(kí hiệu là

S),%

15 – 38

3CaO.

(kí hiệu là

4CaO.

7 – 15

A),%

(kí hiệu là

10 − 18

AF),%

2.Các hệ số đặc trưng cho thành phần hóa học của clinke:
Tên chỉ tiêu

Giá trị

Hàm lượng CaO tự do, %, max

1,5

Hàm lượng CaO, %

58 – 67

Hàm lượng SiO2, %

18 – 26

Hàm lượng Al2O3, %

3–8

Hàm lượng Fe2O3, %

2–5

Hàm lượng MgO, %, max

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

5

Trang 5


MnO2,%,max

1,5

R2O,%,max

1,5

3.Các hệ số đặc trưng cho thành phần khoáng của clinke:
Hệ số bão hoà vôi LSF

88 – 100

Mô đun Silic SIM

2,0 – 2,6

Mô đun nhôm AIM

1,0 – 2,0

4.Thành phần hóa học của nguyên liệu:
Đá vôi:
Tên chỉ tiêu

Giá trị

Hàm lượng CaO, %, min

49

Hàm lượng MgO, %, max

2,5

Hàm lượng SiO2 toàn phần, %, max

5

Lượng đất lẫn, %, max

7

Độ ẩm, %, max

3

Đất sét:
Tên chỉ tiêu

Giá trị

Hàm lượng SiO2, %

58 – 75

Hàm lượng Al2O3, %

11 – 19

Hàm lượng Fe2O3, %

5 – 11

Hàm lượng kiềm (R2O), %, max

3

Hàm lượng mất khi nung, %, max

10

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 6

Quặng sắt điều chỉnh:
Tên chỉ tiêu

Giá trị

Hàm lượng Fe2O3, %, min

40

Hàm lượng SiO2, %, max

42

Hàm lượng SO3, %, max

1,1

Hàm lượng mất khi nung, %, max

12

Silicat:
Tên chỉ tiêu

Giá trị

Hàm lượng SiO2, %, min

80

Hàm lượng MgO, %, max

1,5

Hàm lượng mất khi nung, %, max

7

Hàm lượng ẩm, %, max

12

Bôxit:
Tên chỉ tiêu

Giá trị

Hàm lượng Al2O3, %, min

40

Hàm lượng Fe2O3, %, max

25

Hàm lượng ẩm, %, max

12

Ngoài ra còn có các loại phụ gia khác.
Trường hợp sử dụng nhiều đến than để nung ckinke thì phải tính đến phần tham gia
của tro than và phối liệu.

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 7


2.Cấu tạo lò xi măng phương pháp khô:
Sau đây là sơ đồ lò xi măng theo phương pháp khô:

Các nguyên liệu được cân theo đơn phối liệu và được nghiền chung trong một máy
nghiền để nghiền mịn và trộn đều thành phối liệu :

Sau đó nguyên liệu được đưa vào hệ thống trao đổi nhiệt . Để tận dụng lượng nhiệt
thừa từ lò nung đốt nóng bột phối liệu, người ta đã thiết kế các hệ thống trao đổi
nhiệt bên trong lò. Các hệ thống trao đổi nhiệt trong lò là các cơ cấu bằng gốm
hoặc bằng kim loại,bao gồm hệ thống xylon nhiều tầng(hoặc bậc) mắc nối tiếp:

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 8


Lắp đặt cơ cấu trao đổi nhiệt trong lò với mục đích là phân chia vật liệu cấp cho lò
cũng như khí nóng trong lò thành 3 hoặc 4 khoang riêng biệt để tăng bề mặt tiếp
xúc và trao đổi nhiệt giữa khí nóng và vật liệu đạt hiệu quả cao hơn. Các cơ cấu
trao đổi nhiệt bằng gốm được lắp đặt ở vùng lò có nhiệt độ khí lò cao từ 100012000C, vùng này có sự chênh lệch nhiệt độ lớn giữa nhiệt độ khí và nhiệt độ của

bột liệu và do đó tại vùng này sự trao đổi nhiệt đạt hiệu quả cao nhất.
Việc sử dụng các cơ cấu gốm lắp đặt trong lò làm tăng năng suất lò quay lên
tới 8-12%, đồng thời làm giảm suất tiêu hao nhiệt riêng xuống từ 8-12%. Nhiệt độ
khí thải lò giảm xuống chỉ còn 600-6500C.
Nhiệt độ khí thải của các lò quay dài phương pháp khô có lắp đặt hệ thống
xích vào khoảng 380 - 4000C với dòng khí thải này, bột liệu cấp vào lò có hàm
lượng ẩm lên tới 13% thì vẫn được sấy khô mà không cần phải gia nhiệt thêm.
Nhiệt độ khí thải của các lò quay dài phương pháp khô có lắp đặt hệ thống
xích vào khoảng 380 - 4000C với dòng khí thải này, bột liệu cấp vào lò có hàm
lượng ẩm lên tới 13% thì vẫn được sấy khô mà không cần phải gia nhiệt thêm.
Sau khi qua hệ thống trao đổi nhiệt để nung sơ bộ, nguyên liệu được đưa vào
lò nung.Lò nung có vỏ ngoài bằng thép, vỏ bên trong là lớp gạch chịu lửa, dốc về
một phía giúp cho quá trình nung dễ dàng, đầu thấp hơn có ống vòi phun phun lửa
vào trong lò, làm nóng nguyên liệu cháy, đầu cao là nơi cung cấp clinke. Bên ngoài
thân lò là các vành bánh xe dẫn động giúp lò quay liên tục trong quá trinh nung.

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 9


Sau khi nung thu được clinke xi măng, clinke tiếp tục được đưa vào máy nghiền xi
măng, máy nghiền có các răng so le nhau để giúp cho việc nghiền xi măng đạt hiệu
quả cao nhất

Sau khi thêm các chất phụ gia, xi măng được đóng bao trở thành xi măng thành
phẩm.

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 10


3. Quy trình công nghệ:

a. Nghiền nguyên liệu và đồng nhất:
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 clinke.
Đá vôi, đá sét và phụ gia điều chỉnh được cấp vào máy nghiền qua hệ thống
cân DOSIMAT và cân băng 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, đá 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 xilô đồng nhất, bằng hệ thống gầu nâng, máng khí động.
b. Nung clinke:
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 11


Nung sơ bộ trong hệ thống trao đổi nhiệt:

Hệ thống trao đổi nhiệt



Xylon bậc 1:

Nhiệt độ khí đầu vào khoảng 5000C, đầu ra khoảng 3000C.Ở nhiệt độ này,với

bụi phối liệu từ xylon bậc hai vào có nhiệt độ khoảng 450 – 5000C.
Quá trình chủ yếu trong xylon bậc 1 là quá trình sấy(bay hơi ẩm).Đây là xylon
cuối cùng tính theo chiều khí chuyển động,cần thiết kế sao cho lượng bụi theo khí
thải ra ngoài là ít nhất.Vì vậy xylon bậc 1 thường gồm hai xylon có bán kính nhỏ
hơn và dài so với các xylon bậc còn lại.Có thể coi nhu hai xylon lọc bụi.
 Xylon bậc 2:
Nhiệt độ khí đầu vào(từ xylon bậc 3) khoảng 6500C và nhiệt độ khí đầu ra
khoảng 5000C.Phối liệu đầu vào có nhiệt độ 50 – 600C, đầu ra khoảng 5000C.
Quá trình chính sẽ là quá trình sấy và bắt đầu mất nước hóa học,các chất hữu
cơ lẫn trong phối liệu cũng sẽ cháy trong xylon này.khí thải nhiều hơi ẩm H2O, CO,
CO2, SO2…đi vào xylon bậc 1,phối liệu khô đi xuống xylon bậc 3.
 Xylon bậc 3:
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 12


Nhiệt độ khí đầu vào xylon bậc bậc 3 khoảng 800 0C(từ xylon bậc 4), nhiệt đọ
khí đầu ra khoảng 6500C (vào xylon bậc 2). Nhiệt độ phối liệu đầu vào khoảng
5000C và đầu ra 6500C.
Quá trình chính trong xylon bậc này sẽ là đất sét mất nước hóa học, biến đổi
thù hình của SiO2 ,bắt đầu phân hủy cacbonat.Tạp chất hữu cơ lẫn trong nguyên
liệu.Bột than trộn nhiên liệu cũng sẽ cháy nốt trong giai đoạn này.
 Xylon bậc 4:
Nhiệt độ khí đầu vào của xylon bậc 4 là khoảng 11000C (là nhiệt khí thải từ lò
quay, hoặc thiết bị làm nguội và ra khoảng 800 0C được đưa vào xylon bậc 3.Nhiệt
độ phối liệu tương ứng đầu vào 650 0C, đầu ra khoảng 8000C đi vào lò quay nung
clinker.
Quá trình chủ yếu trong xylon này là tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung đốt
nóng bột phối liệu.Quá trình cacbonat hóa CaCO3 → CaO + CO2 trong xylon bậc 4

rất nhỏ (khoảng 10 -15%).Điều này giải thích do lượng nhiệt trao đổi với bột phối
liệu bị giới hạn bởi thời gian lưu trong thiết bị.
Quá trình nung clinke trong lò quay:
Khi lò quay hoạt động,dòng khí nóng từ ngọn lửa của nhiên liệu cháy được
phun từ phía đầu thấp của lò, chuyển vận từ đầu thấp lên đầu cao.Còn phối liệu
được cấp vào phía đầu cao của lò, chuyển vận dần xuống phía đầu thấp,ngược
chiều với dòng khí nóng.

Trong quá trình vận chuyển, phối liệu sẽ được đưa qua các vùng có nhiệt độ khác
nhau phân bó dọc theo chiều dài của lò ( được gọi là các Zôn), thực hiện các giai
đoạn chuyển biến hóa lý để chuyển hóa thành các clinke xi măng.
Các diễn biến hóa lí chủ yếu của quá trình nung luyện clinke như sau:
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 13


-

-

Zôn sấy (70 ÷ 100 0C): nước liên kết cơ học bốc hơi, phối liệu được sấy khô
hoàn toàn.[2]
Zôn đốt nóng (450 ÷ 500 0C): các chất hữu cơ cháy, bốc hơi,nước liên kết hóa
học trong các khoáng tinh thể ngậm nước như caolit bị tách ra, bốc hơi.[2]
Al2O3 .2SiO2 2H2O  Al2O3 .2SiO2 + 2H2O
Caolinit
Metacaolinit
Zôn phân hủy hay zôn tỏa nhiệt(500 ÷ 1000 0C): đất sét và đá vôi phân hủy, tạo
ra các sản phẩm trung gian và oxit mới sinh:[2]

Al2O3 .2SiO2  Al2O3 .SiO2 + 2SiO2
CaCO3 → CaO + CO2

Đồng thời bắt đầu có phản ứng pha rắn giữa các oxit mới sinh tạo ra các loại
khoáng C3 A, C4 AF,C2S.[2]
Các phản ứng đều tỏa nhiệt cho nhiệt độ Zôn này tăng nhanh so với Zôn trước,
đặc biệt trong khoảng 900 ÷ 10000C.[2]
- Zôn kết nối(1300 ÷ 1450 ÷1300 0C): đây là Zôn có nhiệt độ cao nhất được thực
hiện.Các phản ứng tạo khoáng xi măng quan trọng nhất được thực hiện, kết hợp
với quá trình kết khối tạo hạt clinke.[2]
Ở 13000C xuất hiên pha lỏng nóng chảy từ hỗn hợp có thành phần Eutecty hệ
silicat kiềm – kiềm thổ, hòa tan thêm các khoáng dễ chảy như C3 A, C4 AF.[2]
Nhờ có mặt pha lỏng, quá trình kết nối pha rắn được xúc tiến mạnh. Ở 1400 0C
pha lỏng tăng lên về lượng và giảm độ nhớt,hòa tan các khoáng C 2S và CaO tự do.
Từ pha lỏng nóng chảy này, khoáng C3S là khoáng quan trọng nhất của xi măng
Pooclang được tạo ra.Lượng C3S tạo được phụ thuộc vào lượng pha lỏng, thành
phần hóa học của pha lỏng.[2]
Ở giai đoạn cuối của Zôn kết nối,khi nhiệt độ giảm xuống 1000 0C các khoáng
C3A,C4 AF,C2S kết tinh lại từ pha lỏng nóng chảy.[2]
- Zôn làm lạnh(1300 ÷ 10000C):sau khi kết thúc quá trình tạo khoáng và kết nối,
clinke được làm lạnh trong lò từ 1300 0C xuống 10000C và tiếp tục vào máy lạnh
để hạ nhiệt độ xuống dưới 1000C .[2]
Kết thúc quá trình luyện thu được clinke xi măng ở dạng hạt tròn ( đường kính
cỡ 10 – 40 mm), thành phần pha gồm có khoáng C 3S(Alit), C2S(Belit), C3 A, C4 AF
và pha thủy tinh, ngoài ra còn có một tỷ lệ rất nhỏ CaO tự do, MgO tự do. [2]
Để tăng tốc độ phản ứng trong quá trình nung luyện clinke xi măng, người ta
thường đưa vào xi măng một tỷ lệ rất nhỏ các chất phụ gia khoang hóa như các hợp
chất chứa Flour, thạch cao, phospho thạch cao…).Các phụ gia này có tác dụng hạ
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 14


nhiệt độ tạo pha lỏng, giảm độ nhớt pha lỏng, tăng tính hoạt động của pha lỏng, từ
đó xuc tiến mạnh các quá trình phản ứng tạo khoáng trong hỗn hợp phối liệu. [2]
c. Làm nguội clinke:
Mục tiêu của công đoạn nay là làm tăng hoạt tính của các khoáng clinker, thu
hồi nhiệt thải để cấp khí nóng cho vòi đốt calciner 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 phễu rót clinke
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. Con 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
carbonat.
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 một máy làm nguội clinke thường
được căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây:
+Nhiệt độ của linke ra khỏi máy làm nguội: Hiện nay đạt được 65C trên nhiệt
độ môi trường .
+Hiệu suất thu hồi nhiệt của máy làm nguội có thể tính gần đúng như sau:
q1.Nh.1000

Hst= q 2.v1 + q3.v 2 .100%
Trong đó Hst- là hiệu suất thu hồi nhiệt.

Q1- nhiệt lượng chi tốn cho nung luyện 1 kg clinker PC .
Nh – năng suất làm nguội clinker của máy.
1000- hệ số chuyển đổi từ tấn sang kg.
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 15


100- hệ số chuyển sang %.
Q2,q3-nhiệt lương của 1 m3 không khí nóng thu hồi qua của 2 và 3.
V1 , v2- lưu lương 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 1,8-2,2m3/kg clinker. Chỉ số càng
gần 1,8 thì hiệu suất làm nguội càng tốt.
d. Công đoạn ủ, nghiền, đồng nhất và đóng bao:
Clinke xi măng được nghiền cùng các lọ phụ gia tới cỡ hạt đủ mịn để thành xi
măng thành phẩm.
Tỷ lệ phụ gia thường gồm 3 ÷ 5% phụ gia điều chỉnh tính chất, 10 ÷ 20% phụ gia
hoạt tính và phụ gia trơ. Độ mịn của xi măng là một chỉ tiêu quan trọng, quyết định
chất lượng xi măng.
- Đối với các loại xi măng thông thường, yêu cầu tỷ lệ cỡ 2500 ÷ 3500 cm2 /g
- Đối với xi măng cường độ cao: 4500 ÷ 5500 cm2 /g.
Clinke được làm nguội và ủ giữ trong vòng 7 ÷ 15 ngày.Trong quá trình ủ,CaO tự
do trong linke hút ẩm,nở thể tích gây nứt hạt clinke,tạo thuận lợi cho quá trình
nghiền.
Thiết bị nghiền xi măng thường dùng phổ biến là máy nghiền bi có hệ thống phân
ly cỡ hạt trong một chu trình kín.

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 16


Máy nghiền xi măng

Người ta cũng sử dụng các loại phụ gia trợ nghiền tăng hiệu suất nghiền, tăng độ
mịn cho xi măng. Đó là các chất thí dụ như aminaxetat, etylenglycol…. Không gây
ảnh hưởng xấu đến tính chất của xi măng,với một hàm lượng rất nhỏ có tác dụng
giảm năng lượng hoặc diện tích bề mặt của các hạt rắn được nghiền và của bề mặt
vật thể nghiền( bi nghiền),giúp khăc phục hiện tượng các hạt mịn hút dính vào
nhau và dính bết vào vật thể nghiền làm mất tác dụng nghiền. [2]
Cuối cùng là công đoạn đóng gói và xuất xưởng xi măng, công đoạn này chủ yếu
nặng hơn về mặt bán hàng.

III. CÁC CHẤT THẢI TRONG QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT VÀ
ẢNH HƯỞNG CỦA NÓ ĐẾN MÔI TRƯỜNG
1. Nước thải :
Lượng nước thường được cung cấp cho sản xuất là 1980 m3/ngày, gồm :
nước chuẩn bị nguyên liệu, vệ sinh công nghiệp, làm nguội máy móc thiết
bị, … Lượng nước thải hình thành trong quá trình sản xuất lấy bằng
80% lượng nước cấp là 1584 m3/ngày. Vậy nguồn gây ô nhiễm môi trường
nước do nước thải sản xuất là :
• Nước thải sản xuất từ quá trình nghiền nguyên liệu chứa bùn nhiều
tạp chất rắn trong đó có các kim loại như sắt, nhôm, silic
• Nước thải từ quá trình nghiền than có hàm lượng cặn lơ lửng cao,
nhiều tạp quặng như pirit
• Nước thải rửa sân, tưới sân, khử bụi … chứa nhiều tạp chất rắn và
các loại chất bẩn khác.
• Nước thải từ quá trình làm nguội clinker, làm nguội thiết bị nghiền
nguyên nhiên liệu và nghiền xi măng, nước lò hơi … có nhiệt độ cao,

chứa váng dầu và 1 lượng nhất định cặn lơ lửng.
• Nước thải rửa thiết bị, vệ sinh bể chứa dầu MFO … có hàm lượng
dầu, cặn lơ lửng, COD lớn. Lượng nước thải này nhỏ song các chất
độc hại có thể gây ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái các vực
nước nhỏ.

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 17


2. Chất thải rắn :
Nguyên liệu được tuyển chọn tại nơi khai thác nên không có phế thải
rắn từ nguyên liệu tại nhà máy. Trong quá trình hoạt động của nhà máy, chất
thải rắn công nghiệp chủ yếu là bao bì, giấy phế thải, nguyên vật liệu rơi vãi
trong quá trình vận chuyển. Lượng chất thải rắn sinh hoạt do khoảng 755
cán bộ công nhân viên làm việc trong nhà máy sinh ra khoảng 1m3/ngày.
Các chất thải rắn sinh hoạt và sản xuất nếu không được xử lý tốt sẽ gây ảnh
hưởng xấu đến môi trường đất, nước, không khí và là điều kiện thuận lợi cho
sự phát triển của các loại vi khuẩn. Chất thải rắn hữu cơ có thể tái sử dụng, các
chất vô cơ bền vững ít độc hại.
3. Ô nhiễm đối với các môi trường vật lý :
3.1. Tiếng ồn và rung động :
Tiếng ồn và rung phát ra chủ yếu từ các thiết bị sản xuất như động cơ, máy
bơm,máy quạt hoặc từ các phương tiện vận chuyển nguyên, nhiên liệu và sản
phẩm khi hoạt động.
Do trong nhà máy có nhiều máy móc, thiết bị hoạt động nên tiếng ồn và
rung sẽ ảnh hưởng đối với công nhân sản xuất nhưng không ảnh hưởng đối
với khu dân cư xung quanh.
3.2.Ô nhiễm nhiệt :

Quá trình công nghệ sản xuất xi măng có sử dụng nhiệt cho các công đoạn
nghiền nguyên liệu, nghiền than, nghiền xi măng (t = 90 – 98°C), nồi hơi, các hệ
thống vận chuyển bột liệu và lò nung clinker. Tổng các nhiệt lượng này toả vào
không gian nhà xưởng rất lớn làm nhiệt độ bên trong nhà xưởng tăng cao,gây ảnh
hưởng tới quá trình hô hấp của cơ thể con người gây ảnh hưởng đến sức khỏe và
năng suất lao động
Để giảm nhẹ ô nhiễm nhiệt, nhà máy áp dụng các giải pháp thông gió tự
nhiên hoặc kết hợp với thông gió cơ khí để tạo môi trường làm việc tốt cho
công nhân. Ô nhiễm nhiệt chủ yếu tác động đến sức khoẻ của công nhân làm
việc trong các phân xưởng có nhiệt độ cao như nghiền liệu và lò nung, cấp
liệu lò, vận chuyển clinker, nghiền than, nghiền xi măng (nhiệt độ khí thải
90°C), làm nguội clinker (nhiệt độ khí thải max 330°C).

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 18


4. Quá trình phát sinh bụi và khí thải :
Xét toàn bộ các hoạt động của nhà máy từ khâu khai thác vận chuyển
nguyên, nhiên liệu đến khâu xuất sản phẩm thì bụi và khí thải sinh ra ở nhiều
công đoạn khác nhau. Tuy nhiên khí thải độc hại chỉ chiếm một phần rất nhỏ
còn nguồn ô nhiễm không khí chủ yếu trong quá trình sản xuất xi măng là bụi. Tuỳ
thuộc vào nguồn phát sinh mà bụi ở các công đoạn có thành phần, nồng độ và kích
thước khác nhau và chúng mang những đặc trưng khác nhau.
a)

Các điểm phát sinh khí thải trong các công đoạn :

1. Công đoạn khai thác, đập (ngoài hàng rào nhà máy) và vận chuyển đá vôi

về kho trong nhà máy :
Nguồn bụi sinh ra từ hoạt động nổ mìn, vận chuyển đá vôi bằng phương tiện vận
tải từ mỏ về nhà máy. Khi về đến nhà máy thì bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận đá
vôi (cỡ hạt < 1500mm) của máy búa và khi ra khỏi máy (cỡ hạt ≤ 50mm). Ở
công đoạn này, máy búa không gây bụi mà bụi chủ yếu sinh ra do ôtô đổ đá
vôi vào phễu, lượng bụi này rất lớn. Sau máy đập búa đá vôi cỡ hạt ≤ 50mm
được chuyển đến kho chứa bằng hệ thống băng tải cao su và cầu rải liệu di
động, giai đoạn này do quá trình đổ rót, chuyển đổi vị trí băng tải phát sinh
bụi vào môi trường không khí xung quanh.
2. Công đoạn khai thác, đập nhỏ (bên ngoài nhà máy) và vận chuyển đất sét
về kho trong nhà máy :
Nguồn bụi phát sinh từ phễu tiếp nhận đá sét (cỡ hạt ≤ 500mm) của máy
đập búa 2 trục và sau khi ra khỏi máy (cỡ hạt ≤ 50mm). Ra khỏi máy đập
búa đá sét được vận chuyển về kho chứa trên băng tải cao su và thiết bị rải
đống giữa, quá trình này phát sinh bụi từ các điểm rót tại các vị trí chuyển
đổi đá sét.
3. Đối với các nguyên liệu như Silica, xỉ Pirit và than :
Chỉ có nguồn phát sinh bụi trong quá trình tiếp nhận và vận chuyển
nguyên liệu cùng sử dụng chung dây chuyền với vận chuyển đá sét (không
qua công đoạn đập) nên các vị trí phát sinh bụi tương tự vận chuyển đá sét.
4. Đối với thạch cao và phụ gia :
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 19


Nguồn bụi phát sinh trong quá trình bốc nguyên liệu, cấp liệu cho máy
đập búa 150t/h để xử lý cỡ hạt từ ≤ 500mm xuống ≤ 30mm và vị trí chuyển
đổi băng tải cao su với băng rải đống di động.
5. Tại các kho chứa và đồng nhất nguyên liệu :

Bụi phát sinh từ các vị trí chuyển đổi của băng tải và tại các vị trí đổ rót
nguyên liệu vào két định lượng.
6. Công đoạn tồn trữ và rút nguyên liệu cho máy nghiền :
Nguồn bụi phát sinh trong quá trình rút kho nhờ băng cào, các điểm
chuyển đổi trên băng tải cao su và điểm rót vào két định lượng trước máy
nghiền.
7. Công đoạn nghiền nguyên liệu :
Nguyên liệu từ các két định lượng qua hệ thống cân định lượng xuống
băng tải chuyển vào máy nghiền. Tại máy nghiền liên hợp chu trình kín (có
sử dụng khí thải đốt than trong lò nung nguyên liệu và lò nung clinker để sấy
khô nguyên liệu nâng cao hiệu suất cho quá trình nghiền) các hạt mịn được
đưa tới xyclon. Tại xyclon các hạt mịn được giữ lại theo hệ thống gầu nâng
và máng khí động tới Silô đồng nhất còn phần khí và bụi sẽ được đưa qua
lọc bụi tĩnh điện để đảm bảo nồng độ bụi của khí thải ≤ 50mg/Nm3 và nhiệt
độ khí thải ≤ 150°C. Phần khí và bụi thải ra môi trường qua ống khói (số 03)
có lưu lượng 5.800 Nm3/ph, D = 5m, H = 100m. Trong trường hợp máy
nghiền không hoạt động nguồn khí thải này sẽ được chuyển vào tháp điều hoà có
hệ thống phun nước làm lạnh giảm nhiệt độ xuống ≤ 150°C rồi cũng đưa về thiết bị
lọc bụi tĩnh điện trước khi thải ra ngoài qua ống khói.
8. Công đoạn đồng nhất bột liệu và cấp liệu lò nung :
Bột phối liệu được vận chuyển lên đỉnh Silô đồng nhất bằng băng tải và
cấp vào thùng cấp liệu, tại đây phát sinh bụi do bột liệu vận chuyển trên
máng thuỷ lực và đổ từ băng tải vào thùng cấp liệu. Tiếp theo bột liệu được
đưa vào cân định lượng tới xyclon của lò nung. Tại đây bụi chủ yếu phát
sinh tại vị trí bột liệu vào và ra khỏi cân.
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 20

9. Công đoạn nghiền và cung cấp than :
Nguồn ô nhiễm có vị trí phát sinh tương tự công đoạn nghiền phối liệu.
Những vị trí phát sinh khí và bụi trong quá trình rút than từ kho, vận chuyển
đổ rót vào két than thô, vào máy nghiền con lăn đứng. Tại máy sấy nghiền
than, than bột được vận chuyển bằng dòng khí nóng (từ máy làm nguội
clinker) tới xyclon lắng để chuyển tới két than mịn. Phần khí sau khi sấy
than được đưa qua thiết bị lọc bụi điện rồi thải ra ngoài qua ống khói (số 09)
có lưu lượng thải 1300 Nm3/ph, D = 1,8m, H = 43m và t = 90°C.
10. Hệ thống Xyclon trao đổi nhiệt và buông phân huỷ :
Do hệ thống kín hoàn toàn nên không sinh ra bụi mà chỉ có lượng nhiệt
toả ra môi trường xung quanh thành của các Xyclon và buồng phân huỷ. Khí
thải của buồng phân huỷ (bộ phận tiền nung) được sử dụng làm tác nhân sấy
cho nghiền liệu với nhiệt độ sấy khoảng 260 – 280°C, sau đó thải ra ngoài
qua ống khói (số 03) lưu lượng 5800 Nm3/ph, D = 5m, H = 100m, t = 90°C
(max 150°C).
11. Công đoạn nung Clinker :
Bột liệu sau khi được Canxi hoá tại buồng phân huỷ vào lò nung để tiếp
tục quá trình nung Clinker. Nguôn gây ô nhiễm chủ yếu là khí nóng toả ra
xung quanh vỏ và 2 đầu lò. Toàn bộ được bao bọc kín nên khí thải sinh ra từ
lò nung không thoát được ra ngoài và chúng được đưa qua thiết bị làm lạnh
kiểu ghi.
12. Công đoạn làm nguội clinker :
Clinker từ lò nung đi ra có nhiệt độ rât cao được làm lạnh đột ngột bằng thiết bị
làm lạnh kiểu ghi nhằm làm nguội clinker từ 1350°C xuống khoảng 90°C. Hệ
thống làm lạnh sử dụng các quạt gió lưu lượng 6.800 Nm3/ph lấy không khí bên
ngoài thổi qua các ghi và xáo trộn clinker nằm trên ghi đồng thời hạ nhiệt của
clinker. Khí thải tại ngăn thứ nhất của thiết bị làm lạnh có nhiệt độ cao được cấp
cho buồng phân huỷ. Phần còn lại qua lọc bụi điện 05EP101, một phần được sử
dụng để nghiền sấy than, phần kia thải ra ngoài qua ống khói (số 05) lưu lượng
3.000 Nm3/ph, D = 5m, H = 43m, t = 330°C.

13. Công đoạn vận chuyển và chứa clinker :
Bụi ở công đoạn này phát sinh chủ yếu do quá trình chuyển đổi trên các
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 21


băng tải và đổ clinker vào Silô.
14. Công đoạn nghiền xi măng :
Nguồn ô nhiễm chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình từ cân định lượng xuống
hệ thống vận chuyển xi măng. Bột xi măng sau khi ra khỏi máy nghiền được
chuyển tới thiết bị phân ly và tập trung vào các xyclon lắng rồi chuyển tới Silô
chứa. Phần khí thải sau phân ly được xử lý bằng thiết bị lọc bụi túi 08.BF.301
(năng suất 26.000m3/h). Phần khí thải cho thông gió máy nghiền được xử lý bằng
thiết bị lọc bụi tĩnh điện 08.EP.101 và thải ra ngoài qua ống khói (số 08) lưu lượng
1.000 m3/ph, D = 2m, H = 49m, t = 45°C.
15. Công đoạn chứa và đóng bao xi măng thành phẩm :
Bụi sinh ra chủ yếu là bụi xi măng trong quá trình vận chuyển xi măng đến
Silô.
16. Công đoạn phụ trợ :
Nhà nồi hơi sử dụng dầu MFO cho 1 nồi hơi công suất 1.500 kg hơi/h. Quá trình
đốt dầu sinh ra khí thải và bụi, chúng được thải ra ngoài qua ống khói (số 12) lưu
lượng 3420 m3/h, D = 0,5m, H = 43m.
Như vậy nguồn gây ô nhiễm không khí trong nhà máy chủ yếu do khói lò
hơi, các buồng đốt, bụi trong quá trình đập nghiền, vận chuyển nguyên nhiên
liệu, xi măng và bụi, khí độc từ quá trình nung, làm lạnh cliker và nghiền
xi măng.
b) Đặc trưng ô nhiễm bụi và khí thải :
Đặc trưng ô nhiễm từ hệ thống sản xuất đối với môi trường không khí là
ô nhiễm bụi (bụi than, đá sét, đá vôi, thạch cao, xỉ pirit,clinker, xi măng và

bụi của quá trình đốt dầu MFO), khí độc (SO2, NO2, CO2).
1. Ô nhiễm từ các nguồn thải của nhà máy
Tải lượng các chất ô nhiễm do các hoạt động của nhà máy gây ra được
tổng kết trong bảng 1

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 22


Bảng 1. Tải lượng ô nhiễm khí từ các nguồn thải của Nhà máy XMHP mới

Hoạt động công nghệ

Hệ số ô nhiễm

Tải lượng ô nhiễm

(kg/tấn clinker)

(tấn/năm)

Bụi

SO2 NO2 Bụi

Dự trữ than (silô)

0,1

-

-

103,95

Đập, nghiền, sàng than (**)

0,102 -

-

106,03

Dự trữ nguyên liệu

0,14

-

-

145,53

Đập, sàng nguyên liệu (*)

0,02

-

-

20,97

Vận chuyển bằng băng tải (*)

0,07
5

-

-

77,96

Nghiền nung nguyên liệu,
clinker (**)

0,34

1,02 2,15 353,43

Làm lạnh clinker (**)

0,048 -

-

49,9

Nghiền clinker (**)

0,05

-

-

52

Dự trữ clinker (silô)

0,12

-

-

124,74

Dự trữ xi măng (silô)

0,13

-

-

135,14

Vận chuyển theo tàu

0,01

-

-

10,4

Tổng cộng

SO2

NO2

1.060,
3

2.235

1179,87 1060,3

2235

Ghi chú :
• Số lượng clinker 3.300 tấn/ngày hay 1.039.500 tấn/năm
• Vận chuyển xi măng ở trạng thái đóng bao
(*) Các công đoạn được trang bị lọc bụi túi
(**) Các công đoạn được trang bị lọc bụi tĩnh điện

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 23


Như vậy, khối lượng chất ô nhiễm thải ra trong 1 năm từ tất cả các nguồn trong
trường hợp các thiết bị xử lý hoạt động sẽ là 1.179,87 tấn bụi; 1.060,3 tấn SO2 và
2.235 tấn NO2.
Trong trường hợp thiết bị lọc bụi tĩnh điện không hoạt động (gặp sự cố) thì tại
các công đoạn có sử dụng thiết bị lọc bụi tĩnh điện tải lượng ô nhiễm sẽ tăng lên :
•
•
•
•

Đập, nghiền, sàng than :
Nghiền, nung nguyên liệu, clinker
Làm lạnh Clinker
Nghiền xi măng

318,94 g/s
4888,89 g/s
404,86 g/s
404,86 g/s

2. Ô nhiễm từ quá trình đốt nhiên liệu
Trong quá trình sản xuất tại nhà máy có 3 bộ phận sử dụng nhiên liệu đốt với
khối lượng lớn là :
• Lò nung sơ bộ (buồng phân huỷ) : 9,71 tấn than/h + 0,137 t/h MFO

• Lò nung clinker
: 8,10 tấn than/h + 0.137 t/h MFO
• Lò hơi đốt dầu MFO : đốt 150 ngày trong năm
Trong đó : 50 ngày đốt 0,25 t/h (đốt hết công suất)
100 ngày đốt 0,125 t/h
Xét tất cả các nguồn thải từ nhà máy xi măng thì khí thải từ lò nung nguyên liệu
và lò nung clinker, khí thải từ các công đoạn sấy nguyên liệu và lò hơi là nguồn
chính và kiểm soát được. Tải lượng các chất ô nhiễm trong khí thải, thải qua các
ống khói chính được tính toán trên cơ sở hệ số ô nhiễm của Tổ chức Y tế thế giới
WHO và các thông số về thành phần than cũng như đặc điểm của các quá trình
công nghệ của nhà máy. Kết qủa tính toán lượng ô nhiễm bụi và khí độc hại của
nhà máy xi măng Hải Phòng mới dùng nhiên liệu than cám 3+4 Quảng Ninh, trong
trường hợp có và không có hệ thống xử lý được tổng kết trong bảng 2.

Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 24


Bảng 2. Tải lượng các chất ô nhiễm do đốt nhiên liệu
Chất Tải lượng ô nhiễm (g/s)
ô
Lò nung sơ bộ Lò nung
nhiễm
nguyên liệu
clinker
A1

B1

A2

Lò hơi
B2

A3

B3

A1+A2+A3 B1+B2+B3

0,05

0,05

368,691

4,661

Bụi
than

139,82 1,75
0,016

0,0002 0,016

0,0002 0,025
*

0,025
*

368,665*

4,635*

SO2

26,97

26,97

22,50

22,50

1,45

1,45

72,56

72,56

0,221

0,221

0,221

0,221

0,725
*

0,725
*

71,825*

71,825*

35,45

35,45

29,56

29,56

0,67

0,67

64,69

64,69

-

-

-

-

0,335
*

0,335
*

64,355*

64,355*

3951,
8

3951,
8

3294,
5

3294,
5

0,152

0,152

10.420,35

10.420,35

10.420,32*

10.420,32*

76,09

76,09

76,09

76,09

NO2

CO

116,07 1,46

Tổng tải lượng (g/s)

0,076* 0,152
*

Ghi chú :
Ký hiệu A - không có xử lý
Ký hiệu B - xử lý bằng thiết bị lọc bụi tĩnh điện
Ký hiệu có gạch chân biểu thị lượng dầu MFO dùng cho lò nung
Ký hiệu (*) – tính cho trường hợp đốt 125 kg/h dầu MFO
Vậy, nếu tính theo lượng nhiên liệu sử dụng trong quá trình sản xuất xi măng trong
trường hợp hệ thống xử lý không hoạt động, mỗi ngày nhà máy sẽ thải vào môi
Công nghệ sản xuất xi măng trong lò quay khô

Trang 25