Đánh giá lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực tới môi trường

..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------------------------------------------

NGUYỄN THỊ TÂM

ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
XI MĂNG NHẰM GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG TIÊU
CỰC TỚI MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS. ĐẶNG KIM CHI

HÀ NỘI – 2007


LỜI CẢM ƠN
Luận văn “Đánh giá lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng nhằm giảm
thiểu tác động tiêu cực tới môi trường” được thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp
của GS. TS Đặng Kim Chi. Trong quá trình thực hiện tơi đã tham khảo nhiều ý kiến
đóng góp của các chuyên gia về công nghệ sản xuất xi măng tại Viện Vật liệu Xây
dựng.
Người thực hiện xin chân thành cám ơn các thầy cô giáo Viện Khoa học công
nghệ & Môi trường trường đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là sự hướng dẫn tận
tình của GS, TS Đặng Kim Chi, sự giúp đỡ của TS Lương Đức Long và các chuyên
viên khác trong Viện Vật liệu xây dựng và sự tạo điều kiện của Giám đốc Trung tâm
Nghiên cứu Thiết bị & Môi trường - Viện Vật liệu Xây dựng.

LỜI CAM KẾT
Tôi xin cam kết bản luận văn “Đánh giá, lựa chọn công nghệ sản xuất xi
măng nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực tới môi trường” là do tôi thực hiện, không
phải là bản sao chép của cá nhân hoặc tổ chức nào. Các số liệu sử dụng trong luận
văn là do tơi tính tốn hoặc trích dẫn từ các tài liệu tham khảo trong quá trình thực
hiện luận văn.


MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT ........................................................ 5
DANH MỤC CÁC BẢNG .......................................................................................... 6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ ....................................................................... 7
PHẦN MỞ ĐẦU .......................................................................................................... 8
1. Đặt vấn đề ................................................................................................................ 8
2. Mục tiêu và đối tượng đánh giá ............................................................................... 8
Chương 1 ...................................................................................................................... 9
PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ ......................................................................... 9
CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT VỀ KHÍA CẠNH MƠI TRƯỜNG................................. 9
1.1 Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường (EnTA)............................ 9
1.1.1 Định nghĩa .................................................................................................. 9
1.1.2 Đối tượng áp dụng ...................................................................................... 9
1.1.3 Tính chất và đặc điểm................................................................................. 9
1.1.4 Mục đích của đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh môi trường ..... 10
1.2 Quan hệ giữa EnTA và các công cụ đánh giá quản lý môi trường khác ............. 10
1.3 Trình tự thực hiện đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường .......... 12
1.3.1 Chuẩn bị đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh môi trường ............ 13
1.3.2 Mô tả công nghệ ....................................................................................... 13
1.3.4 Đánh giá lựa chọn các công nghệ ............................................................ 15

1.3.5 Kết luận và kiến nghị ................................................................................ 16
1.3.6 Hoàn thiện đánh giá cơng nghệ về khía cạnh mơi trường ....................... 16
1.4 Nhận xét ............................................................................................................... 17
Chương 2 .................................................................................................................... 18
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG..................................................................... 18
2.1 Tổng quan về sản xuất xi măng ........................................................................... 18
2.2 Nguyên liệu, nhiên liệu để sản xuất xi măng ...................................................... 19
2.2.1 Đá vôi ....................................................................................................... 19
2.2.2 Sét ............................................................................................................. 19
2.2.3 Phụ gia điều chỉnh ................................................................................... 20
2.3.4. Phụ gia khoáng hoá ................................................................................. 20
2.2.5 Nhiên liệu.................................................................................................. 21
2.3 Các phương pháp sản xuất clanhke xi măng poóc lăng ....................................... 22
2.4 Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất ................................................................. 22
2.4.1 Giai đoạn nung nóng và sấy khơ phối liệu ............................................... 22
2.4.2 Giai đoạn phân huỷ các khoáng sét ........................................................ 22
2.4.3 Giai đoạn phân huỷ các bonnat............................................................... 23
2.4.4 Giai đoạn phản ứng ở pha rắn ................................................................. 23
2.4.5 Giai đoạn phản ứng khi xuất hiện pha lỏng ............................................ 23
2.4.6 Giai đoạn làm nguội clanhke .................................................................. 24
2.5 Cơng nghệ sản xuất xi măng pc lăng lị đứng cơ giới hố ............................... 24
2.5.1 Cơng đoạn chuẩn bị liệu........................................................................... 26
2.5.2 Nung clanhke ............................................................................................ 28
2.5.3 Cơng đoạn nghiền, đóng bao xi măng ...................................................... 30
2.6 Công nghệ sản xuất xi măng pc lăng lị quay phương pháp khơ ..................... 31


2.6.1 Công đoạn chuẩn bị liệu........................................................................... 32
2.6.2 Công đoạn nung clanhke ......................................................................... 37
2.6.3 Cơng đoạn nghiền, đóng bao xi măng ...................................................... 39

2.7 Đặc trưng chất thải từ quá trình sản xuất xi măng .............................................. 41
2.7.1 Bụi............................................................................................................ 42
2.7.2 Khí thải ..................................................................................................... 43
2.7.3 Nước thải .................................................................................................. 45
2.7.6 Ô nhiễm do nhiệt ...................................................................................... 46
2.8 Sự ảnh hưởng của các dạng chất thải tới môi trường và sức khoẻ cộng đồng.... 47
2.8.1 Sự ảnh hưởng của bụi ............................................................................... 47
2.8.2 Tác động của khí thải .............................................................................. 47
2.8.3 Sự ảnh hưởng của chất thải rắn: .............................................................. 48
Chương 3 .................................................................................................................... 49
ĐÁNH GIÁ, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG ......................... 49
3.1 Phân tích đánh giá khả năng sử dụng nguyên liệu ............................................... 49
3.2 Phân tích đánh giá so sánh thiết bị và suất đầu tư ............................................... 51
3.3 Đánh giá so sánh nhu cầu nguyên liệu ................................................................. 54
3.4 Đánh giá, so sánh nhu cầu về nhiên liệu và năng lượng ...................................... 54
3.5 Đánh giá về hiệu quả kinh tế ................................................................................ 55
3.6 Đánh giá so sánh về chất lượng sản phẩm ........................................................... 56
3.7 Đánh giá về khả năng cung cấp và đáp ứng của công nghệ ................................ 57
3.8 Đánh giá về khả năng áp dụng công nghệ mới .................................................... 58
3.9 Đánh giá về áp dụng quy mô, năng suất .............................................................. 58
3.9.1 Công nghệ sản xuất xi măng bằng lị đứng ............................................. 59
3.9.2 Cơng nghệ sản xuất xi măng bằng lị quay phương pháp khơ ................. 59
3.10 Đánh giá so sánh các tác động môi trường ........................................................ 59
3.10.1 So sánh tải lượng phát thải..................................................................... 59
3.10.2 So sánh tác động của chất thải tới môi trường xung quanh ................. 63
3.10.3 Mức độ tác động tới môi trường............................................................ 64
3.10.4 So sánh mức độ sử dụng nước ................................................................ 65
3.11 Đánh giá các sự cố môi trường .......................................................................... 65
3.11.1 Trong sản xuất xi măng bằng lò đứng .................................................... 65
3.11.2 Trong sản xuất xi măng bằng lò quay ................................................... 66

3.12 Lập ma trận đánh giá hai dạng công nghệ ......................................................... 66
3.13 Đề xuất công nghệ thích hợp ở Việt Nam.......................................................... 68
Chương 4 .................................................................................................................... 73
ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP GIẢM THIỂU............................................................ 73
Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG CHO CNSXXMLQK .................................................... 73
4.1 Phương pháp tiếp cận để giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường ................................... 73
4.2 Phân tích đề xuất các giải pháp ............................................................................ 73
4.3. Lựa chọn các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường .................................... 75
4.4 Các biện pháp xử lý khí thải ơ nhiễm và bụi ....................................................... 83
4.5 Công tác quản lý nội vi ........................................................................................ 87
4.6 Các giải pháp phụ trợ ........................................................................................... 88

KẾT LUẬN ........................................................................................................................... 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................................... 92
PHẦN PHỤ LỤC


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT
C3S

3CaO.SiO2

C2S

2CaO.SiO2

C3A

3CaO.Al2O3

C4AF

4CaO.Al2O3.Fe2O3

n

Hệ số silicat

p

Hệ số aluminat:

CNSXXMLĐ

Cơng nghệ sản xuất xi măng lị đứng

CNSXXMLQK

Cơng nghệ sản xuất xi măng lị quay phương pháp khơ

EnTA

Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường
(Environmental Technology Assessment – EnTA)

EIA

Đánh giá tác động môi trường

EnRA

Đánh giá rủi ro môi trường

LCA

Đánh giá chu kỳ sống


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 : So sánh giữa EnTA và các công cụ đánh giá môi trường khác...............11
Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nguyên liệu sống................................................21
Bảng 2.2: Nhận dạng các loại chất thải phát sinh.....................................................42
Bảng 2.3: Quan hệ cơng nghệ dịng thải trong sản xuất xi măng..............................46
Bảng 3.1: Nguyên, nhiên liệu sử dụng trong CNSXXMLĐ và CNSXXMLQK...........52
Bảng 3.2: So sánh số lượng thiết bị cơ bản của hai công nghệ sản xuất...................53
Bảng 3.3: So sánh định mức tiêu hao nguyên liệu giữa CNLD và CNLQPPK (tính
cho 1 tấn clanhke........................................................................................................55
Bảng 3.4: Nhu cầu sử dụng nhiên liệu và năng lương giữa CNLĐ và CNLQK (tính
cho 1 tấn clanhke).......................................................................................................56
Bảng 3.5: Tính giá thành sản xuất xi măng................................................................57
Bảng 3.6: Đánh giá về khả năng cung cấp công nghệ...............................................58
Bảng 3.7: Kết quả tính tốn lượng khí thải phát sinh trong CNSXXMLĐ ................63
Bảng 3.8: So sánh tải lượng khí thải phát sinh trong q trình sản xuất xi măng theo
cơng nghệ lị đứng và lị quay phương pháp khơ/1tấn sản phẩm...............................63
Bảng 3.9: So sánh tác động của chất thải tới môi trường xung quanh.....................64
Bảng 3.10: So sánh mức độ tác động môi trường của công nghệ đề xuất................64
Bảng 3.11: Ma trận đánh giá tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng..................................68
Bảng 4.1: Các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường..........................................74
Bảng 4.2: Thiết bị thu hồi bụi cho từng công đoạn....................................................84

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, SƠ ĐỒ
Hình 1.1: Các bước đánh giá cơng nghệ về khía cạnh mơi trường............................12
Hình 1.2: Các thành phần của hệ thống cơng nghệ có ảnh hưởng tới môi trường...17
Sơ đồ 2.1: Sơ đồ công nghệ kèm dòng thải CN sản xuất xi măng lò đứng cơ giới
hố..............................................................................................................................26
Hình 2.2: Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn chuẩn bị ngun liệu.....................................33
Hình 2.3: Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn nghiền phối liệu và đồng nhất......................35
Hình 2.4: Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn chuẩn bị bột than..........................................37
Hình 2.5: Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn nung clanhke.................................................38
Hình 2.6: Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn nghiền xi măng..............................................40
Hình 2.7: Sơ đồ cơng nghệ cơng đoạn đồng nhất và đóng bao xi măng....................42
Hình 3.1: Nhà máy Lengfugt - Đức sử dụng nhiên liệu thứ cấp.................................52
Sơ đồ 3.2: Sơ đồ công nghệ CN sản xuất xi măng lị quay phương pháp khơ............70
Hình 4.1: Xu thế tiếp cận trong quản lý giảm thiểu ô nhiễm mơi trường...................74
Hình 4.2: Ngun lý đồng nhất phối liệu bằng khí nén..............................................77
Hình 4.3: Sự phụ thuộc thời gian đảo trộn T vào độ sai lệch hàm lượng CaCO3 ....77
Hình 4.4 : Lị quay hình trụ đều, ba bệ đỡ...............................................................78
Hình 4.5 : Vịi đốt than 4 kênh...................................................................................79
Hình 4.6: Tháp trao đổi nhiệt 5 tầng xyclon có calciner..........................................81
Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo lị phân giải.........................................................................81
Hình 4.8 : Hình ảnh bên ngồi (trái) và bề mặt ghi tại cửa nhận clanhke (phải) của
máy làm nguội clanhke kiểu ghi.................................................................................82
Hình 4.9 : Cấu tạo máy làm nguội clanhke kiểu ghi..................................................82
Hình 4.10: Làm kín lị quay bằng các tấm grafit (đầu nguội)....................................83
Hình 4.11. Nguyên lý cấu tạo của tháp làm mát khí thải...........................................85
Hình 4.12. Sự trao đổi nhiệt trong tháp.....................................................................85


PHẦN MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề
Cùng với việc phát triển của xã hội, nhu cầu nâng cao chất lượng cuộc sống
của con người ngày càng cao. Các công nghệ sản xuất được ứng dụng nhằm nâng
cao chất lượng cuộc sống. Ngày nay chất lượng cuộc sống không chỉ yêu cầu sự đáp
ứng đầy đủ về kinh tế mà còn là môi trường sống. Xi măng là một loại nguyên liệu
cần thiết trong q trình cơng nghiệp hố phát triển đất nước. Sản lượng và nhu cầu
xi măng tai Việt Nam ngày càng tăng. Sản lượng xi măng của Việt Nam năm 2006 là
22 triệu tấn, dự báo đến năm 2010 là 49,8 triệu tấn, năm 2015 là 62,8 triệu tấn. Dự
báo nhu cầu xi măng năm 2010 là 48,6 triệu tấn, năm 2015 là 63 – 65 triệu tấn 1.
Hiện nay, Việt Nam có khoảng 52 nhà máy sản xuất xi măng theo cơng nghệ
lị đứng cơ giới hố , 15 nhà máy sản xuất xi măng theo công nghệ lị quay.
Trong “Quy hoạch phát triển cơng nghiệp xi măng đến năm 2010 và định
hướng đến 2020” là ưu tiên phát triển các dự án đầu tư xây dựng mở rộng nhà máy
sản xuất xi măng bằng cơng nghệ lị quay và các trạm nghiền clanhke, cải tạo,
chuyển đổi công nghiệp sản xuất xi măng lò đứng, những nhà máy không chuyển đổi
sẽ dừng sản xuất trước năm 2020 (Quyết định số 108/2005/QĐ-TTg ngày 15 tháng 5
năm 2005 của Thủ tướng Chính phủ)
Trên cơ sở quy hoạch đó, nhiều cơ sở sản xuất xi măng lò đứng và doanh
nghiệp tại các địa phương đã và đang có nhu cầu đầu tư phát triển các dây chuyền
sản xuất xi măng lò quay phương pháp khô và các trạm nghiền clanhke.
Công nghiệp sản xuất xi măng được đánh giá là ngành công nghiệp gây ô
nhiễm môi trường đặc biệt là môi trường khơng khí. Do đó để phát triển bền vững
nghành cơng nghiệp xi măng cần phải có bước đánh giá một cách tồn diện về các
yếu tố ảnh hưởng tới mơi trường, lựa chọn được công nghệ sản xuất phù hợp và đề ra
những giải pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong công nghiệp sản xuất xi măng.
2. Mục tiêu và đối tượng đánh giá
Luận văn “Đánh giá lựa chọn công nghệ sản xuất xi măng nhằm giảm
thiểu tác động tiêu cực tới môi trường” được thực hiện với mục tiêu:
-

Giới thiệu phương pháp đánh giá công nghệ sản xuất xi măng về khía cạnh
mơi trường.

-

Phân tích, so sánh mức độ tác động tới môi trường giữa hai công nghệ sản
xuất xi măng lị đứng và cơng nghệ sản xuất xi măng lị quay phương pháp
khơ.

-

Lựa chọn cơng nghệ sản xuất xi măng thích hợp tại Việt Nam

-

Đề xuất các biện pháp giảm thiểu tác động tiêu cực tới môi trường cho loại
hình cơng nghệ sản xuất xi măng được lựa chọn.

Điều chỉnh quy hoạch phát triển xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020, nhà xuất
bản Xây dựng

1


Chương 1
PHƯƠNG PHÁP LUẬN ĐÁNH GIÁ
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT VỀ KHÍA CẠNH MƠI TRƯỜNG
Các cơng nghệ hiện nay đều hướng tới mục tiêu bảo vệ môi trường, phát triển
bền vững, ổn định nền kinh tế xã hội…. Để đạt được những mục tiêu này địi hỏi
phải hồn thiện các cơng nghệ hiện tại, thay thế các công nghệ cũ kỹ lạc hậu tạo ra

các loại hình cơng nghệ thân thiện với môi trường.
Công nghệ thân thiện với môi trường là cơng nghệ ít gây ảnh hưởng tới mơi
trường nhất, tận dụng được tối đa các cấu tử có trong nguyên, nhiên liệu, sử dụng ít
tài ngun khơng tái tạo.
Để có thể lựa chọn được loại công nghệ phù hợp, cần phải phân tích, đánh giá
cơng nghệ đó trên nhiều khía cạnh khác nhau.
1.1 Đánh giá công nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường (EnTA)
1.1.1 Định nghĩa
Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường (Environmental
Technology Asessment – EnTA) là một q trình bao gồm việc phân tích sự hoạt
động của cơng nghệ và hệ quả của nó với môi trường, thực hiện sự phát triển bền
vững trên cơ sở phát triển kinh tế - văn hoá - xã hội.
Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường giúp vạch định chính
sách, kế hoạch, ra quyết định cho chính phủ, các tổ chức, cá nhân, các uỷ ban cũng
như các nhà đầu tư tiến tới thống nhất một loại hình cơng nghệ có vai trị ngăn ngừa
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường đồng thời đảm bảo phát triển về mặt kinh tế.
1.1.2 Đối tượng áp dụng
Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường được áp dụng đối với các đối
tượng sau:
- Người ra quyết định và các nhà quản lý công nghiệp: Thực hiện các hành
động bảo vệ môi trường trên một phạm vi rộng hơn nhằm tuân thủ pháp luật và tránh
được các chi phí khơng cần thiết.
- Người lập kế hoạch phát triển và các quan chức chính phủ: Nhằm chắc chắn
rằng những tác động của việc phát triển công nghệ là cơ bản và thuận lợi nhất.
- Các uỷ ban, các tổ chức phi chính phủ: Nhằm đảm bảo quyền lợi và trách
nhiệm của các cá nhân và tập thể khi áp dụng công nghệ mới.
- Tất cả các cá nhân và các tổ chức đã cam kết và phát triển bền vững: Nhằm
giảm thiểu các tác động môi trường là nhỏ nhất khi công nghệ mới được thông qua
và áp dụng.
1.1.3 Tính chất và đặc điểm

a. Tính chất:


- EnTA là công cụ giao tiếp nhằm đạt tới sự thống nhất giữa chủ đầu tư và
người thiết kế trong việc ra quyết định triển khai dự án
- EnTA quan tâm đến việc ngăn ngừa ô nhiễm và các vấn đề môi trường hơn
là giải quyết và khắc phục chúng (giảm thiểu tại nguồn).
- EnTA có tính chặt chẽ cao, thể hiện qua sự kết hợp hài hoà giữa các yếu tố
kinh tế kỹ thuật và môi trường.
- EnTA xem xét ảnh hưởng tới mơi trường của tồn bộ hệ thống công nghệ từ
việc sử dụng tài nguyên, nguyên liệu và việc thải bỏ chúng hay tồn bộ vịng đời sản
phẩm.
b. Đặc điểm:
- EnTA tập trung vào công nghệ; xem xét đánh giá cơng nghệ dựa trên các
tiêu chí về môi trường. Đây là công cụ nhằm thiết kế theo hướng ngăn ngừa, giảm
thiểu và thay thế; tập trung vào cấp độ xí nghiệp, cơ sở sản xuất hơn là chính sách
quốc gia.
- Việc áp dụng EnTA tương đối đơn giản - linh hoạt và có hiệu quả cao vì nó
hướng tới lợi ích của các chủ đầu tư
- EnTA là một công cụ hiệu quả - được sử dụng nhiều trong giai đoạn đầu từ
khi hình thành ý tưởng cho dự án, còn sau khi đã triển khai dự án nó thích hợp với
việc xác định các tác động mơi trường; có tính chất tổng hợp và tồn diện – chú ý
đến tồn bộ chu kỳ vịng đời sản phẩm và việc triển khai trên phạm vi rộng của hệ
thống công nghệ;
- EnTA là một công cụ quản lý mơi trường mang tính chất tự nguyện khơng
phải là cơng cụ pháp luật bắt buộc;
1.1.4 Mục đích của đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường
- Mô tả công nghệ được xem xét, đề xuất những lựa chọn thay thế có giá trị;
- Mơ tả được các tác động mơi trường (an tồn, sức khoẻ, ơ nhiễm môi trường tự
nhiên, xã hội….) do công nghệ sản xuất gây ra;

- Đưa ra công nghệ, kỹ thuật phù hợp và thân thiện với môi trường nhưng vẫn đảm
bảo khả năng đáp ứng yêu cầu kinh tế.
1.2 Quan hệ giữa EnTA và các công cụ đánh giá quản lý mơi trường khác
Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh môi trường không đề cập đến việc
thay thế các công cụ khác đã được sử dụng như: đánh giá tác động môi trường (EIA);
đánh giá rủi ro môi trường (EnRA); đánh giá chu kỳ sống (LCA)… EnTA tập trung
vào việc xác định và ước tính các tác động trực tiếp và gián tiếp đến môi trường, so
sánh và kiểm tra chúng gắn liền với q trình cơng nghệ theo suốt chu kỳ sống của
sản phẩm.
Đánh giá công nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường có thể hỗ trợ các công
cụ khác đánh giá sự ảnh hưởng của công nghệ đến môi trường. Mặt khác, EnTA là
một công cụ hiệu quả để xác định các thuộc tính đặc biệt của cơng nghệ. Nó mơ tả rõ
ràng hiệu quả của việc ứng dụng quá trình sản xuất sạch hơn (chẳng hạn như ngăn
ngừa ô nhiễm và giảm thiểu sử dụng độc chất) và của các công cụ khác như phân tích
chi phí lợi ích hay đánh giá tác động xã hội. Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía
cạnh mơi trường và các phương pháp khác được tổng hợp trong bảng 1.1.


Bảng 1.1 : So sánh giữa EnTA và các công cụ đánh giá môi trường khác


1.3 Trình tự thực hiện đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường
Cơng nghệ và mơi trường xung quanh ln có sự tác động qua lại với nhau.
EnTA là một công cụ nhằm xác định một cách hệ thống mối quan hệ qua lại giữa
công nghệ và mơi trường thơng qua các tiêu chí như mức độ sử dụng tài nguyên
thiên nhiên, ô nhiễm môi trường, ảnh hưởng đến sức khoẻ cộng đồng… Trình tự thực
hiện đánh giá công nghệ môi trường được mô tả bằng cụm từ “DICE” – là từ viết tắt
chữ cái đầu của các hành động sau:
-

Describe: Mô tả công nghệ được đề xuất, các giải pháp giảm thiểu, ngăn ngừa,
thay thế và các yêu cầu của chúng.

-

Identify: Xác định các ảnh hưởng của loại hình cơng nghệ đến mơi trường.

-

Characterise: Đặc điểm của các tác động mơi trường đó như thế nào?

-

Evaluate: Ước tính tồn bộ hậu quả của các tác động trong một điều kiện cụ
thể

Công nghệ sản xuất và môi trường ln tác động qua lại với nhau. Có những
tác động có lợi và có những tác động có hại. Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía
cạnh mơi trường quan tâm đến hậu quả cuối cùng của các tác động đó. Chúng thường
là: sức khoẻ và sự an tồn của con người, ảnh hưởng tới môi trường tự nhiên của địa
phương, quốc gia, khu vực và toàn cầu, các tác động đến văn hoá - xã hội cũng như
việc sử dụng tài nguyên thiên nhiên.
Các bước cơ bản trong EnTA như sau:


Chuẩn bị cho EnTA
Bước 1: Mô tả công nghệ
Bước 2: Xác định các tác động môi trường
Bước 3: Đánh giá các tác động sơ bộ
Bước 4: Lựa chọn công nghệ phù hợp

Bước 5: Kết luận và kiến nghị
Hồn thiện EnTA
Hình 1.1: Các bước đánh giá cơng nghệ về khía cạnh môi trường
1.3.1 Chuẩn bị đánh giá công nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường
- Xác định mục tiêu đánh giá:
Vấn đề quan trọng để bắt đầu quá trình đánh giá cơng nghệ mơi trường là đạt
được sự nhất trí về nội dung đánh giá, các yêu cầu của đánh giá. Mục tiêu đánh giá,
khả năng và phương pháp đánh giá phải được minh bạch rõ ràng.
- Xác định nguồn lực: Để tiến hành đánh giá công nghệ - môi trường cần phải
xác định và cụ thể hoá các nguồn lực sau:
Con người: Thành lập nhóm đánh giá có đủ kỹ năng, kiến thức cần thiết để
thực hiện nhiệm vụ và mục tiêu trên.
Các thông tin liên quan đến việc đánh giá.
Xây dựng kế hoạch đánh giá: Xác định nguồn tài chính, năng lực và sự đáp
ứng về kỹ thuật, công nghệ, thiết bị…
1.3.2 Mô tả công nghệ
Bước này bao gồm việc mô tả công nghệ được đề xuất bằng việc xác định lựa
chọn công nghệ, xác định các mục tiêu công nghệ nhằm thoả mãn yêu cầu của các
nhà đầu tư. Trong giai đoạn này việc tư vấn của các nhà khoa học, các chuyên gia là
rất quan trọng. Để thực hiện bước này cần phải thu thập được các thông tin chi tiết về
bản chất và chức năng của cơng nghệ, đặc tính mơi trường tự nhiên của khu vực. Các


mục tiêu chính của cơng nghệ cần đạt được cũng như tồn bộ hoạt động của cơng
nghệ cần được nêu trong phần này. Ngồi ra cần có các mơ tả sơ bộ về nguyên liệu
và sản phẩm của quá trình, mối quan hệ tương tác giữa công nghệ và môi trường.
Giai đoạn này tập trung vào đánh giá những tác động môi trường tiềm ẩn và
nhu cầu về tài nguyên mà công nghệ gây ra. Yêu cầu chi tiết về các thông tin sẽ phụ
thuộc vào mục tiêu đánh giá và ảnh hưởng đến kết quả của đánh giá. Phạm vi đánh
giá có thể xác định bằng nhiều cách: có thể theo thời gian, theo khơng gian, theo vị

trí địa lý, theo sự lựa chọn và ứng dụng của công nghệ…
Xác định bản chất và chức năng của công nghệ: Cung cấp và mô tả được tên
công nghệ, các chi tiết về tác dụng và hiệu quả…Xác định và mô tả đặc điểm của
cơng nghệ: Mơ tả cơng nghệ có thể thực hiện theo danh mục, nghĩa là cung cấp
thông tin của một công nghệ cụ thể đang tồn tại hoặc đang được đề xuất, công nghệ
trong nước được cải thiện hay cơng nghệ nhập khẩu (nhằm mục đích xem xét sự phù
hợp của công nghệ với điều kiện địa phương) hoặc là một công nghệ mới được
nghiên cứu.
Mô tả và xác định nguyên liệu và sản phẩm cũng như chất thải đầu ra của
công nghệ. Mô tả công nghệ một cách logic và có trình tự. các chức năng và nhiệm
vụ của từng công đoạn. Điều này sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến việc xác định phạm vi
đánh giá và kết quả của đánh giá.
Mô tả sơ đồ công nghệ: Công nghệ là sự kết hợp của nhiều thành phần khác
nhau. Việc mô tả càng chi tiết sơ đồ công nghệ sẽ càng dễ dàng xác định được mối
quan hệ tương tác giữa cơng nghệ và mơi trường. Ví dụ: có thể mơ tả sơ đồ cơng
nghệ theo cân bằng vật chất, theo dòng năng lượng, theo sản phẩm và chất thải …
Kết thúc bước này, nhóm đánh giá phải hiểu được đầy đủ về chu kỳ vòng đời
sản phẩm và chất thải bao gồm đầu vào, đầu ra và các yêu cầu khác. Những thông tin
này cần thiết cho việc xác định các tác động môi trường tiềm ẩn. Sự tham vấn của
các bên họp tác trong giai đoạn này là rất quan trọng.
1.3.3 Xác định các tác động môi trường
Bước này liên qua đến việc xác định nguyên liệu thô, năng lượng, nhân lực,
cơ sở hạ tầng và sự cung cấp các yêu cầu công nghệ. Các dòng chất thải, chất thải
nguy hại phải được xác định trong giai đoạn này. Các tác động môi trường và các
nguy cơ tiềm ẩn kết hợp với từng thành phần trong công nghệ cũng phải được nêu ra
một cách rõ ràng. Tồn bộ đầu vào, đầu ra của cơng nghệ được quan tâm theo suốt
vịng đời của nó.
Hồn thành bước này u cầu phải có các thơng tin chi tiết từ công nghệ nhằm
xác định các tác động môi trường. Cung cấp nguyên liệu và năng lượng đầu vào, các
yêu cầu về sử dụng tài nguyên thiên nhiên là các thông tin cần phải xác định một

cách rõ ràng. Việc sản xuất, lưu giữ, vận chuyển, sử dụng và thải bỏ của các chất thải
và chất thải nguy hại cũng cần xác định. Các yêu cầu về nhân lực, yêu cầu về cơ sở
hạ tầng, yêu cầu về cung cấp công nghệ phải được đề cập và xác định một cách chi
tiết.


Tất cả các vấn đề trên được nhóm đánh giá nắm bắt một cách sâu sắc cả đầu
vào, đầu ra cũng như các yêu cầu khác của công nghệ, các ảnh hưởng đến hệ thống
môi trường, chất thải công cộng và sức khoẻ con người.
Các khía cạnh của cơng nghệ được xem xét để xác định các áp lực môi trường
bao gồm các yếu tố liên quan đến nhu cầu nguyên liệu, năng lượng đầu vào, nguồn
nhân lực…, tất cả đều phải được xem xét trong quá trình đánh giá. Ví dụ: nguyên
liệu đầu vào phải được giảm xuống tối thiểu hay nói cách khác là tăng tối đa khả
năng sử dụng nguyên liệu đầu vào tạo thành sản phẩm. Đối với năng lượng và các
nhu cầu khác cũng được xem xét tương tự. Các yếu tố đầu ra không phải là sản phẩm
(chất thải) sẽ gây ra những tổn thất về mắt kinh tế, những tác động có hại về mặt môi
trường, sức khoẻ con người… Việc đánh giá, xem xét các yếu tố này là quan trọng
và cần thiết. Ví dụ: Chất thải khi được thải vào đất, nước, khơng khí sẽ gây ra ơ
nhiễm mơi trường, phát sinh các chi phí gián tiếp do việc sử dụng không hiệu quả
nguyên liệu và năng lượng.
Lập được danh mục về nhu cầu nguyên liệu thô, năng lượng của công nghệ và
xác định mối liên hệ của nó tới các hậu quả môi trường. Lập được danh mục về chất
thải và chất thải nguy hại phát sinh từ công nghệ, xác định các tác động của chúng
tới môi trường. Lập bảng xác định các hậu quả môi trường gây ra do yêu cầu của
công nghệ về cơ sở hạ tầng. Lập danh mục xác định các hậu quả môi trường gây ra
do yêu cầu về cung cấp, áp dụng và triển khai công nghệ. Xác định các tác động môi
trường do yêu cầu về nhân lực. Xác định các tác động khác gây ra trực tiếp bởi các
khía cạnh của công nghệ.
Tất cả những thông tin trên sẽ cung cấp cơ sở cho các đánh giá những tổn hại
do công nghệ gây ra đối với sức khoẻ con người, môi trường tự nhiên khu vực, mơi

trường tồn cầu, sử dụng tài nguyên bền vững và các tác động đến văn hố - xã hội.
1.3.4 Đánh giá lựa chọn các cơng nghệ
Bước này đòi hỏi việc đánh giá tập trung vào các phương pháp thay thế để đạt
được cùng một mục tiêu cơng nghệ. Các phương pháp thay thế có thể áp dụng cho
tồn bộ cơng nghệ (thay đổi hồn tồn công nghệ, ứng dụng công nghệ mới) hoặc
lựa chọn một vài thay đổi chi tiết của công nghệ nhằm cải thiện các hậu quả môi
trường.
Việc đánh giá tập trung vào so sánh các đặc trưng cơng nghệ, thuộc tính của
thiết bị, nguyên liệu, sản phẩm, chất thải., đánh giá chúng trong mối quan hệ với mơi
trường.
Hồn thành bước này u cầu phải xác định và mô tả một cách rõ ràng cơng nghệ
thay thế áp dụng, ước tính các chi phí nhằm đạt được các mục tiêu cơng nghệ, kỹ
thuật, kinh tế, mơi trường…Với mỗi một loại hình cơng nghệ thay thế, cần phải so
sánh các tác động tiềm ẩn cũng như các hiệu quả kinh tế. Cuối cùng là lựa chọn
được một công nghệ phù hợp và thân thiện với mơi trường hơn.
Trong q trình đánh giá, việc so sánh giữa các giải pháp đơi khi gặp rất nhiều
khó khăn do các tác động tiềm ẩn có thể tương đương hoặc cùng hiệu quả. Khi đó
đánh giá theo phương pháp liệt kê tác động không thể đem lại hiệu quả rõ ràng, có


thể sử dụng phương pháp cho điểm đối với từng tiêu chí đánh giá để cho việc lựa
chọn có hiệu quả hơn. Việc xây dựng tiêu chí và cách cho điểm phụ thuộc vào phạm
vi quy mô đánh giá công nghệ và kinh nghiệm của các chuyên gia đánh giá. Có thể
tham khảo phương pháp ma trận cho điểm của công cụ đánh giá tác động môi trường
(EIA) để làm cơ sở: Lựa chọn và xây dựng các tiêu chí: bao gồm tiêu chí 1, tiêu chí
2, tiêu chí 3… và thang điểm cho theo tầm quan trọng hoặc mức độ tác động từ cơng
nghệ của tiêu chí đó (có thể cho điểm từ 1 – 10 điểm hoặc đánh giá theo mức độ
High – Medium - Low). Sau khi lựa chọn được các tiêu chí, có thể gửi bản đánh giá
cho các chuyên gia về công nghệ, các nhà đầu tư hoặc thậm chí là các cơng nhân vận
hành có kinh nghiệm để cho điểm. Kết quả tổng hợp sẽ cho thấy rõ ràng công nghệ

thay thế hoặc phương pháp đề xuất được lựa chọn bằng điểm số. Đây chính là cách
mà chúng ta lượng hố được các tiêu chí đánh giá lựa chọn cơng nghệ mơi trường.
1.3.5 Kết luận và kiến nghị
Tổng hợp lại toàn bộ các đánh giá trong bước trên - đề xuất và xem xét sự phù
hợp của các giải pháp thay thế với nhau và đưa ra được một loại hình cơng nghệ tổng
thể. Cơng nghệ này phải có tính khả thi, có hiệu quả rõ ràng (mục tiêu cơng nghệ
phải đạt được ít nhất là như công nghệ ban đầu) nhưng các tác động môi trường của
công nghệ này phải được giảm đến mức tối thiểu.
Mức độ cụ thể và chi tiết của công nghệ đề xuất phụ thuộc rất nhiều vào cấp
độ đánh giá, trình độ và năng lực hiểu biết của chun gia về cơng nghệ đó. Kết thúc
bước này sẽ có những đề xuất để cơng nghệ có thể ứng dụng và triển khai vào thực
tế.
1.3.6 Hoàn thiện đánh giá cơng nghệ về khía cạnh mơi trường
Việc hồn thiện các thông tin về đánh giá thể hiện sự kết thúc một vịng lặp
trong q trình đánh giá liên tục. Cần phải đưa ra được các thông tin đầy đủ và chi
tiết về lợi ích mục tiêu và u cầu cơng nghệ. Các phương pháp đã sử dụng trong
đánh giá. Các lựa chọn thay thế để đạt được mục tiêu và các áp lực mơi trường và
quan hệ của nó với công nghệ cũng như các tác động môi trường của công nghệ ban
đầu và công nghệ thay thế. Trong các thơng tin hồn thiện chu trình đánh giá cũng
cần nêu khả năng áp dụng công nghệ thay thế để đạt được mục tiêu và quan hệ với
các tác động môi trường, hiệu quả kinh tế của các lựa chọn thay thế. Đề xuất giới
thiệu các đánh giá xa hơn và thực hiện việc áp dụng các công nghệ đề xuất vào thực
tế.
Việc đề xuất các xem xét đánh giá tiếp theo phải bao gồm thông tin phản hồi
các quyết định, yêu cầu và hành động của các chuyên gia và các nhà đầu tư; chỉnh
sửa lại các đánh giá hiện tại và chuẩn bị kế hoạch và thảo luận cho các quá trình đánh
giá, thay thế tiếp theo. Bên cạnh đó việc triển khai ứng dụng một cách hiệu quả công
nghệ thay thế và quan trắc và giám sát việc triển khai ứng dụng và phát triển của
công nghệ thay thế, cũng như các tác động môi trường của chúng là điều cần thiết.
Cung cấp các thông tin bổ xung và các hướng dẫn cho các chuyên gia cũng như các

nhà đầu tư; chỉnh sửa thủ tục trình tự đánh giá công nghệ môi trường phù hợp với


năng lực, trình độ và mức độ áp dụng trong thực tế và thiết lập hệ thống văn bản,
trình tự báo cáo của tất cả các hoạt động trên;
Cơ sở hạ tầng
Nguyên liệu
Chất thải
Năng lượng

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
Sản phẩm

Nhân lực
Cung cấp cơng nghệ

Hình 1.2: Các thành phần của hệ thống cơng nghệ có ảnh hưởng tới mơi trường
1.4 Nhận xét
Đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh mơi trường là phương pháp đánh
giá ứng dụng nhằm định hướng lựa chọn công nghệ, xem xét quan hệ của công nghệ
với môi trường nhằm giảm thiểu các tác động môi trường và các hậu quả môi trường
phát sinh từ công nghệ.
So với các công cụ đánh giá, quản lý môi trường khác, đánh giá cơng ngấnhnr
xuất về khía cạnh mơi trường được xem là một cơng cụ hiệu quả khi nó được áp
dụng vào giai đoạn lựa chọn công nghệ cho một dự án. Đối với các công nghệ đã
được áp dụng triển khai thì việc ứng dụng EnTA sẽ đem lại cơ hội cải thiện, đối mới
công nghệ nhằm giảm thiểu mức độ gây ô nhiễm môi trường.
Trong nội dung hạn chế, Luận văn này sẽ vận dụng các phương pháp luận
đánh giá cơng nghệ sản xuất về khía cạnh môi trường để đánh giá công nghệ sản xuất
xi măng nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường - đề xuất một loại hình cơng nghệ phù

hợp và thân thiện với môi trường.


Chương 2
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XI MĂNG
2.1 Tổng quan về sản xuất xi măng
Cơng nghiệp xi măng có vai trị và vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc
dân, tạo nhiều việc làm cho người lao động, thúc đẩy các ngành khác phát triển.Xi
măng là loại vật liệu không thể thiếu được trong xây dựng và phát triển kinh tế. Ở
Việt Nam, cơng nghiệp xi măng đã hình thành và phát triển hơn 100 năm, bắt đầu từ
năm 1899 bằng việc xây dựng nhà máy xi măng lò đứng đầu tiên tại Hải Phòng. Năm
2005 sản lượng xi măng đạt khoảng 22 triệu tấn (trong đó sản lượng xi măng lò đứng
chiếm khoảng 3,8 triệu tấn), dự kiến năm 2010 khoảng 49,8 triệu tấn. 2
Một số nhà máy xi măng lò đứng như: Xi măng Thanh Ba (Phú Thọ) 2 dây
chuyền với công suất 6 và 8 vạn tấn/năm; Xi măng La Hiên (Thái Nguyên) 2 dây
chuyền, công suất 4 và 8 vạn tấn/năm; Xi măng Long Thọ (Thừa thiên Huế) côgn
suất 8 vạn tấn/năm; Xi măng Lam Hồng ( Hà Tĩnh) 2 vạn tấn/năm; Xi măng Kiên
Giang (Kiên Giang) 2 vạn tấn/năm; Xi măng Hà Tu (Quảng Ninh) 1 vạn tấn/năm...
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 xi măng
mới có cơng suất lớn, đầu tiên là nhà máy XM Bỉm Sơn (Thanh Hố) có cơng suất
1,2 triệu tấn/năm với 2 dây chuyền thiết bị lị quay phương pháp ướt của Liên Xơ,
sau đó là nhà máy XM Hồng Thạch (Hải Dương) cơng suất 1,1 triệu tấn/năm. Bên
cạnh đó hàng loạt nhà máy xi măng lị quay phương pháp khơ hiện đại đã được xây dựng
và đi vào sản xuất như nhà máy XM Chinfon (Hải Phòng) 1,4 triệu tấn/năm, XM Bút Sơn
(Hà Nam) 1,4 triệu tấn/năm, XM Nghi Sơn (Thanh Hoá) 2,15 triệu tấn/năm, XM Hoàng
Mai (Nghệ An) 1,4 triệu tấn/năm, XM Vân Xá (Huế) 0,5 triệu tấn/năm, XM Holcim (Hà
Tiên) 1,76 triệu tấn/năm . Bên cạnh đó, các nhà máy cũ cũng được đầu tư mở rộng hoặc
cải tạo nâng cấp như XM Hoàng Thạch 2 (1,1 triệu tấn/năm), XM Bỉm Sơn 2 (1,4 triệu
tấn/năm). Sự phát triển của ngành xi măng đã đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày càng nhiều

của đất nước và đập thuỷ điện Hồ Bình , cầu Thăng Long, cầu Mỹ Thuận, sân vận động
quốc gia Mỹ Đình v.v.. [3]
Với sự phát triển trên 100 năm, lịch sử của ngành công nghiệp xi măng 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 cơng 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 xi măng trên thế giới cũng
được chú trọng. vào sự nghiệp phát triển kinh tế – xã hội của đất nước.

Điều chỉnh quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam đến năm 2010 và định hướng đến năm 2020,
nhà xuất bản xây dựng
[3] Đề tài: “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống lò quay cho dây chuyền sản xuất xi măng lị quay cơng
suất 2 500 tấn clanhke/ ngày”, Viện Vật liệu Xây dựng

2


2.2 Nguyên liệu, nhiên liệu để sản xuất xi măng 4
Để sản xuất xi măng cần phải nung clanhke từ phối liệu (hỗn hợp ngun liệu)
có thành phần hố học yêu cầu, sau đó nghiền mịn nó cùng với thạch cao và một vài
loại phụ gia khác nhau. Vì vậy, trong quá trình sản xuất cần phải lựa chọn nguồn
nguyên, nhiên liệu sao cho có thể chế tạo được phối liệu có đủ 4 ơ xit chính là CaO,
SiO2, Al2O3, Fe2O3 (thoả mãn các hệ số chế tạo KH, n và p) và hạn chế đến mức thấp
nhất các tạp chất có hại như MgO, K2O, Na2O và lưu huỳnh.
Hai nguyên liệu chính thường được sử dụng để sản xuất clanhke xi măng là đá
vôi và sét. Đá vôi là nguồn cung cấp CaO và sét là nguồn cung cấp SiO2, Al2O3 và
Fe2O3. Tuy nhiên để đảm bảo đủ các ô xit theo tỷ lệ yêu cầu nhằm thoả mãn các hệ

số chế tạo KH, n, p thì khó tìm được loại đá vơi và sét có đủ thành phần như ý
muốn. Vì vậy trong sản xuất thường phải sử dụng thêm phụ gia quặng sắt, laterit
hoặc xỉ py rit để bổ sung Fe2O3, đất giàu si líc hoặc cát mịn để bổ sung SiO2, bô xit
để bổ sung Al2O3.
Các loại nguyên liệu, phụ gia và nhiên liệu thường được sử dụng để sản xuất
clanhke như sau:
2.2.1 Đá vôi
Theo tiêu chuẩn Việt nam TCVN 6072:1996, đá vôi dùng làm nguyên liệu để
sản xuất xi măng poóc lăng phải thoả mãn yêu cầu về hàm lượng của các chất là:
CaCO3 ≥ 85%; MgCO3 ≤ 5%; K2O + Na2O ≤ 1%.
Thông thường, các nhà máy xi măng ở nước ta đều sử dụng đá vơi có hàm
lượng CaCO3 = 90 ÷ 98% (CaO = 50 ÷ 55%), MgO < 3% và ơ xit kiềm khơng đáng
kể.
Ngồi đá vơi ra, ở một số nơi hiếm đá vơi có thể sử dụng đá vơi san hơ hoặc
vỏ sị nhưng phải khai thác và để lâu ngày cho mưa rửa trôi hết muối NaCl. Đá phấn
có chứa CaCO3 98 ÷ 99%, có cấu trúc tơi xốp có thể thay cho đá vơi và là ngun
liệu thích hợp để sản xuất xi măng trắng.
2.2.2 Sét
Theo TCVN 6071:1996, hỗn hợp sét dùng làm nguyên liệu để sản xuất xi
măng pc lăng phải có hàm lượng các ơ xit trong khoảng sau :
SiO2 = 55 ÷ 70%, Al2O3 = 10 ÷ 24%, K2O + Na2O ≤ 3%.
Các nhà máy xi măng ở nước ta hầu hết đều sử dụng sét đồi có hàm lượng
SiO2=58 ÷ 66%, Al2O3 = 14 ÷ 20%, Fe2O3= 5 ÷ 10 %, K2O+Na2O = 2 ÷ 2,5%.
Ngồi sét đồi, ở một số nơi có thể dùng sét ruộng hoặc sét phù sa. Những loại
sét này thường có hàm lượng SiO2 thấp hơn, Al2O3 và kiềm cao hơn, nên phải có

4

Nguyễn Kiên Cường (2003), kỹ thuật và cơng nghệ sản xuất xi măng bằng lị đứng, Viện Vật liệu xây
dựng

nguồn phụ gia cao si lic để bổ sung SiO2. Việc này trở nên khó hơn khi cần sản xuất
xi măng yêu cầu hàm lượng kiềm thấp.
2.2.3 Phụ gia điều chỉnh
a. Phụ gia giàu silic: Để điều chỉnh mô đun silicat [n = S / (A + F)] trong
trường hợp nguồn nguyên liệu sét có hàm lượng SiO2 thấp có thể sử dụng các loại
phụ gia cao silic. Các phụ gia thường sử dụng là các loại đất hoặc đá cao silíc có hàm
lượng SiO2 > 80%. Ngồi ra, ở những nơi khơng có nguồn đất cao silic có thể sử
dụng cát mịn nhưng khả năng nghiền mịn sẽ khó hơn và SiO2 trong cát nằm ở dạng
quăczit khó phản ứng hơn nên cần phải sử dụng kèm theo phụ gia khoáng hoá để
giảm nhiệt độ nung clanhke.
b. Phụ gia giàu sắt: Để điều chỉnh mô đun aluminat (p = A / F) nhằm bổ sung
hàm lượng Fe2O3 cho phối liệu, vì hầu hết các loại sét đều khơng có đủ lượng Fe2O3
theo yêu cầu. Các loại phụ gia cao sắt thường được sử dụng ở nước ta là: Xỉ pirit
Lâm Thao (phế thải của công nghiệp sản xuất H2SO4 từ quặng pyrit sắt) chứa Fe2O3:
55 ÷ 68%, quặng sắt (ở Thái Nguyên, Thanh Hoá, Quảng Ninh, Lạng Sơn) chứa
Fe2O3: 65 ÷ 85% hoặc quặng Laterit (ở các tỉnh miền Trung, miền Nam) chứa
Fe2O3: 35 ÷ 50%.
c. Phụ gia giàu nhôm: Cũng dùng để điều chỉnh mô đun aluminat (p) nhằm bổ
sung hàm lượng Al2O3 cho phối liệu trong trường hợp nguồn sét của nhà máy q ít
nhơm. Nguồn phụ gia cao nhôm thường là quặng bôxit (ở Lạng Sơn, Cao Bằng, Lâm
Đồng) có chứa Al2O3: 44 ÷ 58%. Cũng có thể sử dụng cao lanh hoặc tro xỉ nhiệt điện
làm phụ gia bổ sung nhôm, nhưng tỷ lệ dùng khá cao và hiệu quả kinh tế thấp hơn do
phải vận chuyển khối lượng lớn đi xa.
2.3.4 Phụ gia khoáng hoá
Để giảm nhiệt độ nung clanhke nhằm tiết kiệm nhiên liệu và tăng khả năng
tạo khống, tăng độ hoạt tính của các khống clanhke, có thể sử dụng thêm một số
loại phụ gia khống hố như quặng fluorit, cịn gọi là huỳnh thạch (chứa CaF2),
quặng phosphorit (chứa P2O5), quặng barit (chứa BaSO4), thạch cao (chứa CaSO4).

Các loại phụ gia này có thể dùng riêng một loại hoặc dùng phối hợp với nhau ở dạng
phụ gia hỗn hợp, khi đó tác dụng khoáng hoá sẽ tốt hơn, tỷ lệ mỗi loại phụ gia sẽ ít
hơn. Tuy vậy, trong sản xuất nếu càng sử dụng nhiều loại nguyên liệu và phụ gia thì
cơng nghệ pha trộn phối liệu càng phức tạp, tốn nhiều thiết bị cân trộn hơn và khả
năng đồng nhất kém hơn, việc khống chế phối liệu cho chính xác cũng khó hơn.
Mặt khác khi sử dụng phụ gia khống hóa cần lưu ý đến các điều kiện kỹ
thuật, mơi trường và đặc biệt là hiệu quả kinh tế so với giải pháp chỉ sử dụng than có
chất lượng tốt.
Bảng 2.1: Thành phần hoá học của nguyên liệu sống 5

5

Nguyễn Kiên Cường (2003), kỹ thuật và công nghệ sản xuất xi măng bằng lò đứng, Viện Vật liệu xây
dựng


Tên nguyên liệu

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

R 2O

MKN

Đá vôi

0,55

0,03

0,21

53,54

0,80

0,00

43,58

Đất sét

61,50

18,28

7,56

1,53

1,21

1,10

8,65

Quặng sắt

12,56

3,42

61,25

1,24

1,20

0,97

10,65

Cát mịn

88,36

1,25

0,56

0,24

0,36

0,19

2,50

Tro than

60,58

26,81

7,86

2,51

0,84

0,00

0,00

2.2.5 Nhiên liệu
Để cấp nhiệt cho q trình phân huỷ đá vơi, sét, phụ gia thành các ô xit và tạo
ra điều kiện nhiệt độ cao để xảy ra phản ứng giữa các ơ xit với nhau thành các
khống của clanhke ở 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 mêtal - CH4) vì dễ
cháy, thiết bị đốt đơn giản, nhiệt lượng cao khơng có tro và khơng sinh các chất khí

gây ơ nhiễm. Nhiên liệu tốt thứ 2 là nhiên liệu lỏng (thường dùng dầu FO) cũng có
nhiệt lượng cao (hơn 9000 kCal/kg) và khơng có tro, dễ cháy, nhưng thiết bị đốt
phức tạp hơn và phải có bộ phận hâm sấy. Loại nhiên liệu thứ ba khơng 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 hố học gần
giống thành phần của sét đã nung (SiO2 = 58 ÷ 68%, Al2O3 = 23 ÷ 28%, Fe2O3 = 3 ÷
8 % và một ít tạp chất khác).
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 clanhke nên khi tính tốn phối liệu phải coi nó như 1 cấu tử
nguyên liệu và cần khống chế đúng tỷ lệ u cầu trong q trình sản xuất.
Đối với cơng nghệ sản xuất xi măng bằng lị quay phương pháp khơ, cần sử
dụng loại than có hàm lượng tro ít, nhiệt lượng cao và hàm lượng lưu huỳnh (tạo ra
SO2 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 Hịn Gai có mức chất
lượng từ 3C- HG trở lên (có trị số tỏa nhiệt tồn phần khơ Qk > 6500 kCal/kg, hàm
lượng tro Ak < 20%, chất bốc khô trung bình Vk 6 - 8%, hàm lượng lưu huỳnh Sk <
0,8%).
Chất lượng than : Độ tro, A = 17,5% ; Chất bốc, V = 6,5% ; Nhiệt trị Qd =
6232 kCal/kg.


2.3 Các phương pháp sản xuất clanhke xi măng poóc lăng
Tùy theo thiết bị nung sử dụng để sản xuất clanhke dạng nằm ngang chuyển
động quay hay dạng đứng cố định người ta phân biệt các công nghệ sản xuất clanhke
khác nhau: Cơng nghệ sản xuất clanhke xi măng pc lăng bằng lị quay và cơng
nghệ sản xuất clanhke xi măng pc lăng bằng lị đứng.
Theo tính chất vật lý của phối liệu đưa vào lò nung, người ta chia ra các

phương pháp sản xuất ướt, khô hoặc bán khô.
+ Cơng nghệ sản xuất clanhke xi măng pc lăng theo phương pháp ướt tức là
nung phối liệu đã chế tạo ở dạng bùn ướt, có độ ẩm 33 - 37% trong lị quay có zơn
xích.
+ Cơng nghệ sản xuất clanhke xi măng pc lăng theo phương pháp khơ tức
là nung phối liệu đã chế tạo ở dạng khô (độ ẩm thường W ≤ 2%) trong lò quay với
tháp trao đổi nhiệt gồm các tầng xyclon và có hoặc khơng có buồng phân hủy đá vôi
(precalciner).
+ Công nghệ sản xuất clanhke xi măng pc lăng theo phương pháp bán khơ
nghĩa là nung phối liệu có độ ẩm 12 - 14%, được vê thành viên, trong lò đứng hoặc
lò quay.
2.4 Cơ sở lý thuyết của quá trình sản xuất
Để sản xuất xi măng cần phải nung clanhke từ phối liệu (hỗn hợp ngun liệu)
có thành phần hố học u cầu, sau đó nghiền mịn nó cùng với thạch cao và một vài
loại phụ gia khác nhau. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao đá vôi, sét, phụ gia bị phân
huỷ thành các ô xit và xảy ra phản ứng giữa các ô xit với nhau tạo thành các khoáng
của clanhke.
Để thu được clanhke xi măng có thành phần khống mong muốn, phối liệu từ
khi vào lò đến khi ra lò cần trải qua các 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.
Q trình biến đổi qua nhiều giai đoạn:
2.4.1 Giai đoạn nung nóng và sấy khô phối liệu
Khi nhiệt độ của phối liệu được nâng từ nhiệt độ bình thường tới khoảng 250
– 3000C là q trình khử nước lý học, nung nóng phối liệu và có thể xảy ra một vài
phản ứng hố học nhưng khơng ảnh hưởng lớn tới q trình tạo khoáng clanhke sau
này.
2.4.2 Giai đoạn phân huỷ các khoáng sét
Khi nhiệt độ tăng dần, các loại khoáng sét như caolinit, montmorilonit, ilit,
v.v…., trong đó chủ yếu là cao linit (Al2O3.2SiO2.2H2O) sẽ bị phân huỷ. Theo PGS
TS Bùi Văn Chén, sơ đồ phân huỷ khoáng cailinit như sau:

0
Al2O3.2SiO2.2H2O 500 – 600 C

Al2O3.2SiO2
(meta caolinit)

9000C

Al2O3 + 2SiO2
(hoạt tính)


2.4.3 Giai đoạn phân huỷ các bonnat
Khi nung phối liệu xi măng, đá vơi (thành phần khống là canxi cacbonat
CaCO3) bị phân huỷ nhiệt theo phản ứng:
CaCO3

CaO + CO2

Theo lý thuyết, CaCO3 bắt đầu phân huỷ ở 6000C, mạnh nhất ở 9000C. Trong
thực tế nhiệt độ bắt đầu phân huỷ CaCO3 trên 6000C nhưng rất chậm, phân huỷ mạnh
ở 750 – 9000C và mãnh liệt trên 9000C.
2.4.4 Giai đoạn phản ứng ở pha rắn
Trong q trính sét, đá vơi phân huỷ , các oxit mới sinh lập tức phản ứng với
nhau hình thành khống clanhke.
Trước hết là sự hình thành canxi aluminat (CA) ở nhiệt độ khoảng 7000C, sau
đó CA kết hợp với CaO ở 900 – 10000C để chuyển thành C5A3 và cuối cùng tạo
thành C3A ở 12000C.
Từ trên 7000C bắt đầu phản ứng của CaO với SiO2 tạo thành dicanxi silicat
(C2S)

Q trình trên có thể được đơn giản hoá bằng các phản ứng sau:
3CaO + Al2O3 = 3CaO.Al2O3
4CaO + Al2O3 + Fe2O3 = 4CaO. Al2O3.Fe2O3
2CaO + SiO2 = 2CaO.SiO2
Từ trên 10000C tới 1200 – 12500C, C3A và C4AF tiếp tục được tạo thành và
C2S đạt tới hàm lượng lớn nhất trước khi tham gia phản ứng với CaO của giai đoạn
tiếp theo để tạo C3S.
2.4.5 Giai đoạn phản ứng khi xuất hiện pha lỏng
Phản ứng giữa SiO2 và CaO trước hết tạo thành C2S rồi sau đó kết hợp với
CaO mới sinh để chuyển thành C3S, là một khống clanhke chính tạo cho đá xi măng
có cường độ ban đầu cao và phát triển cường độ nhanh.
Điều kiện đẻ phản ứng C2S kết hợp với CaO thành C3S là sự xuất hiện của
pha lỏng.
Sự xuất hiện của pha lỏng (nhiệt độ bắt đầu nóng chảy - điểm ơtecti) xảy ra
càng sớm khi trong hệ phản ứng có càng nhiều cấu tử.
Khi pha lỏng xuất hiện thì thì C2S, CaO bát đầu hoà tan vào pha lỏng và kết
hợp với nhau tạo thành C3S.
(1250 ÷14500C)
C2S hồ tan + CaO hoà tan

3CaO.SiO2kết tinh


2.4.6 Giai đoạn làm nguội clanhke
Tốc độ làm nguội clanhke ảnh hưởng rất lớn tới hình thái cấu trúc của khống
clanhke và tính chất của clanhke.
Để giữ được các khống clanhke đã tạo thành khi nung ở nhiệt độ kết khối thì
việc làm nguội clanhke là cần thiết để hạn chế sự phân huỷ các khống đó, đặc biệt
để ngăn cản sự biến đổi thù hình của C2S từ dạng β- C2S sang dạng γ - C2S.
Khi làm nguội nhanh, đồng thời với sự đông cứng đột ngột của pha thuỷ tinh,

các tinh thể C3S sẽ kết tinh dạng hạt mịn làm tăng hoạt tính của chúng khi thuỷ hố
2.5 Cơng nghệ sản xuất xi măng pc lăng lị đứng cơ giới hố
Hiện nay sản xuất xi măng lị đứng khoảng 3.8 triệu tấn /năm, chiếm khoảng
0,17% sản lượng sản xuất xi măng trên cả nước.
Sơ đồ dây chuyền công nghệ chung kèm dòng thải của phương pháp sản xuất xi
măng lị đứng cơ giới hố như sau: