Thiết Kế Dây Chuyền Công Nghệ Xử Lý Khí Thải Từ Lò Nung Clinke Của Nhà Máy Xi Măng Hoàng Thạch
PHẦN MỞ ĐẦU
H iện nay với công cuộc Công nghiệp hoá - Hiện đại hoá Đất Nước
dưới sự lãnh đạo của Đảng và Nhà Nước, Việt Nam đã đạt được một số
thành tựu hết sức to lớn cả về khoa học kỹ thuật và kinh tế xã hội.Sự phát
triển này được biểu hiện thông qua sự phát triển đồng bộ của nhiều ngành
Công nghiệp,Nông nghiệp, Lâm nghiệp,GTVT, Dịch vụ ...Trong đó ngành
sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và ngành sản xuất xi măng nói riêng là
một trong những ngành đóng vai trò quan trọng trong công cuộc này.
Xi măng (XM) 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 XM lại cho cường độ chịu nén, chịu uốn cao.
XM đã có mặt trong đời sống của con người hàng nghìn năm qua và cho đến
nay con người vẫn sử dụng nó trong hầu hết các công trình xây dựng. Theo
những dự đoán thì XM vẫn là chất kết dính chủ lực trong thế kỷ tới.
Đất nước ta trải qua 2 cuộc chiến tranh tàn phá cơ sở hạ tầng còn
thấp kén. Do vậy nhu cầu sử dụng XM 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 XM rất lớn. Mặc dù, sản lượng XM sản
xuất trong nước ngày càng tăng nhanh nhưng vẫn không đủ nhu cầu sử dụng
trong nước. Vì vậy, việc tăng sản lượng XM nhằm cân đối giữa cung - cầu
trong nước, một phần tham gia xuất khẩu đang là mục tiêu của ngành công
nghiệp XM Việt Nam. Hiện nay với dân số 78 triệu người, bình quân đầu
người về xi măng của Việt Nam là 162kg/người, còn rất thấp so với các
nước trong khu vực và thế giới như Thái Lan(535),Ma Lai(584), Hông
Kông(724), Đài Loan(964),Hàn Quốc(1022).... 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 XM là rất cần thiết.
Tuy nhiên bên cạnh những vai trò to lớn đó, cùng với sự phát triển
cao của ngành công nghiệp ximăng thì đó cũng là một vấn đề cần quan tâm
đối với các nhà môi trường.Trong quá trinh sản xuất xi măng có thải ra một
lượng thải ảnh hưởng lớn tới sức khoẻ của con người và môi trường sống
trung quanh. Đặc biệt là lượng bụi và khí có thành phần phức tạp.Cụ thể
trong khí gồm SO2,NO2,CO2,NOX...và bụi thải như bụi đá vôi,bụi đất sét, bụi
than...độ phát tán lớn, kho kiểm soát....
1
Hiện nay có nhiều nhà máy sản xuất xi măng tư nhân,nhà nước chạy
theo thị trường, sản xuất ồ ạt, không chú ý tới phát triển bền vững kết quả
gây suy giảm môi trường nước, khí...gây tác động xấu tới đời sống con
người.
Qua sự phân tích, đánh giá và nghiên cứu tình hình phát triển,dây
chuyền sản xuất xi măng của nhà máy Xi Măng Hoàng Thạch,một minh
chứng cụ thể về tình hình sản xuất-hiện trạng môi trường ngành công nghiệp
xi măng Việt Nam.Đồ án nay của em với đề tài “Thiết Kế Dây Chuyền
Công Nghệ Xử Lý Khí Thải Từ Lò Nung Clinke Của Nhà Máy Xi Măng
Hoàng Thạch”nhằm đánh giá - đề suất - thiết kế thiết bị xử lý với mục đích
giảm tới mức thấp nhất lượng khí thải ra môi trường trung quanh,đạt tiêu
chuẩn thải môi trường.
2
CHƯƠNG I- TỔNG QUAN NGÀNH CÔNG NGHIỆP XI MĂNG - VÀ
CÁC VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG LIÊN QUAN.
I.1- Lược sử phát triển ngành xi măng:
I.1.1- Lịch sử phát triển xi măng thế giới.
Từ xa xưa loài người đã biết dùng các loại nguyên liệu thiên nhiên có
tính kết dính để xây dựng các công trình, nhưng nói chung các chất kết dính
này có cường độ thấp không đáp ứng được nhu cầu sử dụng ngày càng cao
của con người. Mãi đến năm 1812 đến năm 1825 XMP mới được phát hiện,
XMP đã được phát triển qua gần hai thế kỷ nên công nghệ sản xuất ngày
càng cao. Trước đây xi măng được sản xuất chủ yếu theo phương pháp bán
khô, phối liệu được vê viên trong lò đứng, phương pháp ướt lò quay và phương pháp khô chỉ là thứ yếu, sản lượng xi măng sản xuất theo phương pháp
ướt chiếm 70 á 80% sản lượng xi măng sản xuất ra. Ngày nay để tiết kiệm
nhiên liệu, nhiệt lượng, cùng với sự phát triển của khoa học công nghệ thì
công nghệ sản xuất xi măng theo phương pháp khô đang chiếm vị trí chủ
đạo. hiện nay công nghệ sản xuất xi măng trên thế giới đạt đến trình độ cao,
sản lượng tăng, chất lượng tốt, phong phú về chủng loại. đứng đầu là các nước có nền công nghiệp tiên tiến như Mỹ, Nhật và các nước Tây âu.
* Sản lượng xi măng của một số nước Đông Nam á trong những năm
đầu và cuối thập kỷ 90 như sau (triệu tấn):
BảngI.1.1: Sản lượng XM của một số nước Đông Nam Á
Năm
Thái lan
Inđônêxia
Malaixia
Philipin
1990
18, 044
16, 298
6, 732
6, 632
1991
18, 890
16, 238
7, 738
7, 536
1998
22, 829
22, 314
11, 722
12, 888
1999
25, 700
33, 212
15, 840
13, 394
2000
26, 700
43, 983
18, 050
15, 039
Nhận xét: Sản lượng xi măng tăng nhanh, sau 10 năm sản lượng tăng
gần gấp ba như Indônêxa, Malaixia, Philipin. Riêng Thái Lan do chịu khủng
hoảng tài chính những năm cuối của thập kỷ nên sản lượng tăng chậm hơn.
So sánh bình quân xi măng trên một đầu người của nước ta và một số
nước trong khu vực (kg/người/năm).
3
BảngI.1.2: Lượng XM trên đầu người của các nước trong khu vực
Năm Hàn quốc Malaixia Thái lan Philipin Inđonêxia Việt Nam
1990 772
321
330
112
87
45
1997 1205
690
655
235
140
125
Nhận xét: Bình quân xi măng trên đầu người của nước ta còn rất
thấp, điều đó chứng tỏ cùng với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu xi măng
của nước ta còn tăng cao.
Vào năm 2003 nước ta gia nhập thị trường afta, vì vậy ngành XM phải
phát triển cân xứng với khu vực.
I.1.2- Lịch sử phát triển xi măng Việt Nam.
1.Các giai đoạn phát triển.
Cuối thế kỷ XIX thực dân Pháp thấy nguồn nguyên liệu ở nước ta phong
phú và nhân công rẻ mạt nên Pháp đã xây dựng nhà máy xi măng Hải phòng
vào năm 1899 chủ yếu để phục vụ xây dựng cầu cống, công trình quân sự và
các công sở để phục vụ cho chương trình khai phá và bóc lột thuộc địa, nên
nhà máy có công xuất nhỏ chỉ đáp ứng cho nhu cầu xây dựng của tầng líp xã
hội thượng lưu.
Năm 1899 đến 1922 xây dựng 5 hệ thống lò đứng có năng suất 12 vạn
tấn, năm 1928 á 1939 xây 5 lò quay có năng suất 30 vạn tấn.
Sau hoà bình lập lại ở miền bắc 1954 các nước xã hội chủ nghĩa giúp ta
khôi phục và cải tạo nhà máy xi măng Hải phòng đưa tổng công suất nên 70
vạn tấn. Từ năm 1960 á 1970 xây dựng thêm hàng chục nhà máy xi măng lò
đứng. ở miền nam vào năm 1963 xây dựng nhà máy XM Hà tiên I (theo phương pháp ướt) nhằn phục vụ nhu cầu Xi măng tại chỗ.
Trong thời kỳ chiến tranh phá hại của các thế lực bên ngoài nên chúng
ta chưa thể đầu tư xây dựng các nhà náy Xi măng có công xuất lớn. Sau hoà
bình lập lại chúng ta có điều kiện để xây dựng các nhà máy Xi măng có công
xuất lớn và có công nghệ hiện đại nhằn đáp ứng đủ nhu cầu Xi măng để khôi
phục cơ sở hạ tầng sau chiến tranh. Từ năm 1976 á 1982 xây dựng nhà máy
xi măng Bỉm Sơn theo phương pháp ướt có năng suất 1, 2 triệu tấn và nhà
máy xi măng Hoàng Thạch với năng suất 1, 1 triêu tấn theo phương pháp
khô.
Bước sang thời kỳ đổi mới nhu cầu tiêu thụ xi măng có một bước nhảy
vọt sản lượng Xi măng sản suất ra không đủ đáp ứng nhu cầu xây dựng của
đất nước, do vậy một loạt các nhà máy Xi măng có công xuất lớn và có công
4
nghệ hiện đại nhất trên thế giới được nhà nước đầu tư xây dựng. Từ năm
1991 á 1992 xây dựng nhà máy Hà Tiên II theo phương pháp khô với năng
suất 1, 1 á 1, 2 triệu tấn. Mặc dù vậy lượng Xi măng mà xã hội cần các nhà
máy vẫn không đáp ứng đủ nhu cầu, do vậy để đáp ứng đủ nhu cầu Xi măng
tại chỗ cho các địa phương vào những năm 1993 á 1996 xây dựng hơn 40
dây truyền xi măng lò đứng với công nghệ, và thiết bị của Trung quốc. Năm
1994 sản lượng Xi măng sản xuất theo phương pháp ướt đạt 914 nghìn tấn,
năm1995 đạt 1200000 tấn, năm 1995 đạt 2, 384 triệu tấn. Năm 1998 xây
song Hoàng Thạch II với năng suất 1, 2 triệu tấn, năm 1999 xây song Bót
Sơn với năng suất 1, 4 triệu tấn. Ngoài ra còn xây dựng thêm 3 cơ sở liên
doanh: Chinh Poong năng suất 1, 5 triệu tấn, Sao Mai 1, 7 triệu tấn, Nghi
Sơn 2, 3 triệu tấn. Năm 2001 xây dựng song nhà máy Xi măng Hoàng Mai
với công suất 1, 4 triệu tấn, vào nhưng năm cuối của thế kỷ 20 các trạm
nghiền Xi măng tại các địa phương ở phía nam được đầu tư xây dùng.
BảngI.1.3:Công suất các nhà máy Xi măng đang sản xuất đến năm
2002
công suất Xi
Hãng cung cấp
TT
Tên công ty
măng
Công nghệ
thiết bị
(triệu tấn)
Tổng công ty Xi măng
I
8, 800
việt nam
1
Xi măng Hải Phòng
0, 400
Lò quay ướt
Rumani
2
XM Bỉm Sơn
1, 800
Lò quay ướt
Liên xô
2, 300
3
XM Hoàng Thạch
FLS. Đan Mạch
(2dây chuyền) Lò quay khô
4
XM Hà Tiên
1, 500
Lò quay khô
Vernot, Polysius
5
XM Bót Sơn
1, 400
Lò quay khô
Cle, Technip
6
XM Hoàng Mai
1, 400
Lò quay khô
FCB
II
XM liên doanh
5, 810
7
XM Chin Fon Hải
1, 400
Lò quay khô
Nhật
Phòng
8
XM Sao Mai
1, 760
Lò quay khô
Kobe Nhật
9
XM Vân Xá
0, 500
Lò quay khô
Trung Quốc
10
XM Nghi Sơn
2, 150
Lò quay khô
Mitsubishi Nhật
Việt nam, Trung
III
Xi Măng lò đứng
3, 000
Quốc
Tổng cộng
17, 610
5
Hiện nay đang tiếp tục xây dựng 3 nhà máy Xi măng mới đó là Xi
măng Tam Điệp, XM Hải Phòng mới, XM Sông Gianh, sản xuất theo
phương pháp khô lò nung có công suất 4000 tấn Clinke/ngày
T
Công suất Cl
Công suất
Hãng cung cấp
Tên nhà máy
T
(triệu tấn)
thiết kế XM
thiết bị
1
XM Tam Điệp
1, 260
1, 400
FLS Đan Mạch
2
XM Hải Phòng mới
1, 260
1, 400
FLS Đan Mạch
3
XM Sông Gianh
1, 260
1, 400
Krupp Polysius
Tổng
3, 780
4, 200
Đến năm 2005 năng lực sản xuất XM toàn nghành XM sẽ lên 18,
780 triệu tấn Clinke tương ứng với 21, 810 triệu tấn XM trong nước sản xuất
(không tính đến trạm nghiền XM phải nhập Clinke)
2. Tình hình sản xuất và tiêu thụ XM từ năm 1990 đến năm 2002
Nhu cầu XM trong 12 năm qua không ngừng tăng, năm 1990 là 2, 75
triệu tấn thì đến năm 1995 là 7, 2 triệu tấn tăng 2, 8 lần, và đến năm 2000 là
13, 621 triệu tấn và năm 2002 19, 6 triệu tấn, dự kiến năm 2003 là vào
khoảng 22 triệu tấn. Tốc độ tăng trưởng bình quân trong vòng 12 năm từ
năm 1990 đến năm 2002 là 18, 5%.
Mặc dù các công ty XM đã nỗ lực phấn đấu, qua những trở ngại khó
khăn, sản xuất nhiều năm vượt công suất thiết kế, nhưng vẫn chưa đáp ứng
đủ nhu cầu nội địa, cung vẫn chưa đáp ứng được cầu, hàng năm vẫn phải
nhập Clinke. Trên thị trường vẫn xẩy ra hiện tượng sốt XM (giá XM tăng
đột biến không nằm trong vùng kiển soát, đặc biệt là khu vực phía nam khu
vục nhạy cảm vì có Ýt nhà máy sản xuất Clinke XM)
BảngI.1.4: Sản lượng XM sản xuất và tiêu thụ thời kỳ từ năm
1990 đến năm 2002 (đơn vị triệu tấn)
Sản lượng
L tiêu thụ
nhập khẩu
tỷ lệ %
199
0
2,
55
2,
75
0,
15
93
1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000
2, 99 3, 88 4, 22 4, 62 5, 24
6, 1
7, 6
9, 53 11, 1 12, 7
3, 00 3, 88 4, 85 6, 16 7, 20
8, 2
9, 3
10, 1 11, 1 13, 6
0, 01 0, 02 0, 53 1, 54 2, 63 1, 88 1, 46
99, 5 99, 5 86, 9
75
0, 3
0, 3
0, 5
72, 8 72, 8 84, 7 99, 4 99, 6 92, 9
200
1
14,
8
16,
7
1,
33
87,
4
6
2002
16
19, 5
3, 3
82, 5
3. Định hướng của ngành công nghiệp XM từ năm 2002 đến năm
2020
-Theo dự báo trong gia đoạn từ nay đến năm 2005 tốc độ tăng trưởng
tiêu thụ XM ở nước ta vào khoảng từ 13 ÷ 15%.Nhu cầu XM nội địa sẽ là 28
triệu tấn vào năm 2005
BảngI.1.5:Dự báo nhu cầu XM 2002 ÷ 2005
Tốc độ tăng trưởng tiêu thô %
Nhu cầu XM (triệu tấn)
2000
13, 94
2001
17, 9
16, 4
2002
16, 5
19, 5
2003
15
21, 8
2004
14
24, 9
2005
13
28, 1
Nhu cầu XM 2005 là 28 triệu tấn, nhưng khả năng khai thác từ
trong nước chỉ được khoảng 21 triệu tấn còn phải nhập khoảng 8 triệu tấn
-Trong giai đoạn 2006 ÷ 2010, dự báo tăng trưởng hàng năm trong
tiêu thụ XM nước ta từ 9 ÷ 12%, và vào năm 2010 nhu cầu tiêu thụ XM là
vào khoảng 42 ÷ 45 triệu tấn tăng 1, 5 ÷ 1, 6 lần so với năm 2005. Trong giai
đoạn từ năm 2011 ÷ 2015 dự báo tốc độ tăng trưởng tiêu thụ XM vào
khoảng 5 ÷ 8%, nhu cầu XM sẽ là 60 ÷ 62 triệu tấn. Trong giai đoạn từ năm
2016 ÷ 2020 dự báo vào khoảng 2 ÷ 3% nhu cầu XM sẽ vào khoảng 66 ÷ 68
triệu tấn
BảngI.1.6: Tổng hợp dự báo nhu cầu XM từ 2005 ÷ 2020
2000
Tốc độ tăng trưởng trong tiêu thô %
Nhu cầu Xi măng (triệu tấn)
2005
2010
2015
2020
13 ÷ 18 9 ÷ 12 5 ÷ 8
2÷3
28 ÷ 29 42 ÷ 46 60 ÷ 62 66÷68
13,
91
Để đáp ứng nhu cầu Xi măng trên thị trường trong nước từ năm 2005
÷ 2020 đáp ứng đủ lượng XM cho xã hội thì đòi hỏi phải xây dựng một loạt
các nhà máy XM ưu tiên xây dựng các nhà máy XM có công suất lớn, có
công nghệ hiện đại, và tập trung ở những vùng có nguồn nguyên liệu tốt, và
thuận tiện trong việc tiêu thụ, tập trung xây dựng các nhà máy mà thuận tiện
trong giao thông vận tải, có sẵn cơ cở vật chất giản giá thành xây dựng cơ
bản. Tiến tới giản suất đầu tư xuống dưới 100 USD/tấn Xi măng. Xây dựng
các nhà máy có cảng nước sâu thuận tiện cho quá trình suất khẩu, cũng như
suất Clinke vào thị trường phía nam nơi sẽ đặt các trạn nghiền Clinke, tập
trung xây dựng các nhà máy tại Quảng Ninh, và phía nam tỉnh Thanh Hoá
nơi có nguồn nguyên liệu và có cảng nước sâu. Mặc dù vậy việc đầu tư xây
7
dựng cần phải có trọng điểm có tính đến ảnh hưởng đến môi trường. Sau đây
là bảng số liệu các dự án XM sẽ được xây dùng trong thời gian tới
BảngI.1.7:Các nhà máy XM sẽ đầu tư xây dựng
T
Công suất thiết Thời gian xây
Tên nhà máy
Ghi chó
T
kế (tr tấn)
dựng
1
Xi măng Thái Nguyên
1, 5
2002 ÷ 2006 Dự án được duyệt
2
XM Hạ Long
2, 0
2002 ÷ 2006 Dự án được duyệt
3
XM Tuyên Quang
1, 4
2006 ÷ 2009
4
XM Thăng Long
2, 3
2002 ÷ 2006 Dự án được duyệt
5
XM Cẩm Phả
2, 3
2003 ÷ 2006 Dự án được duyệt
6
XM Bình Phước
2, 0
2003 ÷ 2007 Dự án được duyệt
7
XM Phóc Sơn
1, 8
2003 ÷2005 Dự án được duyệt
8
XM Hoàng Thạch 3
1, 2
2003 ÷ 2005 Dự án được duyệt
9
XM Bót Sơn 2
2, 3
2003 ÷ 2006
10
XM Bỉm Sơn 2
2, 3
Đang trình duyệt
2003 ÷ 2006
11
XM Chin Fon HP 2
1, 5
2005 ÷ 2008
12
XM Thạch Mỹ
2, 5
Đang lập dự án
2003 ÷ 2007
13
XM Hà Tiên 3
1, 2
2004 ÷ 2007
14
XM Mỹ Đức
2, 3
2010 ÷ 2014
15
XM Đồng Lâm
2, 3
2004 ÷ 2008
16
XM Nghi Sơn 2
3, 0
2007 ÷ 2010
17
XM Đồng Bánh
1, 5
2004 ÷ 2008
18
XM Sông Gianh 2
2, 3
2007 ÷ 2010
19
XM Hạ Long 2
3, 0
2010 ÷ 2013
20
XM Cẩm Phả 2
3, 0
2009 ÷ 2012
21
XM Yên Bái
1, 4
2010 ÷ 2015
22
XM Thăng Long 2
3, 0
2008 ÷ 2012
Với các nhà máy đang và sẽ xây dựng nó sẽ đáp ứng đủ nhu cầu XM
xây dựng của nước ta trong tương lai gần đây, góp một phần vào công cuộc
xây dựng đất nước. Đưa đất nước ta trở thành một nước công nghiệp, với
lượng XM tiêu thụ trên một đầu người ngang tần với các nước khu vực,
cũng như trên thế giới.
I.2- Công nghệ sản xuất:
I.2.1- Nguyên liệu.
8
Trong phối liệu sản xuất clinke xi măng pooclăng thông thường gồm
có đá vôi canxi, đất sét và các loại phụ gia điều chỉnh hệ số như quặng sắt
bôxit ...
Thành phần hoá học chủ yếu của phối liệu gồm 4 ôxit chính: CaO chủ
yếu do đá vôi cung cấp:SiO2, Al2O3, Fe2O3 do đất sét cung cấp.Nếu thiếu
SiO2 hay Al2O3, Fe2O3 ta dùng nguyện liệu phụ gia điều chỉnh như- đất pháp
cổ chứ nhiều SiO2, quăng sắt chứa nhiều Fe2O3 và bô xít chứa nhiều Al2O3.
Đá vôi.
Đá vôi là nguyên liệu chính trong sản xuất xi măng, nó chiếm khoảng
78÷80% nguyên liệu đầu vào.Hiện nay ở nước ta có rất nhiều chủng loại đá
vôi nhung để đáp ứng cho việc sản xuất xi măng thì chủ yếu những loại đá
vôi sau:
- Đá vôi Dvon TrungD2 là loại đá có hạt nhỏ,đồng nhất có thành phần
hoá học:CaO ≥ 52%, MgO ≤ 1%.
- Đá vôi Trung Pecni C2P là loại đá có hạt nhỏ mịn,mầu xanh có thành
phần hoá học: CaO ≥ 50%, MgO ≤ 1,5%.
- Đá vôi TrungT2 hạt nhỏ màu đen hay xám xanh và có thành phần
hoá học:CaO≥ 48,8÷50%, MgO ≤ 0,4÷2,83%.
Với điều kiện thuận lợi và trữ lượng lớn nên hầu hết các nhà máy sản
xuất xi măng đều nằm gần khu vực mỏ đá vôi. Tổng trữ lượng đá vôi khoảng
22.028 triệu tấn, trong đó 2/3 trữ lượng có chất lượng tốt dung để sản xuất xi
măng.
Bảng I.2.1- Các khu mỏ đá vôi được phân bố ở 8 vung trong cả nước[18]:
Trữ lượng
Tên vùng
Tên các tỉnh
số má
(triệu tấn)
Tây Bắc
Sơn La, Lai Châu, Hòa Bình
8
658
Đông Bắc
Lào Cai, Tuyên Quang,Yên Bái, 30
4.435
Phú Thọ...
Đồng Bằng S.hồng Hải Dương, Hải Phòng, Nam Hà, 23
2.839
Ninh Bình...
Bắc Trung Bé
Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh, 27
177
Quảng Trị...
DH Miền Trung
Đà Nẵng, Thừa Thiên Huế.
3
408
Tây Nguyên
Gia Lai, Đắc Lắc
37,38
Đông Nam Bé
Tà Thiết
340
Đồng Bằng SCL
Kiên Giang
400
Bảng I.2.2: Thành phần hoá học của đá vôi ở một số nhà máy xi măng[18]
Thành phần hoá học(% khối lượng)
Nhà máy xi măng
MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3
CaO
MgO
9
Hải Phòng
42,4
0,2
0,1
0,1
54,6
0,6
Bỉm Sơn
42,4
0,2
0,1
0,1
54,3
0,6
ChiFon-Hải Phòng
42,52
0,2
0,09
0,47
54,4
0,63
Hà Tiên
42
3,2
0,1
0,1
53,2
1,4
Sài Sơn
42,73
0,15
0,76
0,16
53,07
1,18
Hoàng Thạch
42,3
0,3
0,2
54,4
0,6
Đất sét:
Đất sét có chữa những ôxit: Al2O3, Fe2O3, SiO2. Trong thành phần
nguyên liệu, đất sét chiếm khoảng 18÷20 %.Khoáng sét có trong hầu hết các
loại đất sét là Caolinit,Mongtơmorilonit và thuỷ mica, chúng được dùng phổ
biến để sản xuất xi măng.
Cũng như đá vôi, đất sét dùng để sản xuất xi măng được phân bố rộng
khắp trên cả nước, bao gồm 93 mỏ với tổn trữ lượng 1993,2 triệu tấn.
BảngI.2.3- Thành phần hoá học đất sét của một số cơ sở sản xuất xi măng.
[1]
Tên cơ sở xi măng
MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
Nói voi Bắc Thái
6,1
62,54 16,58
7,60
1,8
1,1
Hữu Lũng Lạng Sơn
7,1
64,26 15,50
6,67
Bố Hạ Hà Bắc
6,7
63,4
16,50
7,30
1,4
Sông cấm Hứa Phòng
8,1
60,2
15,9
6,8
2,7
1,6
Bỉm Sơn Thanh Hoá
7,2
64,1
16,2
5,8
Cỗu Đước Nghệ An
7,0
62,3
19,2
7,5
2,5
0,6
SàI Sơn Hà Tây
12,6
59,7
19,5
5,9
Méc Châu Sơn La
6,8
64,1
16,2
7,6
Ngọc Lương Ninh Bình 5,95
65,2
14,6
6,2
1,5
1,2
Hồng Gai Quảng Ninh
64,4
19,4
2,8
0,1
0,7
Khi chọn chon cấu tử nguyên liệu chính để phối liệu không thể đảm
bảo chất lượng xi măng vì có thể đất Ýt SiO2 làm xi măng đóng rắn nhanh
nhưng độ bền vĩnh cửu không cao,nhiều SiO2 thi xi măng đóng rắn chậm.
Đất quá nhiều Al2O3 dính kết đóng rắn nhanh nhưng toả nhiệt lớn, ngược lại
nếu quá Ýt Al2O3 nhiều Fe2O3 đóng rắn chậm toả nhiệt Ýt.§Ó tăng hàm
lượng SiO2 lên ta dùng thêm loại đất chứa nhiều SiO2. ơ nước ta muốn điêù
chỉnh nâng cao lương SiO2 lên tốt nhất dùng đất pháp cổ, Phó liệt Hải Phòng
hoặc có thể lấy quăczít phong hoá mạnh có ở Vĩnh Phú và Hoà Bình, đường
từ Méc Châu đi Yên Châu…Để tăng lượng Fe2O3 dùng quăng sắt Thái
Nguyên hay Thanh Hoá Hoặc dùng xỉ pirit của nhà máy supe phốt phát Lâm
Thao. Đế tăng hàm lượng Al2O2 lấy quặng poxit Lạng Sơn , Cao Bằng hay
Hải Phòng.
10
BảngI.2.4- Thành phần hoá học phụ gia điều chỉnh.
% Cao
Tên phô gia
MKN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO
Đất Pháp Cổ
Quăczít phong hoá
Quặng sắt
Thái Nguyên
Bôxit Lạng Sơn
Bôxit Cao Bằng
8,56
10,1
13,8
91,8
89,9
89,7
92,6
83,1
13,2
15,7
4,2
0,4
3,26
5,0
3,2
3,8
5,1
5,1
3,8
59,0
50,0
1,3
2,13
2,0
1,1
1,5
73,8
68,8
25,4
24,4
0,7
0,75
0,8
0,5
3,0
1,5
2,0
0,4
0,5
0,16
0,17
0,3
0,2
0,3
3,2
0,4
0,23
0,78
Chất
khác
1,3
1,4
3,2
6,4
I.2.2- Nhiên liệu.
Công nghệ sản xuất xi măng co nhiều công đoạn phải sử dụng nhiên
liệuhư quá trinh sấy bột liệu,nghiên nguyên liệu,vận hành lò nung….Tuỳ
theo công nghệ và và thiết bị lò nung mà sử dụng nhứng loại nhiên liệu khác
nhau như khí thiên nhiên dầu lửa hay dàu madut, than..Riêng công nghệ xi
măng lò quaycó thể dùng nguyên liệu khí lỏng hoặc rắn. Nhưng riêng với
công nghệ lò đứng do cấu tạo của lò nên đa số dùng nguyên liệu rắn Ýt chất
bốcvà càng Ýt tro than càng tốt.. Quá trình nug clinke đòi hỏi ở nhiệt độ
cao(t0max=14500C) nên nhất thiết phải dùng nhiên liệu có nhiệt độ cao.Các
loại than khác nhau co thành phần khác nhau tính toán trê cơ sở không co tro
và độ Èm phản ánh trong bảng sau.
BảngI.2.5- Thàn phần các loại than
Thành phần
Loại Than
C%
H%
O%
N%
Than bùn
55
6
37
2
Than non
73
5
21
1
Than bitum
84
6
9
2
Atracit
94
3
3
1
Hiện nay tại các nhà máy snae xuất xi măng thường dùng các loại
than cám Quảng Ninh.
BảngI.2.6- Tính chất của than Quảng Ninh
Tính chất hoá học
Chủng
Chất bốc Độ tro Độ Èm Hàm Lượng Nhiệt trị Kích thước
Loại than
(%)
(%)
(%)
SO3(%)
(kcal/kg)
(mm)
Cám 3
<15
<11,5
<3
>6740
6÷8
0÷5
Cám 4a
<3
5360
6÷8
15÷20 <11,5
0÷5
11
BảngI.2.7- Tính chất của dầu đốt.
Thành phần hoá học
Hàm lượng tro
Hàm lượng
Cặn C
Chủng loại
(%)
S
(%)
(%)
Dầu DO
0,02
1
0
Dỗu FO
0,5
0,05÷0,15
0,15÷0,35
Nhiệt trị
(kcal/kg)
9950
9500
I.2.3- Năng lượng dùng trong sản xuất xi măng
Trong công nghiệp sản xuất xi măng sử dụng một lượng rất lớn năng
lượng chủ yếu là điện năng. Điện năng cung cấp năng lượng để vân hanh các
thiết bị trong dây chuyền(lò quay,băng tải, quạt phân ly…) tính trung bình
năng lương dung trong sản xuất xi măng khoảng 85÷95 Kwh/tấn xi măng.
Tuy theo công suất của mỗi nhà máy mà lương điên năng tiêu thu khấc nhau.
Có một số nhà máy xây dưng đường điện riêng phục vụ cho sản xuất như
nhà máy xi măng Hoàng Thạch,xi măng ChinFon Hải Phòng…
I.2.4-Công nghệ sản xuất.
Hiện nay sản xuất xi măng ở Việt Nam áp dụng hai loại công nghệ
chính là xi măng lò đứng và xi măng lò quay khô( chỉ có hai nhà máy sản
xuất theo công nghệ ướt đang được chuyển đổi sang phương pháp khô).
12
§¸ v«i
Than
Than
§Êt sÐt
§Ëp
Bôi, ån
SÊy
Khãi lß
Phô giaCông
CaF2,Nghệ
Na2SiF
6
HìnhI.1Sản
Xuất Xi Trén
MăngnghiÒn
Lò Đứng Kèm Nguồn
Thải.
Bôi, ån
(XØ pirit, apatit)
Níc
Lµm Èm,
Vª viªn
Kh«ng khÝ
Nung Clinke
(lß ®øng)
Khãi lß(HF, SO2, CO,
CO2, NO, bôi…)
ñ Clinke
Th¹ch cao
Phô gia
XØ ho¹t tÝnh
§Ëp, sÊy
Trén
§Ëp nghiÒn
§ãng bao
Bôi, ån
Bôi, ån
Bôi
13
Xi m¨ng
§¸ v«i §Êt sÐt Phô gia
§iÖn
§Ëp nguyªn liÖu
Bôi tiÕng ån
Kho ®ång nhÊt s¬ bé
Bôi
Hình I.2- Quy Trình Sản Xuất Xi Măng Lò Quay Công Nghệ Khô
§iÖn
NghiÒn liÖu
Bôi, tiÕng ån
KhÝ nãng
Th¸p trao ®æi nhiÖt
Khãi lß(CO, NOX,
SO2, bôi… ) xØ than
Canxin¬
Nhiªn liÖu
Lß quay
KhÝ nãng
Lµm nguéi
§iÖn
§Ëp Clinke
Bôi
Bôi, tiÕng ån
Silo clinke
Th¹ch cao
Phô gia
§iÖn
§Ëp
NghiÒn xi m¨ng
Silo xi m¨ng
§iÖn
14
Xi m¨ng rêi
§ãng bao
Kho
Bôi, bao
b× háng
I.3- Các dạng thải và nguồn gốc phát sinh.
Do đặc tính sản xuất, sản phẩm của ngành công nghiệp xi măng được
coi là một trong những ngành gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc
biệt là bụi thải và khí thải có thành phần phức tạp,lượng thải lớn. Do trong
quá trình gia công nguyên liệu phát sinh một lượng lớn bui thải. Bên cạnh đó
còn sử dụng than dầu trong quá trình sấy nguyên liệu và nung clinke cũng
thải ra khí thải ô nhiễm môi trường.
Thành phần chủ yếu của khí thải là: SOX, CO2, NOX…
Thành phần chủ yếu của bụi thải là những thành phần có trong nguyên
liệu:đá sét, đá vôi…
II.3.1- Chất thải khí
Nguồn gốc phát sinh bôi.
Trong sông nghiệp sản xuất xi măng vấn đề ô nhiễm do bụi là đáng
quan tâm nhất. Bụi phát sinh từ trong hầu hết các công đoạn trong quá trình
sản xuất.
- Công đoạn khai thác nguyên liệu.
- Công đoạn gia công nguyên liệu.
- Bôi theo khói lò nung.
- Bôi thải từ quá trình nghiền xi măng.
- Công đoạn đóng bao và nghiền sản phẩm.
Bôi trong quá trình sản xuất xi măng chủ yếu là bụi đá vôi,đá sét,
than. Clinke, phô gia, xi măng…Hiện nay tại các nhà máy xi măng lò quay
khô cung đã có lắp đặt hệ thông xử lý bụi tại từng công đoạn. Đối với các
nhà máy xi măng lò quay ướt công nghệ cũ và lạc hậu nên việc xử lý ô
nhiễm là không đạt hiẹu quả cao. Ví dụ nhà máy xi măng Bỉm Sơn Thanh
15
Hoá gây ô nhiễm rất nghiêm trọng. Qua khảo sát đo đạc tại nhà máy cho
thấy nồng độ bụi vượt quá TCCP 3 –5 lần đặc biệt tại điểm cách ống khói
800 m thì nồng độ bụi lơ lửng là 3,15mg/m3 gấp gần 6,2 lần TCCP[18]
Ngoài ra tại các nhà máy sản xuất xi măng lò đứng với công nghệ và
thiết bị lạc hậu, tự động háo chứa cao, vấn đè bảo vệ môi trường chưa được
quan tâm đúng mức.Từ năm 1991 –1995 vấn đề môi trường được quan tâm,
đăvj biệt là luật môi trường được Quốc Hội nước CHXHCN Việt Nam thông
qua (27/12/1993) có hiệu lực từ ngày10/01/1994, và tiêu chuẩn môi trường
ban hành năm 1995. Do đó một số nhà máy đã trng bị thiết bị lọc bụi nhưng
mới chỉ là cyclon nên hiệu quả chưa cao.
BảngI.3.1- Sản lượng tro than và tình hình sử dụng tại các quốc gia năm
1992[2]
Khu vực
Sản
Lượng
tro bay
Xỉ than
Tro bay
Tro than
trong
Tổng cộng
Trong các
xi măng và
Tro than
Ngành
bê
khác
tông
%tro bay
sử dông
trong xi
măng và bê
tông
Đông Âu
92,8
33,4
127,2
3,7
32,7
3,96
Trung Quốc
80,6
10,5
91,1
13,8
20,3
17,12
Bắc Mỹ
50,9
17,5
68,4
8,1
11,1
15,9
Tây Âu
48,3
10,9
59,2
8,1
34,9
16,77
Ên Độ
35,0
3,9
38,9
2,0
0,8
5,71
Nam Phi
28,5
1,5
30,0
0,4
5,6
1,40
Ôxtralia
7,4
0,8
8,2
0,8
0,1
10,67
Nhật
3,7
0,5
4,2
1,6
0,6
43,20
Nam Mỹ
1,2
0,1
1,3
0,2
0,4
17,24
Khí thải độc hại
Khi thải trong quá trình sản xuất xi măng chủ do tác động nhiệt trong
các qua trình sấy nguyên liệu, sấy than, nung clinke. Do phải sử dụng dầu và
than trong các quá trình đó, chứa các nguyên tố C, N, S, O, P nên khi đốt
cháy sẽ tác dụng với oxy tao thanh các chất khí gây ô nhiễm môi trường
gồm:CO2, SO2, NOX…Ngoài ra còn có một lượng khí sinh ra từ qua trình
phân huỷ nguyên liệu.
Nguyên nhân gây ra khí CO và CO2.
+Do quá trình cháy của nguyên liệu chứa C.
16
Cacbon là thành phần hoá học chiếm tỷ lệ cao trong than. Do vạy khi
dùng than lam nguyên liệu cho các qua trinh sấy, nung thì lượng lớn cacbon
nay sẽ phản ứng với O2 của không khí tao ra CO và CO2.
Các phản ứng chính của C với các chất khí được minh hoạ dưới đây:
Phản ứng với O2.
C + O2 = CO2 + 94250kcal/kmol
kcal/kmol
2C + O2 = 2CO + 52285
Phản ứng với hơi nước.
C + H2O = CO + H2 - 31690
C + 2H2O = CO2 + 2H2
Phản ừng với các sản phẩm khí mới được sinh ra
C + CO2 = 2CO – 41961
C + 2H2 = CH4 + 28870
Các sản phẩm khí mới sinh ra cũng phản ứng với nhau.
2CO + O2 = 2CO2 + 136215
2H2 + O2 = 2H2O + 116670
CO + H2Ohơi = CO2 + H2 + 10270
2CO + 2H2O = CH4 + CO2 +59000
CO + 3H2 = H2O + CH4 +49250
+ Quá trình phân huỷ đá vôi (CaCO3, MgCO3 ) ở nhiệt độ cao.
CaCO3
MgCO3
9100C
5000C
CaO + CO2
MgO +CO2
0
CaSO4
1450 C
2CaO + 2SO2 + CO2
Giện nay một số nhà máy xi măng lò quay khô có sử dung thêm dầu
DO và FO tham gia quá trinh sấy và nung cliken.
Thành phần chủ yếu của loại nguyên liệu này là Hydrocacbon C nH2n+2
nên khi cháy sẽ sinh ra khí CO2 theo phản ứng sau:
CnH2n+2 +
O2 = nCO2 + (n+1)H2O + Q
Nguyên nhân sinh ra khí SO2.
Do quá trình đốt than trong lò.Trong thành phàn nhiên liệu có chứa S
khi chay nó phản ứng với O2 theo phản ứng sau:
S + O2 = SO2
Do quá trình phân huỷ nguyên liệu.Trong nguyên liệu S tồn tại dưới
nhiều dạng khác nhau như S, CaSO 4, Na2SO4, CaS, Na2S, CS2…Tại lò nung
clinke với nhiệt độ 900÷14500C xẩy các phản ứng sau.
17
2Na2SO4 + C
8840C
2Na2O + 2SO2 + CO2
0
1074 C
2K2SO4 + C
2K2O + 2SO2 + CO2
14500C
2Ca2SO4 + C
2Ca2O + 2SO2 + CO2
CS2 + 3O2
CO2 + 2SO2
S
+ O2
SO2
Nguyên nhân sinh ra khí NOX:
Trong thành phần hoá học của than có chứa Nitơ nên trong quá tình
nung clinke thì N phản ưng với O2 tao ra NOx, chủ yếu là NO và NO2.
Phản ứng xẩy ra như sau.
N2 + O2
2NO
NO + 1/2O2
NO2
Nguyên nhân sinh ra khí HF:
Tại các nhà máy sản xuất xi măng lò đứng có sử dung thêm một số
phụ gia khoáng hoá đây là những hợp chất có chứa Flo như :CaF 2,
Na2SiF6…khi tham gia vào quá trình nung clinke ở nhiệt độ cao chúng bị
phân huỷ tạo thành F2 và sau đó tác dụng với hydro tao thành HF.
F2 + H2 = 2HF
Nguyên nhân phát sinh khí thải khác.
Một lượng khí thải do các hoạt động giao thông vận tải, khói khí sinh
hoạt(động cơ ôtô, máy súc, tầu…) do quá trình nổ mìn khai thác nguyên
liệu.
BảngI.3.2- Tổng hợp kết quả cân băng vật chất, lượng thải của các loại
hình công nghệ sản xuất xi măng.
(tính cho 1000 tấn sản phẩm)
Công nghệ
Các chỉ tiêu
I.Nguyên liệu
- Đá vôi
- Đất sét
- Xỉ pirit
- Photphorit
II.Nhiên liệu
- Than
III.Chất thải
Bôi
Lò quay khô
(tấn)
Lò quay ướt
(tấn)
Lò đứng
(tấn)
1251,6
314,4
26,5
1251,6
314,4
26,5
1270
289
31
32
141
330
220
0,70825
224,25(*)
0,71
227,75(*)
14,34
125,54(*)
18
CO2
SO2
CO
NO2
THC
HF
954,17
5,565
0,042
1,27
7,755.10-3
1483
7,27
0,099
2,97
18,15.10-3
1297,6
6,67
0,075
2,5
12,26.10-3
0,674
(*)- Tính cho trường hợp tất cảc các thiết bị thu hồi bụi không hoạt động.
II.3.2- Chất thải rắn.
Trong công nghiệp sản xuất xi măng thi CTR chia lam hai loại đó là
CTR sản xuât và CTR sinh hoạt. ở đây chung ta chủ yếu quan tâm đến chất
thải rắn sản xuất. Bao gồm;
- Cuộn sỏi trong công đoạn sơ chế nguyên liệu
- Nhiên liệu than không hợp quy cách, không đạt tiêu chuẩn.
- Bao bì và giấy phế thải.
- Đất cát rơi vãi và clinke, xi măng đã đông kết.
- Chi tiết phụ tùng cơ khí máy móc háng
-Đặc biệt phải kể đến CTR nguy hiểm nhất là gạch chịu lửa Samôt
được thải ra trong quá trình sửa chữa duy tu lò nung hàng năm. Thành phần
hoá học của gạch Samôt có Crom, Silic là những chất độc hại và gây ô
nhiễm môi trường vì vậy các nhà máy cần phải có phương pháp thu gom
hợp lý tránh gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khoẻ sông đồng.
II.3.3- Chất thải lỏng.
Trong nhà máy sản xuất xi măng nước thải gồm nước thải sinh hoạt
và nước thải sản xuất. No được sinh ra trong các công đoạn sau đây:
- Nước thải sinh ra trong công đoạn là mát máy bao gồm:
+ Nước dội vào vỏ máy nghiền (nghiền phối liệu và nghiền xi
măng)để hạ nhiệt độ trong máy nghiền.
+ Nước làm mát các ổ trục ( nước này có chứa dầu mỡ và căn lơ
lửng).
- Nước thải từ quá trình nghiền nghuyên liệu trong công nghệ lò quay,
có chưa bùn tạp chất răn và một số kim loại như Fe, Al, Si…
- Nước thải rửa vệ sinh thiết bị, vệ sinh bể chứa dầu có hàm lượng
dầu, căn lơ lửng, COD lớn. Đây là lượng nước thải không thường xuyên lưu
lượng nhỏ nhưng hàm lượng chất độc cao có thể gây ảnh hưởng tới hệ sinh
thái nước khu vực quanh nhà máy.
II.3.4- Ô nhiễm tiếng ồn.
Trong nhà máy sản xuất xi măng sử dụng nhiều thiết bị cơ khí như:
máy đập búa, may nghiền bi, hệ thông vận hành,lò nung quay , các quạt hut
bụi…khi hoạt đông các thiết bị nay tao ra tiêng ồn rung mạnh làm ảnh
19
hưởng trực tiếp tới người lao động. Cường độ tiếng ồn phụ thuộc tính năng
và công suất động cơ của từng thiết bị. Đây cũng là vấn đề môi trương quan
trong cần quan tâm, nó rất rễ gây lên bệnh nghề nghiệp cho người lao động.
BảngI.3.2-Một số kết quả đo tiếng ồn tại công ty Xi Măng Hoàng
Thạch[3]
Vị trí đo
Xưởng nguyên liệu
Xưởng lò nung
Xưởng xi măng
Xưởng đóng bao
Mức ồn (dBA)
84
CT18 > 95
Khu vực khác < 80
< 80
Khu vực máy đóng bao 81,8
Khu vực máy nén khí 87,9
Theo TCVN 3985 – 1995 thì múc ồn tối đa cho phép trong phân
xưởng là 90dBA . Qua kết quả trên ta thấy tất cảc những khu vực gia công
nguyên liệu tiếng ồn đều đạt tiêu chuẩn cho phép trừ vị trí CT18 là vượt tiêu
chuẩn cho phép[22].
II.3.5- Ô nhiễm nhiệt.
Công nghiệp sản xuất xi măng sử dung rất nhiều nhiệt năng cung cấp
cho quá trình sấy nguyên liệu, đạc biệt là quá trình nung clinke. Ngoài ra ở
các máy nghiền cũng phát sinh nhiệt do sù ma sát và va đập nguyên liệu
trong máy nghiền. Nhiệt truyền qua vỏ lò, vỏ máy nghiền, theo khói lò nung
ra môi trường trung quanh. Tuy nhiên vấn đề ô nhiễm nhiệt có thể khắc phục
được bằng các biện pháp như bảo ôn, cách nhiệt tốt đối với các loại thiết bị
và khu vực phát sinh nhiệt lớn đồng thời cần lắp đặt thêm các thiết bị thông
gió để giảm nhiệt độ khu vực sản suất.
I.4-Tác động môi trường của ngành công nghiệp xi măng.
I.4.1- Tác động môi trường vật lý.
Chất thải của quá trình xản xuất xi măng ảnh hưởng tới môi trường nước,
khí, đất. Các ảnh hưởng này có thể được tổng kết trong bảng sau.
20
- Xem thêm -