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

Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường MỞ ĐẦU Công công nghiệp hóa – đại hóa đất nước lãnh đạo Đảng Nhà nước ta đạt số thành tựu tất lĩnh vực Cơng nghiệp, Nơng nghiệp, Dịch vụ…Trong ngành cơng nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng nói chung ngành sản xuất ximăng nói riêng ngành đóng vai trò quan trọng cơng Ximăng vật liệu thông dụng ngành công nghiệp xây dựng chúng chất kết dính rẻ tiền so với loại chất kết dính khác Mặc khác sử dụng ximăng lại cho cường độ chịu nén, chịu uốn cao Ximăng có mặt đời sống người hàng nghìn năm qua người sử dụng hầu hết cơng trình xây dựng Đất nước ta trải qua hai chiến tranh tàn phá nên sở hạ tầng thấp Do nhu cầu sử dụng ximăng ngày tăng nước ta bước vào thời kỳ đổi tiến tới cơng nghiệp hố - đại hố đất nước Hàng loạt cơng trình xây dựng: thuỷ điện, cầu cống, đường xá, công trình thuỷ lợi, nhà ở…tiêu thụ lượng ximăng lớn Vì việc tăng sản lượng ximăng nhằm cân đối cung - cầu nước, phần tham gia xuất mục tiêu ngành công nghiệp ximăng Việt Nam Để góp phần thúc đẩy tăng trưởng kinh tế đất nước đồng thời thực mục tiêu việc xây dựng nhà máy ximăng cần thiết Việc nghiên cứu, học tập kỹ thuật công nghệ sản xuất ximăng số môn học liên quan nhằm giúp cho cán bộ, công nhân bắt đầu làm ximăng nắm vững sở lý thuyết, q trình cơng nghệ kinh nghiệm thực tế để nhanh chóng làm chủ cơng nghệ, làm chủ thiết bị từ đưa vào vận hành khai thác an toàn dây chuyền thiết bị có trình độ cơng nghệ cao đầu tư, phát huy hết cơng suất thiết kế, góp phần tích cực vào nghiệp phát triển kinh tế - xã hội đất nước Vì lý em chọn đề tài “TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG POOC-LĂNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ MƠI TRƯỜNG” Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường NỘI DUNG Chương I: SƠ LƯỢC VỀ TÌNH HÌNH VÀ CÁC CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG I Lịch sử sản xuất ximăng Năm mươi kỷ trước, người Ai cập dùng rơm trộn với đất sét để tạo viên gạch khô sử dụng vữa vơi với thạch cao làm chất kết dính để xây dựng Kim tự tháp Đến kỷ XII, người La Mã phát minh ximăng La Mã để xây dựng đấu trường, đền thờ vị thần Rome mà đến làm giới kinh ngạc Vào kỷ XVIII, John Smeaton (người Anh) tìm ximăng thuỷ lực để xây dựng Hải đăng Eddystone tiếng đến kỷ XIX Joseph Aspdin (cũng người Anh) phát minh q trình cơng nghệ sản xuất ximăng Pooclăng mà nhờ cơng trình xây dựng ngày phát triển hơn, bền vững Nhờ có ximăng Pooclăng mà kỷ XX người ta tạo nên kết cấu xây dựng lớn vĩ đại nhà hát Champs Elise Paris, đập nước lớn Hoover Dam bang Nevada – Mỹ, đập Itaipu Brazil – Paraguay – Achentina, đập thuỷ điện Tam Hiệp lớn giới Trung Quốc tháp đơi Petronas (cao 458 mét) Malaisia Cơng trình xây dựng biểu tượng cho phát triển công nghệ lồi người gợi lại giá trị văn minh nhân loại II Tình hình sản xuất Trong nước Ở Việt Nam, công nghiệp ximăng hình thành phát triển 100 năm, năm 1899 việc xây dựng nhà máy ximăng lò đứng Hải Phòng Từ năm 1924 đến năm 1930 xây thêm dây chuyền lò quay phương pháp ướt theo công nghệ Pháp Sau ngày hồ bình lập lại, Nhà nước ta đầu tư nhà máy ximăng Hải Phòng thêm dây chuyền lò quay sản xuất theo phương pháp ướt với thiết bị F.S.Smidth (Đan Mạch) công nghệ Rumani cung cấp Ở miền Nam năm 1964, nhà máy ximăng Hà Tiên xây dựng với lò quay phương pháp ướt hãng Venotpic Pháp cung cấp Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Ngay từ năm 1975 sau thống nhất, để đáp ứng nhu cầu xây dựng tái thiết phát triển đất nước, Chính phủ định xây dựng thêm nhà máy ximăng có cơng suất lớn, nhà máy ximăng Bỉm Sơn (Thanh Hố) có cơng suất 1,2 triệu tấn/năm với dây chuyền thiết bị lò quay phương pháp ướt Liên Xơ, sau nhà máy ximăng Hồng Thạch (Hải Dương) cơng suất 1,1 triệu tấn/năm với dây chuyền lò quay phương pháp khơ đại, thiết bị Đan Mạch cung cấp Từ năm 1986 đến nay, công đổi tạo đà cho phát triển nhanh chóng mạnh mẽ đất nước, nhu cầu xây dựng ngày tăng đòi hỏi ngành công nghiệp ximăng phải tiếp tục đầu tư phát triển Hàng loạt nhà máy ximăng lò quay phương pháp khô đại xây dựng vào sản xuất nhà máy ximăng Chinfon (Hải Phòng) 1,4 triệu tấn/năm, ximăng Bút Sơn (Hà Nam) 1,4 triệu tấn/năm, ximăng Nghi Sơn (Thanh Hoá) 2,15 triệu tấn/năm, ximăng Hoàng Mai (Nghệ An) triệu tấn/năm, ximăng Vân Xá (Huế) 0,5 triệu tấn/năm, ximăng Sao Mai (Hà Tiên) 1,76 triệu tấn/năm 55 sở sản xuất ximăng lò đứng khắp nước với tổng công suất triệu tấn/năm Bên cạnh đó, nhà máy cũ đầu tư mở rộng cải tạo nâng cấp ximăng Hoàng Thạch (1,4 triệu tấn/năm), ximăng Bỉm Sơn (1,4 triệu tấn/năm) Sự phát triển ngành ximăng đáp ứng nhu cầu xây dựng ngày nhiều đất nước đập thuỷ điện Hoà Bình – “cơng trình kỷ”, cầu Thăng Long, cầu Mỹ Thuận, sân vận động quốc gia Mỹ Đình trở thành niềm tự hào nhân dân ta Với phát triển 100 năm, lịch sử ngành công nghiệp ximăng Việt Nam đánh dấu đổi phát triển nhanh quy mô đầu tư, phương thức đầu tư, trình độ cơng nghệ sản xuất đáp ứng kịp thời nhu cầu xây dựng phát triển đất nước theo thời kỳ lịch sử Cũng tiến trình phát triển này, việc ứng dụng tiến khoa học công nghệ, tiết kiệm lượng, tiết kiệm tài nguyên bảo vệ môi trường, môi sinh 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 cơng nghệ tiên tiến, đại công nghiệp ximăng giới trọng Thế giới Hiện giới sử dụng công nghệ sản xuất ximăng đại, có khả tự động hóa cao Có chủng loại ximăng phổ biến sau: Pooc-lăng thơng Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường dụng (PC), Pooc-lăng hỗn hợp (PBC), Pooc-lăng puzolan, Pooc-lăng xỉ lò cao, Pooclăng bền sunphat, Pooc-lăng mac cao, Pooc-lăng đóng rắn nhanh, Pooc-lăng giãn nở, Pooc-lăng dành cho xeo lợp uốn sóng amiăng - ximăng, Pooc-lăng cho bêtông mặt đường sân bay, ximăng alumin, ximăng chống phóng xạ, ximăng chịu axit, ximăng chịu lửa,… Vào năm 2010, sản lượng ximăng giới 3,3 tỉ Ba nước sản xuất ximăng nhiều giới quốc gia đông dân hành tinh: CHND Trung Hoa (1,8 tỉ), Ấn Độ (220 triệu) Hoa Kỳ (63,5 triệu), chiếm nửa tổng sản lượng ximăng giới Đối với trữ lượng ximăng, nước đứng đầu giới với tổng trữ lượng gần nửa tổng trữ lượng giới III Sơ lược công nghệ sản xuất ximăng Từ trước tới có cơng nghệ sản xuất (CNSX) ximăng chủ yếu là: CNSX ximăng lò đứng, lò quay khơ, lò quay ướt Nhưng phương pháp lò đứng lạc hậu mà chủ yếu dùng lò quay khơ Các cơng nghệ (CN) trình bày bảng dưới: Chỉ tiêu CN lò đứng Ngun lí làm việc - Làm việc gián đoạn CN lò quay ướt - Làm việc liên tục CN lò quay khơ - Làm việc liên tục - Phối liệu cấp vào - Phối liệu nạp từ đầu - Tương tự lò quay theo mẻ, từ cao lò, đảo trộn ướt xuống theo vòng quay lò - Quá trình tạo khống diễn theo chiều cao lò viên phối liệu - Quá trình tạo khống - Tương tự lò quay diễn theo chiều dài ướt lò - Cơng suất lớn ( đạt 3000-5800 clinker/ - Tương tự lò quay ướt ngày - Đá vôi, đất sét, phụ gia, - Tương tự cơng nghệ lò - Tương tự cơng Phối liệu xỉ pirit đứng nghệ lò đứng - Thêm phụ gia khống - Phối liệu nghiền với hóa photphorit dạng nước dạng bùn nhão, độ viên, độ ẩm 14%, trộn lẫn ẩm 40% vào - Phối liệu đưa vào dạng bột mịn, độ ẩm 1-2% tạo thành viên Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Nhiên liệu - Chỉ dùng nhiên liệu rắn - Có thể dùng than - Tương tự lò quay ( than) dầu, khí ướt Q trình nung - Sử dụng lò đứng - Tiêu tốn nhiều nhiên liệu - Tiêu tốn nhiên liệu - Tiêu tốn nhiên liệu đơn vị sản phẩm lớn đơn vị sản phẩm lớn đơn vị sản phẩm nhỏ - Sử dụng lò quay - Phải trải qua giai đoạn - Tương tự lò đứng sấy giảm độ ẩm từ 40% xuống 2% - Sử dụng lò quay - Lò quay khơ có hệ thống trao đổi nhiệt, tháp xyclon Nhiệt độ chất lượng - Nhiệt độ lò khó đạt - Nhiệt độ nung 1450ºC - Tương tự lò quay tới 1450ºC - Chất lượng sản phẩm tốt ướt - Chất lượng không tốt và ổn định - Chất lượng tốt ổn định ổn định Mức độ gây ô nhiễm - Lượng khí thải gây - Lượng khí thải gây - Lượng khí thải nhiễm lớn Đặc biệt thải nhiễm lớn sử gây ô nhiễm nhỏ lượng HF- chất khí dụng nhiều nhiên liệu độc hại, cần cơng nghệ xử lí đại, chi phí cao Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt Lò quay nung clinker theo phương pháp ướt gọi lò quay có thiết bị trao đổi nhiệt bên Nó ống kim loại hình trụ rỗng, đặt nghiêng góc α so với mặt phẳng ngang, α 3o – 5o, tỉ lệ L/D 30 - 40 lần (L: chiều dài, D: đường kính) Lò quay phương pháp ướt thường có loại sau: D × L = × 100m; 3,6 × 120m ; × 150m ; 5× 185m × 270m Lò có kích thước khác có suất khác Tồn chiều dài lò đặt hệ thống bệ đỡ có lăn đặt trụ lò bê tơng Lò chia làm vùng: - Vùng sấy đốt nóng chiếm - Vùng phân hủy chiếm - Vùng tỏa nhiệt chiếm - Vùng kết khối chiếm liệulàm lạnh chiếm -Nguyên Vùng 50 – 60% chiều dài 20 – 23% chiều dài – 7% chiều dài 10 – 15% chiều dài – 4% chiều dài Phối liệu nạp vào lò, chuyển động theo chiều dài lò, chủ yếu trượt bề mặt lò Thời gian vật liệu lưu lò vào khoảng – Nhiên liệu ko khí clinker Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường Hình Lò quay nung ximăng Bộ phận nạp nguyên liệu ; Lò quay ; Phần làm nguội sản phẩm Lò quay làm việc theo nguyên tắc ngược chiều: phối liệu vào đầu cao ( đầu lạnh ) lò, clinker đầu thấp (đầu nóng) lò, nhiên liệu khơng khí vào đầu thấp lò, q trình cháy trao đổi nhiệt xảy theo chiều dài lò, cuối khí thải phía đầu cao lò Nguyên, nhiên liệu ngược chiều nhau, kết nguyên liệu đốt nóng từ nhiệt độ thường đến nhiệt độ kết khối, khí nóng có nhiệt độ giảm dần theo chiều dài lò ống khói, nhiệt độ khí thải khoảng 200 – 3000oC Để tăng hiệu trao đổi nhiệt lò người ta thường bố trí thiết bị trao đổi nhiệt bên lò như: xích trao đổi nhiệt, kim loại trao đổi nhiệt dôn dôn sấy, dôn đốt nóng, dơn phân hủy, phổ biến xích trao đổi nhiệt Lò quay nung clinker ximăng theo phương pháp khơ Lò quay nung clinker ximăng theo phương pháp khơ cấu tạo thân lò ngun tắc làm việc ngược chiều lò quay phương pháp ướt Tuy nhiên có điểm khác nhau: kích thước lò ngắn so với lò phương pháp ướt, tỉ lệ L/D 15 - 17 lần, phổ biến loại lò có kích thước: D × L 3,5 × 50m ; × 60m; × 75m h Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường Lò đứng nung clinker ximăng Lò đứng ống hình trụ đứng rỗng, ngồi vỏ thép, lót gạch chịu lửa Chiều cao (H) đường kính lò (D) thường có tỉ lệ xác định H/D = 3,5 - lần, tùy theo kích thước lò mà có suất khác nhau, để tăng hiệu sấy thường mở rộng dơn sấy Lò đứng khí hóa cao thường có thiết bị nạp liệu, tháo clinker hồn tồn tự động Bột phối liệu từ silơ chứa vào thiết bị làm ẩm, tạo viên, chuyển xuống thiết bị nạp liệu vào lò q trình nung luyện tiến hành lò đứng tương tự lò quay Dựa vào chiều cao lò, nhiệt độ nung mà phân chia lò đứng thành dơn, phổ biến dôn: dôn sấy, dôn nung dơn làm lạnh Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Chương II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG Thành phần hóa học clinker I Clinker bán sản phẩm trình sản xuất xi măng Clinker sản xuất cách nung kết hợp hỗn hợp nguyên liệu đá vôi, đất sét quặng sắt với thành phần xác định định trước, clinker có dạng cục sỏi nhỏ, kích thước 10-50mm Thành phần Tỉ lệ (%) Tạp chất Tỉ lệ (%) CaO 63 – 67 MgO 1–5 SiO2 21 – 24 SO3 0.1 – 2.5 Al2O3 4–7 P2O5 – 1.5 Fe2O3 2,5 – Mn2O3 0–3 TiO2 – 0.5 K2O + Na2O 0–1 Nguyên liệu pha trộn theo tỷ lệ xác định đem nung nhiệt độ cao khoảng 1450 – 14550C nhằm tạo hợp chất chứa thành phần pha cần thiết (gồm loại khống pha thủy tinh) Các oxit phản ứng tạo thành khoáng cần thiết Một phần nguyên liệu không phản ứng nằm pha thủy tinh dạng tự Ngồi clinker chứa khoáng khác tạp chất phản ứng tạo nên q trình nung Khống Tên khống Cơng thức HH Kí hiệu Thành phần % Belít 2CaO.SiO2 C2S 15 – 35 Tricanxi Aluminat 3CaO.Al2O3 C3A – 14 Aluminoferit Canxi 4CaO.Al2O3.Fe2O3 C4AF 10 – 18 Sunfat Alkali (K.Na)2SO4 0–1 Khống phụ Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Alumo Manganat 4CaO.Al2O3.Mn2O3 Canxi 0–3 Sunfat Canxi 0–2 CaSO4 Trong C3S định chất lượng ximăng, C3S đóng rắn nhanh, cho cường độ chịu nén cao C3S hình thành q trình nung luyện sở khống khác tạo thành pha lỏng Các hệ số đặc trưng clinker xi măng II Tính chất xi măng phụ thuộc vào thành phần khoáng clinker Thành phần khoáng lại liên quan chặt chẽ với hàm lượng oxit tham gia phản ứng Bởi nhà hóa học xi măng đưa khái niệm hệ số đặc trưng clinker Các khái niệm sử dụng khơng thay đổi ngày chúng có ý nghĩa vừa định tính vừa định lượng, vừa có tính lý thuyết, vừa có ý nghĩa thực tiễn Đáng ý hệ số sau: - Hệ số bão hòa vơi - Mơ đun silicat - Mô đun aluminat Biểu diễn quan hệ oxit hệ số 1.1 Hệ số bão hoà vôi Theo công thức V.A Kind, hệ số bão hòa vơi (KH) tỷ lệ lượng CaO lại clinker sau liên kết đủ với Al 2O3 , Fe2O3 SO3 so với lượng CaO cần thiết đủ liên kết với tất lượng SiO2 để tạo thành khoáng C3S: KH = CaO -1, 65 Al2O3 - 0, 35Fe2O3 - 0, SO3 2,8SiO2 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Theo công thức Lea Parker hệ số bão hòa vơi (LSF) tỷ lệ hàm lượng CaO có clinker so với lượng CaO cần thiết đủ để liên kết với SiO để tạo thành C3S, với Al2O3 Fe2O3 để tạo thành C3A C4AF: LSF = CaO × 100% 2,8SiO2 + 1,18 Al2O3 + 0,65Fe2O3 Khi hệ số bão hồ vơi lớn khả tạo thành C3S nhiều Đối với loại ximăng pooclăng thông thường KH ln nhỏ (từ 0,86 ÷ 0,95) LSF ln nhỏ 100 (từ 85 ÷ 100) 1.2 Mô đun Silic (SR) SR = % SiO2 % Al2O3 + % Fe2O3 Đặc trưng cho tỷ lệ pha rắn (các khống silicat) pha lỏng nóng chảy (các khống aluminat alumo ferit) có clinker nhiệt độ cao, biểu thị công thức: Khi SR cao pha lỏng nóng chảy ít, clinker khó kết luyện Đối với xi măng pooclăng thông dụng: 1,7 < SR < 2,5 1.3 Mô đun Aluminat (AR) AR = % Al2O3 % Fe2O3 Đặc trưng cho độ nhớt pha lỏng nóng chảy clinker, biểu thị công thức: Khi AR cao pha lỏng nóng chảy có độ nhớt lớn, phản ứng tạo khống C3S khó 10 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 13H2O → 4CaO.Al2O3.Fe2O3.13H2O 4CaO.Al2O3.Fe2O3 + 10H2O → 3CaO.( Al,Fe)2O3.6H2O + Ca(OH)2 + Fe2O3.3H2O Sản phẩm trung bình hydrat hố canxi alumoferit có dạng C 2AH8, dung dịch rắn cao sắt C4(A1 - xFx) H19, gel Fe2O3 Tốc độ hydrat hoá C4AF giai đoạn đầu lớn: qua ngày mức độ hydrat hoá khống đạt đến 50 ÷ 70% Khi trộn C4AF với dung dịch nước chứa Ca(OH)2 CaSO4 hoà tan giai đoạn đầu tạo thành hydro canxi sunfo aluminat dạng Trisunfo dạng Monosunfo, chứa Fe 2O3 dạng dung dịch rắn Sự hydrat hoá C6A2F C6AF2 xảy C4AF tốc độ phản ứng bị giảm dần từ thành phần cao nhôm đến thành phần cao sắt 1.5 Sự hydrat hố pha lại clinker CaO MgO tự bị thuỷ phân tạo thành Ca(OH) (portlandit) Mg(OH)2 (bruxit) Sự tương tác chúng với nước xảy chậm kèm theo tăng thể tích ngun nhân khơng ổn định thể tích đá ximăng thời gian đóng rắn sau (khoảng sau 10 năm) Pha thuỷ tinh clinker bị hydrat hoá nhanh tạo thành dung dịch rắn canxi alumoferit thành phần 3CaO.Al2O3 Fe2O3.6H2O hydrogrannat có cơng thức chung 3CaO.(Al,Fe)2O3.xSiO2 (6-2x)H2O Cả hai dạng hợp chất tạo thành điều kiện thường kết tinh rõ ràng chúng xảy nhiệt độ cao (373 ÷ 4730K) áp suất cao Sự hydrat hoá ximăng pooclăng Cơ chế phản ứng hydrat hoá khoáng riêng thành phần ximăng pooclăng giai đoạn đầu giống hệ riêng lẻ Nhưng có mặt hàng loạt ion khác tham gia vào thành phần khoáng dung dịch nước ximăng hydrat hoá dẫn đến chồng chéo phản ứng hydrat ban đầu khoáng phản ứng lại tương tác lên sản phẩm chúng Điều xảy thời gian ngắn dẫn đến tạo thành hợp chất phức hồ ximăng hydrat làm phức tạp q trình hydrat hố khống riêng lẻ Vì chế q trình hydrat hố ximăng pooclăng phản ánh tất chi tiết chủ 35 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường yếu phản ứng hydrat hoá khoáng riêng lẻ, đồng thời có đặc trưng riêng Tốc độ q trình hydrat hố (được biểu thị tốc độ toả nhiệt) bị thay đổi phụ thuộc vào hàm lượng CaSO4 pha vào ximăng (tính theo SO3) Tốc độ toả nhiệt ximăng hydrat hoá phụ thuộc vào hàm lượng CaSO 1- 1,25% SO3; 2- 2,4% SO3, 3- 3% SO3.Theo tăng hàm lượng SO3 toả nhiệt giảm dãn theo thời gian, điều liên hệ với tạo thành phá huỷ có tính chất chu kỳ lớp vỏ từ tinh thể Ettringit hạt ximăng (các điểm cực đại đường cong) 36 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Chương IV: Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG VÀ CÁC PHƯƠNG HƯỚNG XỬ LÝ Nhằm đáp ứng nhu cầu ngày tăng dân số giới,các ngành công nghiêp cần phải cải tiến phương thức sản xuất để sử dụng tốt nguồn nguyên liệu đồng thời tái chế nguyên liệu, lượng chất thải Ngành công nghiệp ximăng không ngoại lệ Sản xuất ximăng cần lượng lớn nguyên liệu nhiên liệu, đồng thời thải lượng lớn khí CO2 gây hiệu ứng nhà kính làm tổn thất lượng lớn tài nguyên thiên nhiên I Các nguồn gây nhiễm Trong q trình sản xuất ximăng, có nhiều cơng đoạn gây nhiễm, tác động lớn tới môi trường nhà máy, tới tự nhiên người xung quanh nhà máy Các công đoạn gây ô nhiễm trinh bày bảng sau: THƯ TƯ HOẠT ĐỘNG NGUYÊN NHÂN SẢN XUẤT Ô NHIỄM CHẤT Ô NHIỄM Công đoạn tiếp nhận, đập chứa đá vôi Đổ đá vôi cục từ ô tô tự đổ vào phễu tiếp nhận trạm đập Chuyển đổi băng tải vận chuyển đá vôi, rải liệu đá vôi kho đá vôi Bụi, tiếng ồn, rung, nhiệt, khí CO Cơng đoạn tiếp nhận, đập chứa đất sét Đổ đất sét cục từ ô tô tự đổ vào phễu tiếp nhận trạm đập, vị trí chuyển đổi băng tải vận chuyển đất sét đập, rải đất sét đập kho sét Bụi, tiếng ồn, rung, nhiệt, khí CO Cơng đoạn tiếp nhận chứa quặng Đổ phụ gia từ ô tô tự đổ vào phểu tiếp nhận vào kho, Bụi, tiếng ồn, rung, nhiệt, khí 37 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường sắt phụ gia (quặng sắt), than cám vị trí chuyển đổi băng tải vận chuyển, rãi liệu phụ gia than cám kho tổng hợp CO Công đoạn tiếp nhận, đập phụ gia (thạch cao, bazan) Đổ phụ gia từ ô tô tự đổ vào phểu tiếp nhận vào kho, trình đập vận chuyển phụ gia Bụi, tiếng ồn, rung, nhiệt, khí CO Cơng đoạn cân đong ngun liệu Đổ liệu vào silô chứa rút liệu từ silô chứa để định lượng cho nghiền liệu Bụi, tiếng ồn, khí CO Cơng đoạn nghiền liệu Tập hợp phối liệu nghiền nhỏ vận chuyển chúng đến silơ đồng Bụi, tiếng ồn, khí CO Cơng đoạn đồng phối liệu Đổ phối liệu vào silô để thực Bụi đồng rút phối liệu từ silơ đồng để nạp vào hệ thống lò nung Cơng đoạn nung làm nguội clinker Khí thải lò nung khí thải hệ thống làm nguội clinker Bụi, tiếng nhiệt ồn, Công đoạn nghiền than Đổ than khô vào buồng chứa máy nghiền trình tập hợp than mịn nghiền nhỏ vận chuyển chúng đến lò nung Bụi, tiếng nhiệt, khí ồn, Cơng đoạn clinker chứa Đổ clinker vào silô chứa rút clinker từ silô clinker cung cấp cho nghiền ximăng cấp ximăng theo tuyến thủy Bụi, tiếng ồn Công đoạn nghiền ximăng Đổ clinker, thạch cao phụ gia vào silô chứa, nghiền ximăng q trình vận chuyển ximăng đến silơ chứa Bụi, tiếng nhiệt, khí Cơng đoạn chứa, đóng bao xuất ximăng Rút ximăng bột từ silô ximăng, điểm đổ trung chuyển thiết bị vận chuyển ximăng Bụi, tiếng ồn, chất thải rắn, khí 10 11 12 38 ồn, Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường bột, khu vực máy đóng bao ximăng vị trí xuất ximăng bao xuất ximăng rời Nguồn ô nhiễm tiêng ồn rung động Tiếng ồn chủ yếu phát sinh phân xưởng đập, nghiền nguyên liệu Tiếng ồn ảnh hưởng trực tiếp đến cơng nhân làm việc Ngồi từ xe vận chuyển nguyên liệu thành phẩm Tác động môi trường xung quanh dân cư không nhiều khu sản xuất thường xây dựng xa khu dân cư đông người Nguồn gây ô nhiễm mơi trường nước Nước thải từ q trình làm nguội thiết bị có lượng định cặn lơ lửng Theo nguyên tắc, loại nước thải làm nguội, lắng sơ sau đưa vào chu trình cấp nước tuần hồn Nước thải rửa thiết bị, vệ sinh có hàm lượng dầu, cặn lơ lửng, COD lớn, lượng nước thải nhỏ song chất độc hại ảnh hưởng đáng kể đến hệ sinh thái khu vực nước nhỏ Nước thải rửa sân, tưới sân khử bụi chứa nhiều tạp chất rắn loại chất bẩn khác Đặc trưng nước thải trình hàm lượng cặn lơ lửng lớn (500 1500 mg/l), độ kiềm cao (pH thường > 8), tổng độ khống hóa lớn (500 - 1000 mg/l) Ngồi ra, nước thải chứa lượng dầu mỡ rơi vãi, rò rỉ Nước thải sinh hoạt nhà máy có hàm lượng cặn lơ lửng, BOD, nitơ amôn cao Trong nước thải có loại vi khuẩn gây bệnh đặc trưng số Coliform Feacal coliform lớn Nước mưa chảy tràn qua khu vực nhà máy gây ô nhiễm đổ vào sông suối, khu dân cư Nguồn chất thải rắn Trong trình hoạt động nhà máy, chất thải rắn công nghiệp chủ yếu bao bì, giấy phế thải, nguyên vật liệu, clinker rơi vải trình vận chuyển Tuy nhiên chất thải rắn hữu tái sử dụng, chất thải vơ bền vững độc hại 39 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Nguồn gây ô nhiễm khơng khí Đây nguồn gây nhiễm nặng nhà máy ximăng Các phương tiện nguyên vật liệu thành phẩm vào xà lan, ô tô xe tải, động cơ, cần cẩu, vận chuyển nhà máy ximăng phát sinh lượng khí thải gây ô nhiễm bụi, khí độc ( SO2, CO, NOX, hydrocacbon, Pb, ) Nguồn phát sinh khí thải lớn q trình sản xuất: cơng nghệ sản xuất ximăng gồm nguyên liệu chủ yếu đá vôi (CaCO 3) đất sét, phụ gia quặng sắt nhiên liệu chủ yếu than đá, dầu DO (hoặc FO) để nhóm lò dùng cho buồng đốt phụ Bản chất công nghệ sản xuất ximăng phân huỷ đá vôi (CaCO 3) chất chứa nguyên, nhiên liệu nhiệt độ cao Quá trình nung luyện clinker sản xuất ximăng pooclăng, cần thải mơi trường lượng khí lớn CO Ngồi lượng khí CO2 q trình nung luyện clinker nguyên tố C, N, S, O, H, F có nguyên, nhiên liệu phụ gia tác dụng với O2 tạo thành khí CO, CO2, SO2, NOx, HF ngồi gây nhiễm mơi trường, lượng bụi thải từ công đoạn nghiền, đập đá… Khí CO CO2 sinh chủ yếu nguồn sau đây: + Bản chất công nghệ sản xuất ximăng phân huỷ đá vôi (CaCO 3) chất chứa nguyên, nhiên liệu nhiệt độ cao Để phân huỷ đá vơi sạch, giải phóng 440kg khí CO2 Với định mức tiêu hao nguyên, nhiên liệu bình quân nhà máy sản xuất ximăng theo phương pháp khô, để sản xuất ximăng pooclăng (TCVN 2682: 1992), thải mơi trường lượng khí CO2 730kg (chưa tính đến lượng CO2 phương tiện vận tải nguyên, nhiên liệu ximăng thải ra) Như vậy, thời điểm năm 2015, nhu cầu ximăng vào khoảng 76 triệu tấn/năm, giả dụ sản phẩm ximăng pooc-lăng, ngành công nghiệp ximăng thải môi trường lượng CO2 55,5 triệu Đây số đáng để suy nghĩ tìm biện pháp giảm thiểu + Những cơng nghệ phát thải nhiều CO 2: Căn nguồn phát thải CO trên, thấy cơng nghệ sản xuất ximăng phát thải nhiều khí CO2 là: 40 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Công nghệ tiêu tốn nhiều nhiên liệu (tỷ lệ tiêu hao nhiên liệu đơn vị sản phẩm cao) gồm: công nghệ sản xuất ximăng lò quay theo phương pháp ướt, cơng nghệ ximăng lò đứng, công nghệ tiêu tốn nhiều nguyên liệu đá vôi, công nghệ không sản xuất clinker chất lượng cao Hình Ơ nhiễm khơng khí sản xuất ximăng Trong trình tiêu thụ nhiên liệu: Hằng năm nhà máy sản xuất ximăng tiêu thụ nhiều xăng dầu, dầu mỡ bôi trơn, mỡ công nghiệp Lượng nhiên liệu chủ yếu cho hoạt động giao thông vận tải bảo dưỡng thiết bị nhà máy Nguồn ô nhiễm gây đốt nhiên liệu hoạt động giao thông vận tải nguồn phát tán, nên khuôn viên nhà máy không đáng kể Bên cạnh lượng lớn khí bụi q trình sản xuất Nó có ảnh hưởng lớn tới sức khỏe người Tùy vào kích thước hạt bụi mà gây hậu khác nhau: - Bụi nhỏ 0,1μ lơ lửng khơng khí, khơng lại phế nang - Bụi từ 0,1μ - 5μ lại phổi, chiếm tới 80 - 90% - Bụi từ 5μ - 10μ vào phổi lại đào thải - Bụi lớn 10μ thường đọng lại mũi Hệ thống hô hấp cản loại trừ 90% bụi có kích thước khoảng 5μ Các hạt bụi nhỏ 5μ theo khơng khí thở vào đến tận phế nang, lớp niêm dịch đại thực bào ăn loại khoảng 41 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường 90% hạt bụi phổi Số bụi lại đọng đường hơ hấp gây nhiều bệnh Bụi sản xuất ximăng thường gây xơ hóa phổi II Các phương án giải Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm tiếng ồn rung động - Sử dụng đệm chống ồn lặp chân thiết bị quạt gió Kiểm tra cân máy lắp đặt Kiểm tra độ mòn chi tiết bôi trơn thường kỳ Khống chế độ rung Đúc móng máy đủ khối lượng (bê tơng mác cao), tăng chiều sâu móng, đào rãnh đổ cát khơ để tránh rung mặt - Lắp đặt đệm cao su lò xo chống rung số thiết bị có nguy gây ồn lớn Biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước Giảm ô nhiễm nước mưa chảy tràn khu vực Trong nước mưa chảy tràn có chứa chất nhiễm với nồng độ khơng cao tách nước mưa trước chảy nguồn tiếp nhận cách cho vào hệ thống thoát nước chung nhà máy có song chắn rác để tách tạp chất cặn rác có kích thước lớn Có hệ thống bể tự hoại, bãi trồng ngập nước phía để xử lý nước thải Xử lý nước thải sản xuất: - Xây dựng hệ thống thoát nước: Nước mưa chảy theo máng xây, đậy đan, độ dốc trung bình khoảng 0,3% Do tuyến ống bố trí ngắn, sau trận mưa cần mở đan dể kiểm tra, nạo vét lại cống máng, xây dựng hố thu cát trước xa nước mưa môi trường - Nước làm nguội thiết bị thu hồi làm mát, lắng, lọc sơ để sử dụng lại vòng cấp nước tuần hoàn - Xử lý nước thải nhiễm dầu: Đối với nước thải nhiễm dầu, tùy thuộc vào hàm lượng dầu tính chất dạng phân tán dầu, chất béo có nước thải mà áp dụng loại bỏ dầu mỡ bể tách dầu có khơng có sục khí tuyển - Xử lý nước thải tập trung: Nước thải sản xuất nước thải sinh hoạt xử lý chung trạm xử lý nước thải tập trung phương pháp sinh học trước xả mương máng thoát nước để chảy mơi trường 42 Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường Hình Xử lý nước thải Biện pháp thu gom xử lý chất thải rắn Chất thải rắn công nghiệp: Chủ yếu gồm xỉ than, bụi từ hệ thống lọc bụi, cặn dầu, giẻ lau Phương án xử lý loại chất rắn nhà máy sau: - Đối với bụi: lượng bụi thu hồi hệ thống lọc bụi tái sử dụng - Đối với xỉ than: thu gom bán cho sở tái sử dụng vào mục đích khác - Đối với bao bì hỏng tái sử dụng lại Giảm nhiễm khơng khí 4.1 Trong trình vận chuyển Ở nhà máy sản xuất ximăng, việc vận chuyển nguyên liệu thành phẩm chủ yếu xe tải lớn nên lượng bụi phân tán vào khơng khí lớn gây ảnh hưởng tới môi trường xung quanh Hệ thống vận chuyển nguyên liệu bao bọc kín lắp đặt lọc bụi túi Hiện nhà máy khép kín hệ thống vận chuyển nguyên liệu từ nơi khai thác nhà máy hệ thống băng tải Như nhà máy ximăng Cẩm Phả, Quảng Ninh, đá vôi sau khai thác vận chuyển trạm đập đặt khu mỏ, sau vận chuyển băng tải kho chứa có mái che mặt nhà máy Các loại nguyên liệu khác vận chuyển nhà máy chứa kho kín rút định lượng đưa vào máy nghiền thông qua máy rút hệ thống chuyển tải băng tải 4.2 Trong trình sản xuất 43 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Đây nguồn phát sinh ô nhiễm chủ yếu nhà máy sản xuất ximăng nên cần trọng Để khắc phục hạn chế tác động nhà máy cần làm kín nguồn phát sinh bụi, làm kín thiết bị vận chuyển, trang bị thiết bị lọc bụi túi, tĩnh điện nguồn phát sinh bụi để giảm thiểu nồng độ bụi khí thải nhỏ 50mg/Nm3; tính tốn, lựa chọn chiều cao ống khói, ống xả hợp lý để nồng độ phát tán bụi, khí độc mơi trường xung quanh đáp ứng quy định tiêu chuẩn bảo vệ môi trường: Lựa chọn công nghệ sản xuất ximăng theo phương pháp khô tiên tiến, kết hợp với việc lựa chọn phụ gia hợp lý để lượng khí SO2 hấp thụ cân trình nung sấy, giảm thiểu phát tán môi trường Để khắc phục lượng bụi phát sinh trình sản xuất từ cơng đoạn nghiền ngun liệu, than, ximăng, lò nung, máy làm lạnh clinker dây chuyền hạn chế đến mức tối đa Khí thải thải ống khói, q trình nung làm nguội clinker dẫn đến lọc bụi tĩnh điện để khử bụi, trình nghiền sấy than hoạt động theo chu trình kín Các vị trí, cơng đoạn sản xuất có phát sinh bụi công ty lắp đặt hệ thống lọc bụi xyclon, lọc bụi túi, lọc bụi tĩnh điện khử bụi trước thải môi trường Nghiên cứu sản xuất clinker mác cao để tăng lượng phụ gia ximăng Nghiên cứu công nghệ tiết kiệm nguyên liệu CaCO3 Chuyển đổi cơng nghệ lò quay phương pháp ướt, lò đứng sang cơng nghệ khơ đại Ngành cơng nghiệp ximăng có trách nhiệm giảm phát thải khí CO ngành sản sinh 5% tổng số phát thải CO2 giới Một nửa số liên quan đến q trình hố học chuyển hố đá vôi thành clinker, 40% kết nhiên liệu đốt 10% lại lượng điện vận chuyển Ba biện pháp kỹ thuật chủ yếu áp dụng cho cơng nghiệp ximăng để giảm tổng phát thải lượng phát thải tính sản phẩm: - Tăng tối đa hiệu thiết bị công nghệ chế tạo để sử dụng nhiên nguyên liệu hiệu 44 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường - Giảm lượng nhiên liệu hố thạch sản xuất ximăng cách thay phần sinh khối phế thải có khả cung cấp nhiệt lượng vật liệu có hàm lượng cacbon thấp - Thay phần clinker ximăng phụ gia mà khơng đòi hỏi gia cơng nhiệt, giảm thải khí CO2 sản phẩm III Những ảnh hưởng đến tài nguyên thiên nhiên Những tác động đến thiên nhiên Phần lớn nhiên nguyên liệu phụ gia truyền thống dùng chế tạo ximăng khai thác mỏ Phần lớn ngun liệu hố thạch khơng thể tái tạo Việc khai thác vận chuyển vật liệu có ảnh hưởng đáng kể đến môi trường, đặc biệt cảnh quan Việc khai thác nguồn tài nguyên đá vôi nguồn tài nguyên khôi tái tạo cách ập có tác động khơng nhỏ đến tự nhiên Các mỏ đá vôi bị khai thác hết công suất nhà máy điều dẫn đến núi đá vơi dần biến kèm theo rừng bị chặt phá dẫn đến thảm hoạ thiên tai lở đất, lủ quét, loài động thực vật ngày bị thu hẹp không gian sinh sống …Việc khai thác đá, đất sét vùng đất hay khu vực đồi núi làm bào mòn lớp đất bề mặt sau khai thác vùng đất trở nên cằn cổi thực vật sinh sống Những phương hướng khắc phục Sử dụng tài nguyên hiệu bước chủ yếu tiến tới tạo dựng xã hội bền vững Hiệu sinh thái có nghĩa sản xuất nhiều với phế thải, nhiễm tài ngun Điều khơng giúp cho nhà sản xuất giải mâu thuẫn phát triển kinh tế huỷ hoại mơi trường, mà giúp hồn thiện khả kinh tế nguyên liệu quản lý ô nhiễm môi trường.Các nhà sản xuất ximăng đạt tới hiệu sinh thái qua số cách sau: - Tối ưu hoá trình sản xuất: giảm nhiên liệu vật liệu sử dụng, giảm ô nhiễm môi trường cách tăng liên tục tính hiệu thiết bị cơng nghệ q trình cơng nghệ - Sử dụng phế thải: sử dụng ngành công nghiệp làm nhiên liệu hay nguyên liệu, tạo cách sử dụng tài ngun khép kín 45 Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường - Đổi xu hướng sinh thái: sử dụng kiến thức cơng nghệ để chế tạo ximăng tăng tính hiệu tài nguyên sản xuất sử dụng ximăng Ngành ximăng tập trung vào việc tiết kiệm tài nguyên, nhiên liệu từ việc sử dụng phế thải từ ngành cơng nghiệp khác Lò nung ximăng dùng để tiết kiệm lượng sử dụng chất thải không độc hại lốp xe sinh khối số chất độc hại khác Điều cho phép giảm lượng nhiên nguyên liệu tăng hiệu sử dụng tài nguyên giảm giá thành Thực tiễn đem lại cho xã hội lựa chọn cho việc quản lý chất thải có hiệu kinh tế thân thiện với mơi trường so với việc chôn lấp, xử lý hay đốt khác Cùng với việc tăng hiệu tài nguyên, việc tận dụng phế thải làm giảm lượng phế thải đưa chơn lấp cho phép giảm phát thải khí CO 2, giảm nhu cầu khai thác tài nguyên thiên nhiên Đây cách tiếp cận công nghiệp sinh thái, phế thải ngành nguyên, nhiên liệu ngành công nghiệp khác Ngành cơng nghiệp ximăng có nhiều hội thay phần nguyên liệu tự nhiên nguyên sinh băng phế thải ngành khác Đó sử dụng nhiên, nguyên liệu hay cấu tử ximăng 46 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường KẾT LUẬN Trên bình diện tồn cầu, ngành công nghiệp sản xuất ximăng ngành sản xuất lớn, sản phẩm đáp ứng nhu cầu thiết yếu phát triển Ngành công nghiệp phát triển số lượng lẫn chất lượng Vì vậy, nhiều tổ chức, cá nhân tiếp tục đầu tư vào ngành sản xuất ximăng lĩnh vực chế tạo thiết bị công nghệ lĩnh vực sử dụng công nghệ sản xuất ximăng Ngành công nghiệp ximăng Việt Nam thời kì phát triển mạnh, có đặc trưng riêng, đặc trưng thời điểm phát triển, vấn đề lớn, chung khơng vượt ngồi quy luật chung giới Những vấn đề giới gặp phải, giới bàn luận tìm cách giải vấn đề ngành công nghiệp ximăng Việt Nam cần phải quan tâm trình đầu tư phát triển Sau thời gian thực đề tài, cố gắng tránh khỏi sai sót nội dung hình thức Rất mong nhận ý kiến đóng góp chân thành từ thầy bạn Hy vọng đề tài sễ hỗ trợ phần cho trình học tập, tìm hiểu ximăng bạn sinh viên Xin chân thành cảm ơn! 47 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Tài liệu tham khảo Giáo trình Hóa kỹ thuật cơng nghiệp - Th.S Lê Thanh, ĐHSP Huế Giáo trình Hóa học môi trường - T.S Võ Văn Tân, NXB ĐH Huế (2008) Hóa học cơng nghệ mơi trường - Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt, Lê Viết Phùng, Phạm Văn Thưởng, NXB Giáo dục,1999 Bài giảng môn Hóa kỹ thuật – Trần Thị Ngọc Bích, ĐHSP Đà Nẵng http://google.com.vn/ http://ximang.vn/Home/Default.aspx?portalid→33 http://www.ximanghoangmai.vn/ http://www.xaydungvietnam.vn/news/Xi-mang-xanh/18048.ibuild http://luanvan.co/luan-van/de-tai-thiet-ke-day-chuyen-cong-nghe-xu-ly-khi-thai-tu-lo- nung-clinker-cua-nha-may-xi-mang-hoang-thach-122/ số trang web khác 48 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường MỤC LỤC 49 ... lạnh Tìm hiểu q trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường Chương II: QUY TRÌNH SẢN XUẤT XIMĂNG Thành phần hóa học clinker I Clinker bán sản phẩm trình sản xuất xi măng Clinker sản xuất cách... không nhỏ ximăng sản xuất cần tiêu thụ 25 Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề mơi trường Chương III: SẢN PHẨM XIMĂNG VÀ CÁC TÍNH CHẤT KỸ THUẬT I Các tính chất lý ximăng Độ mịn ximăng. .. SILÔ CLINKER Máy nghiền ximăng Silơ ximăng Đóng bao Xuất ximăng rời Hình Sơ đồ quy trình sản xuất ximăng 24 Silơ thạch cao Tìm hiểu trình sản xuất ximăng pooclăng vấn đề môi trường Những ưu điểm,