3.1. Thực trạng sản xuất gạch nung trên địa bàn Thành phố Hà Nội 3.1.1. Hiện trạng sản xuất
Theo kế hoạch 130/KH-UBND ngày 17/10/2012, về việc triển khai thực hiện xóa bỏ các lị gạch thủ cơng trên địa bàn Hà Nội năm 2012, thành phố Hà Nội đã xóa bỏ tồn bộ 1.751 lị gạch thủ cơng gây ơ nhiễm mơi trƣờng. Tính đến cuối năm 2016, thành phố Hà Nội còn tồn tại: 116 lò cải tiến các loại, tổng công suất khoảng 350 triệu viên/năm; 59 lị vịng (lị Hoffman) các loại, tổng cơng suất khoảng 500 triệu viên/năm; 34 nhà máy gạch Tuynel đang hoạt động với tổng công suất khoảng 680 triệu viên/năm.
Các loại lò vòng, lò cải tiến đƣợc xây dựng chủ yếu trên địa bàn đồi gò, đất bãi, xa khu dân cƣ… thuộc các huyện Sóc Sơn, Mỹ Đức, Ứng Hịa, Ba Vì… Ngun liệu sử dụng phần lớn là đất thải từ các công trình, đất nạo vét ao hồ, tận dụng đất gò đồi, đất hạ cốt ruộng sau đồn điền đổi thửa trong chƣơng trình xây dựng nông thôn mới… Nhiên liệu sử dụng chủ yếu là xỉ than phế thải của các nhà máy nhiệt điện. Hiện các chủ lò đang sử dụng khoảng 40 – 50 lao động nông thôn.
Bảng 3.1: Tổng hợp các cơ sở sản xuất gạch sét nung trên địa bàn Hà Nội
TT Quận/Huyện Số cơ sở Số lƣợng lị (triệu viên/năm) Cơng suất Loại lò
1 Chƣơng Mỹ 9 12 104 5 lò Tuynel, 7 lò Hoffman
2 Hoài Đức 1 1 20 1 lò Tuynel
3 Mỹ Đức 11 11 101 11 lò Hoffman
4 Phú Xuyên 5 5 44 1 lò Tuynel, 1 lò Hoffman,
5 Quốc Oai 17 19 59,1 13 lò Joffman, 6 lò cải tiến
6 Thanh Oai 1 2 75 2 lò Tuynel
7 Thƣờng Tín 1 2 10 2 lò Tuynel
8 Ứng Hòa 14 14 66,5 14 lò Hoffman
9 Mê linh 22 118476 Tuynel, lò cải tiến
10 Sóc Sơn 57 Đang dừng hoạt động
11 Thạch Thất 4 68 Tuynel
12 Phúc Thọ 34 Đang dừng hoạt động Tuynel kiểu vòng, lò
cải tiến
13 Ba Vì 10 93 Tuynel, Hoffman, lị vịng
14 Đơng Anh 4 104,25 Tuynel
15 Đan Phƣợng 2 31,11 Tuynel 16 Hoàn Kiếm 0 0 0 17 Ba Đình 0 0 0 18 Cầu Giấy 0 0 0 19 Bắc Từ Liêm 0 0 0 20 Nam Từ Liêm 0 0 0 21 Long Biên 0 0 0 22 TX Sơn Tây 0 0 0 23 Đống Đa 0 0 0 24 Hà Đông 0 0 0 25 Hai Bà Trƣng 0 0 0 26 Hoàng Mai 0 0 0 27 Thanh Xuân 0 0 0 28 Thanh Trì 0 0 0
(Nguồn: Tổng hợp của tác giả)
3.1.2. Cơng nghệ sản xuất
Hiện nay nƣớc ta cịn tồn tại một số các lị gạch có cơng nghệ sản xuất nhƣ sau:
- Lị thủ cơng truyền thống (Traditional brick kiln)
- Lị thủ cơng cải tiến (Traditional – Improved brick kiln) - Lò Tuynel (Tunnel brick kiln)
- Vertical Shaft Brick Kiln (VSBK) - Lò đƣờng hầm (Channel brick kiln)
Tại Hà Nội công nghệ sản xuất gạch đất sét nung chủ yếu là các công nghệ chính sau: cơng nghệ Tuynel, cơng nghệ lị Hoffman, cơng nghệ lị VSBK.
3.1.2.1. Lò nung Tuynel
Đây là kiểu lị nung theo cơng nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định, do ngƣời Đức phát minh năm 1877. Lò này đƣợc du nhập vào miền Bắc Việt Nam khoảng thập niên 70 của thế kỷ 20. Kiểu lò này đƣợc sử dụng phổ biến nhất ở các nƣớc phát triển và hiện tại lò tuy Tuynel đã đƣợc tự động cao và đƣợc đánh giá thích hợp cho điều kiện sản xuất công nghiệp và quy mơ lớn.
Những thiết bị chính trong dây chuyền sản xuất gồm: máy đùn ép liên hợp có hút chân không, máy nhào, máy cán, hầm sấy. Đây là kiểu lò nung liên tục với buồng đốt cố định. Lị nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt nằm, vịm lị cố định, hệ thống cửa vào – ra ở 2 đầu, hệ thống nạp nhiên liệu, điều khiển gió ở vịm lị. Gạch mộc đƣợc chất trên các xe goòng và lần lƣợt di chuyển qua 3 vùng chức năng cố định: sấy, nung và làm nguội theo chiều dài của lò.
- Gạch nung nung là sản phẩm từ đất sét, để tạo ra đƣợc thành phẩm phải trải qua nhiều khâu gồm các bƣớc sau:
- Đất sét sau khi ngâm ủ theo đúng thời gian quy định từ trại chứa đƣợc xúc đổ vào thùng tiếp liệu để đƣa vào công đoạn sơ chế. Công đoạn sơ chế lần lƣợt gồm: Tiếp liệu —> Tách đá —> Nghiền thô —> Nghiền tinh.
- Sau khi sơ chế nguyên liệu đất sét đƣợc đƣa vào máy nhào trộn 2 trục để trộn với than cám đá nhằm đạt độ dẻo cần thiết để đƣa qua máy đùn hút chân không đƣa nguyên liệu vào khuôn để tạo ra sản phẩm gạch mộc (gạch chƣa nung).
- Sản phẩm gạch mộc sau khi có hình dáng chuẩn đƣợc vận chuyển lên trại phơi để phơi tự nhiên hoặc sấy phòng trong trƣờng hợp cần thiết cho đến khi sản phẩm đạt độ khơ thích hợp.
- Xếp phơi sản phẩm gạch mộc lên xe gng (đối với lị nung Tuynel) xơng – sấy trong lò nung trong một khoản thời gian nhất định, sau đó chuyển sang lị
nung để nung ở nhiệt độ khoảng 9000C, sau đó sản phẩm đƣợc làm nguội ngay trong lò cho ra thành phẩm.
- Sản phẩm sau khi nung đƣợc đƣa ra lò, phân loại và vận chuyển vào bãi chứa thành phẩm.
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của lò nung Tuynel 3.1.2.2. Lò nung kiểu đứng (lò nung VSBK)
Lò gạch liên tục kiểu đứng cấu tạo gồm hai lớp tƣờng: Lớp tƣờng buồng nung gạch bên trong và lớp tƣờng bao bên ngồi lị. Lớp tƣờng buồng nung gạch đƣợc xây bằng hai lần gạch: gạch chịu lửa phía trong và gạch xây phía ngồi, khe hở giữa gạch chịu lửa và gạch xây đƣợc chèn bằng bột hoặc sợi cách nhiệt. Khoảng trống giữa lớp tƣờng buồng nung gạch và lớp tƣờng bao bên ngoài cách nhau khoảng 1 m sẽ đƣợc đổ đầy chất cách nhiệt rẻ tiền (xỉ, đất trộn với trấu). Buồng nung gạch đặt ở cốt 1,5 m có tiết diện khoảng 1m x 1,5 đến 2 m và chiều cao 4,5 - 5,5 m tùy theo yêu cầu khi thiết kế.
Trong buồng nung, gạch đƣợc xếp thành nhiều mẻ, mỗi mẻ gồm 4 lớp gạch, các mẻ cách nhau bằng một lớp gạch đƣợc xếp để tạo thành các rãnh cho các thanh
sắt đỡ xuyên qua. Khi lấy gạch ra, cơ cấu lấy gạch ra (hệ trục vít nâng hạ) sẽ nâng cả chồng gạch nhích lên đủ để rút thanh đỡ ra. Sau đó từ từ hạ chồng gạch xuống cho đến khi xuất hiện hàng rãnh tiếp theo trên dầm chữ I thì luồn thanh đỡ vào để đỡ chồng gạch tiếp theo.
Trƣớc khi xếp mẻ gạch mới, mở lá chắn 2 ống khói, để khói đƣợc hút ra ngồi, sau khi xếp gạch xong, đóng hai ống khói lại để khói nóng sấy gạch mộc mới xếp vào lò.
Khi vận hành, chế độ cháy trong buồng nung đƣợc điều chỉnh để trung tâm cháy (vùng nung) ở giữa lò và duy trì nhiệt độ ở vùng này vào khoảng 900 oC. Cơng nhân có thể nhìn qua lỗ quan sát lửa để điều chỉnh vùng cháy. Trên vùng nung là vùng gia nhiệt, tiếp theo là vùng sấy. Khói bốc ra từ vùng nung sẽ đi qua vùng gia nhiệt và vùng sấy trƣớc khi thải ra bên ngồi. Nhiệt độ khói ra thấp, chỉ trong khoảng 70oC đến 130oC nên khơng ảnh hƣởng đến mơi trƣờng bên ngồi.
Bên dƣới vùng nung là vùng làm nguội. Gạch sau khi nung đƣợc di chuyển dần xuống đáy lò và đƣợc làm nguội từ từ. Khơng khí lạnh cấp vào từ đáy lò, khi đi qua lớp gạch mới nung sẽ làm cho gạch nguội dần, đồng thời khơng khí đƣợc làm nóng trƣớc khi cấp vào vùng nung.
Nhƣ vậy, có thể thấy q trình nung gạch gồm bốn giai đoạn sau:
- Giai đoạn sấy làm bốc hơi nƣớc trong viên gạch mộc (đã đƣợc phơi khô với độ ẩm còn 5 - 7%). Viên gạch đƣợc gia nhiệt ở nhiệt độ thấp với tốc độ vừa phải để có thể loại bỏ phần ẩm còn lại. Nhiệt độ viên gạch tăng dần từ nhiệt độ môi trƣờng lên 120oC.
- Giai đoạn gia nhiệt trƣớc khi nung làm cho nhiệt độ viên gạch tăng dần đến nhiệt độ nung. Trong giai đoạn này, các chất hữu cơ trong viên gạch bị đốt cháy có sự chuyển đổi từ trạng thái của đất sang trạng thái gốm. Gạch sau đó chuyển dần sang trạng thái kết khối
- Trong giai đoạn nung nhiệt độ vùng nung đạt tới 850 - 950oC. Bề mặt các thành phần nóng chảy điền đầy vào các khoảng trống tạo thành mối liên kết vững chắc. Gạch trở nên chắc hơn.
- Giai đoạn làm nguội làm cho viên gạch nguội từ từ đến nhiệt độ môi trƣờng tránh gây nứt gẫy viên gạch do đột ngột tiếp xúc với khơng khí lạnh.
- Đối với các lị gạch thủ cơng truyền thống. các cơng việc xếp gạch vào lị, nung, làm nguội đƣợc tiến hành gián đoạn theo từng mẻ đốt. Theo đó các giai đoạn sấy, gia nhiệt, nung và làm nguội diễn ra một cách độc lập trong buồng đốt nên quá trình nung kéo dài, khả năng tận dụng nhiệt kém, hơn nữa nhiệt tích trữ trong vỏ lị cũng bị mất mà không tận dụng đƣợc. Bởi vậy nhiên liệu bị tiêu hao nhiều và gây ô nhiễm môi trƣờng. Chất lƣợng gạch không đồng đều giữa các mẻ đốt và phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của ngƣời đốt lò.
- Lò gạch liên tục kiểu đứng tránh đƣợc các nhƣợc điểm trên, các giai đoạn sấy, gia nhiệt, nung và làm nguội diễn ra trong buồng đốt nên tận dụng đƣợc nhiệt một cách triệt để, nhờ vậy tiết kiệm năng lƣợng hơn và khói thải cũng giảm đáng kể. Q trình nung liên tục làm tăng cơng suất sản xuất gạch, chất lƣợng gạch cũng tốt hơn, đồng đều hơn. Chu kỳ ra lò từ 60 phút – 120 phút/ mẻ (gng)
- Theo tính tốn cụ thể lị gạch liên tục kiểu đứng với ƣu điểm là tiết kiệm nhiên liệu 45% đến 60% so với lị thủ cơng. Lƣu lƣợng khí thải giảm 11,5 lần. Lƣợng SO2 và CO2 giảm 6 lần. Nhiệt độ khí thải thấp.
3.1.2.3. Lò nung Hoffman
Đây là kiểu lị nung theo cơng nghệ nung liên tục với buồng đốt di động, do ngƣời Đức phát minh năm 1858. Kiểu lò này đƣợc du nhập vào Việt Nam vào thập niên 60 của thế kỷ 20 và rất phổ biến trƣớc khi lò Tuynel xuất hiện.
Loại lị nung này có dạng hầm hình vành khăn khép kín, có vịm lị, các cửa vào - ra của sản phẩm ở bên cạnh hầm, hệ thống van khói và kênh khói ở trục tâm theo chiều dài hình vành khăn. Theo chu vi lị khơng có các vùng chức năng cố định. Các vùng sấy, nung, và làm nguội di chuyển vòng quanh chu vi lò. Lò gồm một số buồng (thơng thƣờng 12-36 buồng, mỗi buồng có 1 lối vào-ra) đƣợc kết nối với nhau và lần lƣợt đƣợc chất sản phẩm, đóng kín, đƣợc nung gần nhƣ là liên tục. Hệ thống đƣợc kết nối bởi các lỗ bố trí giữa các buồng cho phép sự gia nhiệt trƣớc cho sản phẩm và sự làm mát khí lị, do đó tăng cƣờng hiệu quả nhiệt và giảm chi phí năng lƣợng so với lị nung gián đoạn. Trong lò nung Hoffmann, vật liệu nung đƣợc xếp trực tiếp vào lò, trên nền lò và nằm cố định trong lò từ khi còn ở dạng mộc cho đến khi đã đƣợc nung thành gạch, cịn khơng khí nóng di chuyển liên tục từ buồng này sang buồng khác vòng quanh lò. Nhƣ vậy phƣơng thức làm việc của loại lò này là liên tục nhƣng chế độ nhiệt lại gián đoạn đối với vùng nung. Do chế độ khí động học trong lị là ngọn lửa chạy quanh theo vịng lị nên cần phải sử dụng ống khói cao để tạo lực hút hoặc phải sử dụng quạt hút công suất lớn. Một chu kỳ nung thƣờng diễn ra trong khoảng thời gian 3 – 14 ngày. Mật độ xếp sản phẩm > 300 kg/m3.
Nhiên liệu chính đƣợc sử dụng là than hoặc dầu. Lị nung Hoffmann có chi phí nhiệt nung lớn, do phải chi phí nhiệt cho tƣờng lị, vịm lò, nền lò mỗi lần ngọn lửa đi qua. Vùng nung đƣợc hình thành theo chu kỳ chuyển động của ngọn lửa nên mỗi lần một vùng lị chuyển thành vùng nung đều phải chi phí nhiệt để để đốt nóng vùng đó từ nhiệt độ mơi trƣờng lên đến nhiệt độ vùng nung, nhiệt nung gạch mộc, nhiệt cân bằng với nhiệt tổn thất ra mơi trƣờng.
Hình 3.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của lò nung Hoffmann 3.1.3. Sản phẩm
Gạch nung theo các cơng nghệ khác nhau (Tuynel, Hoffman, VSBK) có các sản phẩm chính sau:
Gạch 6 lỗ A1
Kích thƣớc: 170 x 75 x 115 (mm)
Gạch 6 lỗ chất lượng cao dùng xây dựng nhà, biệt thự, xưởng, các cơng trình kiến trúc dân dụng hoặc công nghiệp.
Gạch 6 lỗ A2
Kích thƣớc: 170 x 75 x 115 (mm)
Gạch 6 lỗ phổ thông dùng xây dựng nhà, biệt thự, xƣởng, các cơng trình kiến trúc dân dụng hoặc cơng nghiệp.
Gạch nửa 6 lỗ
Kích thƣớc: 85 x 75 x 115 (mm)
Gạch 6 lỗ nửa hay còn gọi là gạch demi, sử dụng cùng với gạch 6 lỗ nhằm mục đích chêm khi thi cơng tƣờng.
Gạch 4 lỗ:
Kích thƣớc: 190 x 80 x 80 (mm)
Gạch 4 lỗ chất lượng cao dùng xây dựng nhà, biệt thự, xưởng, các cơng trình kiến trúc dân dụng hoặc cơng nghiệp.
Kích thƣớc: 195 x 135 x 90 (mm)
Gạch 6 lỗ chất lƣợng cao, với kích thƣớc gấp đơi gạch 6 lỗ thƣờng. Chuyên dùng xây dựng nhà, biệt thự, tƣờng yêu cầu độ dày cao, ít tốn nhân cơng
Gạch thẻ đặc V1
Kích thƣớc: 190 x 85 x 50 (mm)
Gạch thẻ đặc (hay còn gọi gạch đinh) với 2 lỗ nhỏ, dùng xây tƣờng, rào, móng, hầm địi hỏi cƣờng độ nén cao, cách âm, cách nhiệt… hoặc dùng trang trí tƣờng thơ.
Gạch 6 lỗ nhỏ
Kích thƣớc: 165 x 70 x 105 (mm)
Gạch Tuynel 6 lỗ kích thƣớc nhỏ và giá thành thấp. Gạch 6 lỗ nhỏ phù hợp với các công trình xây dựng tiết kiệm khơng gian và giá thành.
Gạch thẻ đặc V2
Kích thƣớc: 170 x 85 x 50 (mm)
Gạch đặc (hay còn gọi gạch đinh), dùng xây tƣờng, rào, móng, hầm địi hỏi cƣờng độ nén cao, cách âm, cách nhiệt… hoặc dùng trang trí tƣờng thơ.
Gạch 2 lỗ TCVN
Kích thƣớc: 210 x 100 x 57 (mm)
Gạch đất nung 2 lỗ chất lƣợng cao dùng xây dựng nhà, biệt thự, xƣởng, các cơng trình kiến trúc dân dụng hoặc cơng nghiệp.
Gạch 2 lỗ TT
Kích thƣớc: 180 x 80 x 45 (mm)
Gạch đất nung 2 lỗ chất lƣợng cao dùng xây dựng nhà, biệt thự, xƣởng, các cơng trình kiến trúc dân dụng hoặc cơng nghiệp.
Gạch 4 lỗ nửa:
Kích thƣớc: 95 x 80 x 80 (mm)
Gạch 4 lỗ nửa (gạch đinh) chất lƣợng cao dùng xây dựng nhà, biệt thự, xƣởng, các cơng trình kiến trúc dân dụng hoặc cơng nghiệp.
Kích thƣớc: 195 x 90 x 55 (mm)
Gạch thẻ đặc V3(gạch đinh) là loại sản phẩm gạch xây không lỗ, thuộc sản phẩm gạch xây cao cấp.
Gạch 3 lỗ trịn
Kích thƣớc: 220 x 60 x 105 (mm)
Gạch 3 lỗ chất lƣợng cao dùng xây tƣờng chịu lực, chịu tải trọng, xây trang trí khơng tơ, phù hợp với kiến trúc nhà ở, biệt thự.
Gạch 3 lỗ vng
Kích thƣớc: 220 x 220 x 110 (mm)
Gạch 3 lỗ vuông là loại gạch xây được sử dụng cho các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp. Gạch 3 lỗ vng có tác dụng chống nóng, cách âm, cách nhiệt cho xây dựng tường, trần nhà.
Gạch 10 lỗ tròn
Kích thƣớc: 200 x 105 x 200 (mm)
Gạch 10 lỗ tròn chất lƣợng cao dùng xây tƣờng chịu lực, chịu tải trọng, xây trang trí khơng tơ, phù hợp với kiến trúc nhà ở, biệt thự.
Gạch 20 lỗ vng
Kích thƣớc: 305 x 162 x 90 (mm)
Gạch 20 lỗ vuông là loại gạch xây đƣợc sử dụng cho các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp. Gạch 20 lỗ vng có tác dụng chống nóng, cách âm, cách nhiệt cho xây dựng tƣờng, trần nhà.
Gạch 10 lỗ vng:
Kích thƣớc: 220 x 105 x 220 (mm)
Gạch 10 lỗ vuông là loại gạch xây đƣợc sử dụng cho các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp. Gạch 10 lỗ vng có tác dụng chống nóng, cách âm, cách nhiệt cho xây dựng tƣờng, trần nhà.
Gạch 4 lỗ vuông:
Gạch 4 lỗ vuông là loại gạch xây đƣợc sử dụng cho các cơng trình dân dụng và cơng nghiệp. Gạch 4 lỗ vng có tác dụng chống nóng, cách âm, cách nhiệt cho