Tài liệu Thiết kế dây chuyền công nghệ xử lý khí thải từ lò nung clinke của nhà máy xi măng hoàng thạch

  • Số trang: 59 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 185 |
  • Lượt tải: 0
hoanggiang80

Đã đăng 20010 tài liệu

Mô tả:

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 -