TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC
KHOA HÓA

NIÊN LUẬN
TÌM HIỂU QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT XI MĂNG
TẠI CÔNG TY TNHH LUXS THỪA THIÊN HUẾ

Ngô Thu Trang
Khóa 2011-2015
Huế, 9/2014
i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành tốt bài niên luận này, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô
trong bộ môn vô cơ, đặc biệt là thầy Đặng Xuân Tín và thầy Nguyễn Minh Ngọc đã
tận tình hướng dẫn chúng tôi trong đợt thực tế vừa qua.
Tôi xin chân thành cảm ơn ban lãnh đạo công ty TNHH xi măng Luxs và các
công ty trong đợt thực tế đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cũng như cung cấp các thông
tin hữu ích cho chúng tôi trong suốt thời gian này.
Do thời gian và trình độ còn hạn chế nên đề tài không thể tránh khỏi nhiều sai
sót. Vì vậy, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và những ai quan
tâm để đề tài được hoàn chỉnh hơn.
i
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1. Quy trình sản xuất xi măng 2
Hình 2.1a. Đá vôi 4
Hình 2.1b. Đất sét 4
Hình 2.2. Sơ đồ lò nung (lò quay) 7
Hình 2.3. Các loại xi măng của Công ty TNHH Luxs 12
Hình 2.4. Kho chứa nguyên liệu của nhà máy 12
Hình 2.5. Máy búa đập gia công sơ bộ đá vôi của nhà máy 13

2.2.2. Quy trình nung luyện clinker tại Công ty Luxs 12
2.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu: 12
2.2.2.2. Quá trình nung clinker trong lò quay khô: 15
2.2.2.3.Quá trình làm nguội và nghiền clinker với chất phụ gia 16
iii
2.2.2.4. Đóng bao 16
Chuơng 3
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 18
TÀI LIỆU THAM KHẢO 19
iv
ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế đất nước, nhu cầu cần vật
liệu cho xây dựng ngày một tăng nhanh, trong khi đó cơ sở hạ tầng kỹ thuật và cơ sở
hạ tầng xã hội không đáp ứng đủ dẫn tới tình trạng quá tải trầm trọng. Bên cạnh đó,
trong tiến trình hội nhập và mở cửa, đời sống kinh tế của mọi người dân được nâng
cao nên nhu cầu về nhà ở, việc làm, khu vui chơi giải trí, mua sắm… ngày càng cao.
Để đáp ứng kịp thời nhu cầu đó, các công trình nhà cao tầng, các đô thị và các khu
công nghiệp đã được xây dựng với quy mô lớn. Và xi măng là vật liệu chính và tất yếu
không thể thiếu đối với ngành xây dựng. Chính điều này đã thúc đẩy ngành sản xuất
xi măng phát triển. Nhiều công ty sản xuất xi măng được thành lập cạnh tranh nhau về
giá cả và chất lượng, góp phần vào sự phát triển của đất nước. Công ty TNHH Xi
măng Luks (Việt Nam) với công nghệ lò quay nạp liệu khô tiên tiến, có công suất lớn,
là một công ty tiêu biểu trong số đó.
Chính vì vậy mục tiêu của đề tài này là “Tìm hiểu quá trình sản xuất xi măng
tại Công ty TNHH Luks Thừa Thiên Huế”.
1
Chương 1
MỞ ĐẦU
Công ty TNHH Xi măng Luks (Việt Nam) được thành lập vào năm 1992 tại thị
trấn Tứ Hạ, huyện Hương Trà, tỉnh Thừa Thiên Huế và chính thức cung ứng sản phẩm

cao, clinker xuất hiện nhiều CaO tự do, độ nhớt
pha lỏng tăng lên, gây khó khăn cho quá trình tạo khoáng alit C
3
S.
2. Độ mịn của phối liệu
Phối liệu có độ mịn càng cao, diện tích bề mặt tiếp xúc giữa các cấu tử phản
ứng càng lớn, do đó phản ứng pha rắn giữa các oxit CaO, SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
xảy ra dễ
dàng và triệt để, quá trình nung luyện clinker càng nhanh chóng, chất lượng clinker
càng tăng. Nếu phối liệu có cấp hạt lớn hơn 100 ÷ 120 µm, độ đồng nhất kém thì quá
trình phản ứng khoáng hoá xảy ra khó khăn và không hoàn toàn. Lúc này trong clinker
hàm lượng CaO tự do sẽ lớn, hàm lượng khoáng khoáng C
2
S nhiều nhưng khoáng C
3
S
bé làm cho chất lượng clinker thấp.
3. Quá trình nung luyện clinker
Khi nung clinker trong lò quay, thời gian lưu phối liệu trong Zôn kết khối tốt
nhất là khoảng 20 ÷ 30 phút với biểu đồ nhiệt độ nung là 1300 → 1450 → 1300
0

3
< 5%.
Chất lượng của đá vôi phụ thuộc vào hàm lượng tạp chất. Nếu trong đá vôi có
lẫn sét và thạch anh thì không ảnh hưởng đến chất lượng của xi măng. Nếu trong đá
vôi có hàm lượng MgO lớn hơn 5% thì ảnh hưởng xấu đến chất lượng xi măng: làm
cho xi măng kém bền nước. Mặt khác chất lượng của đá vôi còn phụ thuộc vào cấu
4
trúc của nó, nếu đá vôi có cấu trúc vô định hình thì khi nung sẽ tham gia phản ứng dễ
dàng hơn đá vôi có cấu trúc tinh thể.
b. Đất sét:
Đất sét là những khoáng thiên nhiên có kích thước nhỏ (0,01÷0,001 mm), có độ
phân tán cao, khi trộn với một lượng nước thích hợp thì trở nên dẻo, dễ tạo hình, khi
nung lên thì rắn lại như đá. Đất sét được hình thành do quá trình phong hóa các đá gốc
(macma, granit ).
Đất sét là nguyên liệu quan trọng của công nghiệp sản xuất xi măng, nó cung
cấp các oxit quan trọng: SiO
2
, Al
2
O
3
, Fe
2
O
3
… [1]
c. Các chất phụ gia được thêm vào trong quá trình nghiền clinker:
- Quặng sắt tự nhiên: có nhiều dạng khoáng. Loại quặng getit (Fe
2
O

nghiệp như xăm lốp, bã thải cao su vụn…Khi dùng nhiên liệu rắn (than đá), nếu nung
ở lò đứng thì than nghiền lẫn cùng phối liệu, nếu nung ở lò quay thì hạt than được
phun thẳng vào vùng nung của lò. Như vậy tro than (gồm các oxit của đất sét, đá
vôi…) lẫn hoàn toàn vào phối liệu và sản phẩm xi măng. Vì vậy yêu cầu nhiên liệu rắn
nung xi măng phải ít tro. Loại than dùng cho lò đứng phải ít chất bốc để cháy âm ỉ
trong viên phối liệu, còn dùng cho lò quay cần tạo ngọn lửa cháy dài nên than phải
nhiều chất bốc.
5
2.1.2. Thành phần của xi măng
2.1.2.1. Thành phần hóa học của clinker xi măng
Thành phần hoá học của xi măng được biểu diễn bằng tỉ lệ thành phần các oxit
cơ bản trong phối liệu vật liệu, đây là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng
clinker. Có 4 oxit cơ bản trong clinker xi măng và có tổng hàm lượng từ 95 – 97%:
• CaO (63 – 67%): là thành phần chủ yếu, yêu cầu phải liên kết với các oxit
khác để tạo thành khoáng. Nếu CaO tự do sẽ gây tác hại cho sự biến đổi thể tích cấu
kiện. Tăng CaO xi măng đóng rắn nhanh nhưng tính chịu nước giảm.
• SiO
2
(21 – 24%): là thành phần quan trọng. Tăng SiO
2
trong clinker sẽ tăng
độ bền sunfat của xi măng.
• Fe
2
O
3
(2 – 4%): tạo điều kiện phản ứng tạo khoáng C
3
S thuận lợi. Tăng Fe
2

S) (chiếm 37,5 – 60%): đây là khoáng
quan trọng nhất được tạo thành ở 1338 – 1450
0
C. Khi nghiền mịn có tính kết dính rõ
rệt, tốc độ đóng rắn nhanh và cường độ cao.
• Silicat 2 Canxi (Belit): 2 CaO.SiO
2
(C
2
S) (chiếm 15 – 37,5%):
Phần còn lại là chất đệm gồm các Aluminat 3 Canxi (3 CaO.Al
2
O
3
) (chiếm 7-
15%), Alumoferit 4 Canxi (4 CaO.Al
2
O
3
.Fe
2
O
3
) (chiếm 10 – 18%), xelit và vật chất
không kết tinh.
6
2.1.3. Quá trình nung luyện clinker
2.1.3.1. Phương pháp lò quay [4]
Có 2 loại: Lò quay khô và lò quay ướt. Về cơ bản thì quá trình nung luyện
clinker ở 2 loại lò giống nhau, chỉ khác nhau ở nguyên liệu.

C.
+ Zôn đốt: Nhiệt độ ở khu vực này tăng dần từ 200 ÷ 650
0
C. Khi nhiệt độ đạt
450÷ 500
0
C, đất sét trong phối liệu mất nước hóa học và tính dẻo của sét sẽ mất, các chất
hữu cơ cháy hoàn toàn, cường độ hạt phối liệu sẽ giảm, nguyên liệu tả ra thành bột:
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O → Al
2
O
3
+ 2SiO
2
+ 2H
2
O
• Zôn phân hủy CaCO
3
( Zôn thu nhiệt): chiếm 20 ÷ 23% chiều dài của lò.
Khu vực này nhiệt độ tăng dần từ 650 - 1000
o

O
3
, Fe
2
O
3
. Lượng CaO tự do giảm xuống, các
khoáng silicat, aluminat, ferit được tạo thành. Các phản ứng này tỏa nhiệt rất mạnh (có
thể đạt 130 kcal/kg clinker). Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc giữa các
cấu tử.
Trong khu vực này có thể chia thành các giai đoạn phản ứng sau:
*Ở 1000
0
C:
CaO + Al
2
O
3
→ CaO.Al
2
O
3
(CA)
2 CaO + SiO
2
→ 2CaO.SiO
2
(C
2
S) (nhỏ)

.Fe
2
O
3
(C
4
AF) và 2CaO.Fe
2
O
3
.
3(CaO.Al
2
O
3
) + 2CaO → 5CaO.3Al
2
O
3
(C
5
A
3
)
5CaO.3Al
2
O
3
+ 4CaO → 3(3CaO.Al
2

2
O
3
(C
4
AF)
*Ở 1300
0
C: Các phản ứng trên tiếp tục xảy ra đến hoàn thành, kết thúc Zôn này
thành phần nguyên liệu nung gồm: C
2
S, C
5
A
3
, C
3
A, C
4
AF, C
2
F, CaO, MgO
- Zôn kết khối: chiếm 10 ÷ 15% chiều dài của lò.
Nhiệt độ khu vực này tăng từ 1300 ÷ 1450
0
C. Khi nhiệt độ của lò đạt 1350
0
C
một phần phối liệu bắt đầu nóng chảy tạo thành pha lỏng, lượng pha lỏng tăng mạnh
(đạt từ 15 ÷ 35%) khi nhiệt độ tăng lên tới 1450

S tách ra khỏi pha lỏng
ở dạng tinh thể, một phần pha lỏng đông cứng lại thành pha thuỷ tinh trong clinker.
Sau khi qua thiết bị làm nguội, nhiệt độ của clinker giảm tới nhiệt độ thường.
2.1.3.2. Phương pháp lò đứng
Nguyên tắc hoạt động:
Phối liệu từ xilo chứa được nạp vào lò từ trên xuống. Lò có thể hoạt động liên
tục, hoặc gián đoạn theo chu kỳ nạp và tháo liệu. Dựa vào chiều cao của lò và nhiệt độ
nung (tương tự như lò quay), người ta phân chia lò đứng thành 3 khu vực (Zôn).
Các quá trình hóa lý xảy ra khi nung clinker trong lò đứng:
• Zôn sấy:
Ở khu vực này, nhiệt độ của phối liệu tăng dần đến 1000
0
C, các quá trình hoá
lý xảy ra như sau:
Ở 100
0
C nước lý học trong phối liệu bốc hơi thoát ra ngoài. Nếu nhiệt độ tăng
đột ngột, nước trong viên phối liệu thoát ra quá mạnh sẽ làm vỡ viên phối liệu, có thể
có hiện tượng phun bột, làm tắc lò. Để tránh hiện tượng này, phải tăng nhiệt độ từ từ,
duy trì tầng sấy.
9
Ở 400 - 600
0
C, đất sét bị mất nước hóa học. Ở nhiệt độ thấp, nước sinh ra ở dạng
hơi nên khi nhìn khói lò ta thấy màu trắng. Nếu hơi nước này ở nhiệt độ cao (800 - 900
0
C) sẽ phân hủy thành H
2
và O
2

kết hợp với CaO tạo thành 2CaO.SiO
2
.
Ở 1200
0
C: CaO.Al
2
O
3
kết hợp với CaO để tạo thành 3CaO.Al
2
O
3
, SiO
2
kết hợp
với CaO để tạo thành hoàn toàn 2CaO.SiO
2
, Fe
2
O
3
kết hợp với CaO và 3CaO.Al
2
O
3
để
tạo thành 4CaO.Al
2
O

3
sẽ nóng chảy tạo thành pha lỏng. Từ đó 2CaO.SiO
2
kết hợp với CaO để
tạo thành 3CaO.SiO
2
là khoáng chủ yếu của xi măng Portland .
• Zôn làm nguội
Khu vực này có nhiệt độ từ 1450 – 100
0
C. Sau khi tạo thành các khoáng,
clinker được làm nguội. Nhiệt độ xuống đến 100
0
C hoặc thấp hơn chút ít. Việc làm
nguội cần được tiến hành nhanh, nhất là khi vượt qua nhiệt độ 675
0
C. Đây là nhiệt độ
chuyển thể βC
2
S sang γC
2
S gây ra bột tả.
Tuy nhiên trong quá trình nung clinker, các phản ứng khó có thể xảy ra hoàn
toàn, còn lại một lượng CaO và SiO
2
chưa phản ứng, điều này sẽ ảnh hưởng rất
lớn đến chất lượng xi măng. Nhiệm vụ của quá trình nung là làm thế nào để cho phản
ứng xảy ra hoàn toàn để thu được clinker có chất lượng cao.Trong lò đứng, khu vực
nhiệt được chia theo chiều cao của lò, nhưng bản thân từng viên phối liệu nung trong
lò cũng chia khu vực nhiệt từ ngoài vào trong. Vì vậy khi nung cần phải duy trì đủ thời

trường phù hợp tiêu chuẩn ISO 14001:2004, hệ thống quản lý an toàn và sức khỏe
nghề nghiệp phù hợp tiêu chuẩn OHSAS 18001:2007 [5]
11
Sản phẩm của công ty có nhãn hiệu Kim Đỉnh bao gồm các loại xi măng thông
thường như: xi măng MC 25, xi măng PCB 30, xi măng PCB 40 và xi măng có yêu
cầu đặc biệt như PC 40, PC HS dùng cho các công trình lớn, đạt tiêu chuẩn Việt Nam
và tiêu chuẩn Mỹ [3]
Hình 2.3. Các loại xi măng của Công ty TNHH Luxs.
2.2.2. Quy trình nung luyện clinker tại Công ty Luxs
2.2.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu:
Thành phần chủ yếu là đá vôi, đất sét và lượng nhỏ quặng sắt. Đá vôi chiếm
>80%, được khai thác từ các mỏ, chuyển về bằng xe tải sau đó được trữ trong các silo.
Đất sét chiếm khoảng 2%, được khai thác ở Phú Mỹ rồi chuyển về kho, có thể thay thế
đất sét bằng nham thạch [3]
Hình 2.4. Kho chứa nguyên liệu của nhà máy
12
Gia công sơ bộ nguyên liệu:
Nguyên liệu sau khi được cân theo đơn phối liệu sẽ được đập nhỏ, kích thước
hạt phải nhỏ hơn 25 mm.
Hình 2.5. Máy búa đập gia công sơ bộ đá vôi của nhà máy.
Sau đó phối liệu được đưa vào máy nghiền, độ mịn yêu cầu của phối liệu sau
nghiền là 15-17% (độ mịn là độ sót sàn). Có 2 loại máy nghiền là nghiền bi và nghiền
đứng.
• Nghiền bi: Trong máy nghiền chứa nhiều bi với đường kính nhỏ nhất là 30
mm và lớn nhất là 100 mm, tùy theo yêu cầu về độ mịn của phối liệu. Khi máy nghiền
quay, bi sẽ rơi xuống va đập với phối liệu làm cho phối liệu vỡ ra. Máy nghiền bi có
ưu điểm nổi bậc là chi phí đầu tư thấp và năng suất nghiền cao [3]
Hình 2.6. Máy nghiền bi
13
• Nghiền đứng: Trên mâm nghiền (hay còn gọi là bàn nghiền) sẽ có các con

C, nhiệt độ cao nhất của dòng nguyên liệu chuyển hóa thành
clinker là 1450
0
C.
Nguyên liệu trước khi nung được cho qua hệ thống trao đổi nhiệt để sấy sơ bộ,
đưa nhiệt độ lên đến 850
0
C (nhiệt độ đầu vào). Sau khi sấy thì lượng nước có trong
nguyên liệu giảm xuống rất nhiều, tạo điều kiện cho các giai đoạn sau như: nung
clinker, tồn trữ xi măng. Sản phẩm của công đoạn lò nung là clinker, đây là sản phẩm
bán trung gian của xi măng chứa các khoáng như C
3
S, C
2
S, C
3
A, C
4
AS [3]
15
2.2.2.3.Quá trình làm nguội và nghiền clinker với chất phụ gia
Clinker khi mới ra lò rất nóng và được làm nguội bằng quạt công suất lớn để hạ
nhiệt độ xuống còn 200-300
0
C. Sau đó clinker được trộn với thạch cao, phụ gia đầy và
phụ gia hoạt tính (seolit) theo tỷ lệ thích hợp: nhằm tăng sản lượng, giảm chi phí sản
xuất từ đó giảm giá thành sản phẩm nhưng không ảnh hưởng đến chất lượng của xi
măng. Tiếp theo hỗn hợp được đưa đến hệ thống băng tải chuyển đến máy nghiền bi
(để nghiền nhỏ và tăng độ đồng đều của sản phẩm) [3]
Sau khi nghiền, tùy vào độ mịn của xi măng mà ta có các loại xi măng như sau:

đóng bao. Sau đó bao xi măng được vận chuyển vào kho bảo quản trước khi xuất
xưởng. Trong điều kiện hiện nay với lượng ẩm không khí là tương đối cao nên việc
bảo quản xi măng là rất khó khăn. Ví dụ như trong điều kiện khí hậu nước ta, xi măng
PC 30 sau 2 tháng bảo quản thì cường độ nén đã giảm trung bình 14%, sau 3 tháng
giảm 23% và sau 4 tháng giảm 26%. Như vậy thách thức đặt ra là xi măng sản xuất ra
cần phải được tiêu thụ ngay [6]
2 thangs
Hình 2.10. Đóng bao xi măng.
17
Chuơng 3
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Xi măng được ứng dụng rất rộng rãi do ưu điểm thi công đơn giản, nguyên liệu
tự nhiên, có tính chất cơ học tốt và tuổi thọ cao vì vậy mà đáp ứng được yêu cầu cho
ngành xây dựng…Tuy nhiên cần chú trọng hơn nữa chất lượng cũng như tiêu chí môi
trường của sản phẩm để mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng nói riêng và góp
phần vào phát triển kinh tế nói chung.
Xét về khía cạnh tác động môi trường thì ưu điểm của xi măng loại khô là lớn
nhất, do tải lượng ô nhiễm tính trên một tấn sản phẩm thấp. Chính vì thế mà nhà máy
xi măng Lusk sử dụng công nghệ này. Tuy là loại hình có tải lượng tính cho một đơn
vị sản phẩm thấp nhưng do nhà máy sản xuất liên tục nên lượng thải ra môi trường
tương đối lớn. Vì vậy bên cạnh việc phát triển công nghiệp sản xuất xi măng công ty
cũng cần phải tập trung chú ý đến vấn đề ô nhiễm môi trường.
18
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu Tiếng Việt
[1]. Bùi Văn Chén (1984), Kỹ thuật sản xuất xi măng portland và các chất kết dính,
Giáo trình Trường Đại học Bách khoa Hà Nội.
[2]. Võ Đình Lương (2008), Hóa học và Công nghệ sản xuất xi măng, NXB Khoa học
và kỹ thuật.
[3]. Quy trình sản xuất xi măng tại nhà máy Luks do đại diện công ty cung cấp