Ở những bài trước chúng ta đã tìm hiểu về xi măng và những ứng dụng của chúng, ta cũng đã điểm qua các thương hiệu xi măng thông dụng trong xây dựng như Cẩm Phả, Nghi Sơn, Thăng Long, Vicem Hà Tiên,... Nhưng chắc hẳn nhiều người sẽ thắc mắc không biết xi măng được sản xuất như thế nào, từ nguyên liệu gì, công nghệ ra sao, ... Bài viết sau đây sẽ giúp giải đáp cho những thắc mắc đó cho các bạn nhé!

Công nghệ trong quy trình sản xuất xi măng

Trong ngành công nghiệp xi măng, công nghệ sản xuất đóng vai trò quan trọng trong việc quyết định chất lượng sản phẩm cuối cùng. Hiện nay, có hai công nghệ chính được sử dụng rộng rãi: công nghệ sản xuất xi măng lò quay khô và công nghệ sản xuất xi măng lò đứng.

Giai đoạn 2: nghiền, phân chia theo tỷ lệ và trộn lẫn

Nguyên liệu thô sẽ được chuyển đến phòng thí nghiệm của nhà máy. Tại phòng thí nghiệm của nhà máy sẽ tiến hành phân tích, phân chia tỉ lệ chính xác giữa đá vôi và đất sét. Trước khi bắt đầu nghiền nguyên liệu.Theo tỉ lệ thông thường thì 80% đá vôi và 20% đất sét.

Tiếp theo sau khi phòng thí nghiệm phân tích nguyên liệu xong mới đến nhiệm vụ của nhà máy. Tại nhà máy chính sẽ nghiền hỗn hợp dựa vào các con lăn và bàn xoay. Bàn xoay quay liên tục dưới con lăn và con lăn tiếp xúc trực tiếp với hỗn hợp. Con lăn sẽ  nghiền hỗn hợp thành bột mịn là đảm bảo yêu cầu. Sau khi nghiền thành bột mịn thì hỗn hợp này được lưu giữ trong hệ thống đường ống lớn của nhà máy.

Những nguyên liệu được nghiền hoàn chỉnh sẽ được đưa vào buồng trước khi nung. Buồng này sẽ chứa một chuỗi các buồng xoay trục đứng, nguyên liệu thô được đẩy qua đây và vào trong lò nung. Buồng trước nung này sẽ tận dụng nhiệt tỏa ra từ lò, giúp tiết kiệm năng lượng và làm cho nhà máy thân thiện với môi trường hơn.

Tiêu chuẩn với nguyên liệu

Tiêu chuẩn kỹ thuật của đá vôi:

Tiêu chuẩn kỹ thuật của đất sét:

Nguồn nguyên liệu tạo nên xi măng

Trước hết ta đi tìm hiểu nguồn nguyên liệu giúp tạo nên xi măng được lấy từ đâu nhé:

Hầu hết các nhà máy xi măng được xây dựng tại các vùng núi đá vôi màu mỡ với nguồn nguyên liệu được các nhà khoa học nghiên cứu rất kỹ và đánh giá là nơi có nguồn tài nguyên thích hợp để làm ra những sản phẩm xi măng chất lượng tốt nhất, tiết kiệm chi phí vận chuyển nguyên liệu và giúp giảm giá thành của xi măng.

Những nguyên liệu thô cần thiết để sản xuất xi măng đó là: canxi, silic, sắt, và nhôm. Những nguyên liệu thô này được tách từ các núi đá vôi sau đó thông qua băng chuyền được vận chuyển tới các nhà máy. Ngoài ra còn rất nhiều chất phụ gia khác được dùng để sản xuất xi măng như: đá phiến, vảy thép cán, tro bay và bô xít với số lượng ít.

Sau đây là sơ đồ cụ thể về quy trình sản xuất xi măng:

Quy trình sản xuất qua 6 giai đoạn

Giai đoạn 3: Trước khi nung

Những nguyên liệu được nghiền hoàn chỉnh sẽ được đưa vào buồng trước khi nung. Hỗn hợp nguyên liệu sau khi trộn lẫn được đưa vào tháp trao đổi nhiệt (preheater) và calciner để tiền nung. Quá trình tiền nung giúp loại bỏ các tạp chất hữu cơ và nước tự do trong nguyên liệu, chuẩn bị cho quá trình nung trong lò quay. Trong quá trình trao đổi nhiệt, hỗn hợp nguyên liệu được trao đổi nhiệt với khí nóng từ lò nung, giúp nâng cao nhiệt độ nguyên liệu lên khoảng 800-900°C. Quá trình này làm giảm năng lượng tiêu thụ trong lò nung và tăng hiệu suất sản xuất.

Giai đoạn 4: Giai đoạn trong lò nung luyện clinker

Hỗn hợp nguyên liệu sau khi tiền nung được đưa vào lò quay (rotary kiln) để nung luyện ở nhiệt độ cao, khoảng 1400-1500°C. Ta cần cấp liệu cho lò nung, yêu cầu công nghệ của phần công đoạn này là rút bột liệu sống từ đáy silô đồng nhất cấp đều đặn và ổn định năng suất (tấn/giờ) theo kế hoạch vận hành lò nung.

Trong lò quay, các phản ứng hóa học xảy ra mạnh mẽ, tạo ra các khoáng chất chính trong clinker như tricalcium silicate (C3S), dicalcium silicate (C2S), tricalcium aluminate (C3A), và tetracalcium aluminoferrite (C4AF). Khi nguyên liệu rơi xuống phần thấp nhất của lò nung thì sẽ hình thành lên sỉ khô.

Quy trình sản xuất xi măng chất lượng

Quy trình sản xuất xi măng gồm 6 giai đoạn như sau:

Giai đoạn 4: Giai đoạn trong lò nung luyện clinker

Công đoạn này là công đoạn lớn nhất và chủ yếu nhất của mọi nhà máy sản xuất xi măng, bao gồm 4 phần (công đoạn nhỏ) sau:

Nhiệt độ trong lò có thể lên tới 1450⁰C do xảy ra phản ứng hóa học khử cacbon và thải khí CO2. Chuỗi phản ứng hóa học giữa Ca và SiO2 tạo ra CasiO3 là thành phần chính trong xi măng. Lò nhận được nhiệt từ bên ngoài nhờ khí tự nhiên hoặc than đá. Khi nguyên liệu rơi xuống phần thấp nhất của lò nung thì sẽ hình thành lên sỉ khô.

Giai đoạn 2: Nghiền và phân chia theo tỉ lệ, trộn lẫn

Trong giai đoạn này, Các nguyên liệu thô từ quặng sẽ được chuyển đến phòng thí nghiệm của nhà máy, phòng thí nghiệm sẽ tiến hành phân tích để chia tỷ lệ chính xác giữa đá vôi và đất sét trước khi bắt đầu nghiền. Thông thường sẽ chia theo tỷ lệ 80% đá vôi và 20% đất sét.

Sau đó, tiến hành nghiền hỗn hợp với sự trợ giúp của các con lăn quay và bàn xoay. Bột liệu sau khi nghiền được trộn lẫn với các nguyên liệu phụ như quặng sắt và đá cao silic theo tỉ lệ nhất định. Quá trình này giúp cân bằng các thành phần hóa học, đảm bảo chất lượng clinker sau này. Hỗn hợp nguyên liệu sau khi trộn lẫn được đồng nhất và chuẩn bị cho giai đoạn nung.

Giai đoạn 5: Làm mát và nghiền thành phẩm

Nhằm làm tăng hoạt tính của các khoáng clinker, thu hồi nhiệt thải (gió III và gió II) để cấp khí nóng cho vòi đốt calciner và máy nghiền than, cũng như tải clinker đến máy đập nhỏ rồi đưa lên đổ vào 1 silo hoặc các silo chứa.

Sau khi ra khỏi lò, sỉ được làm mát nhờ vào khí cưỡng bức, sỉ sẽ tỏa ra lượng nhiệt hấp thụ và từ từ giảm nhiệt, lượng nhiệt sỉ tỏa ra sẽ được thu lại quay trở vào lò, giúp tiết kiệm năng lượng. Các viên bi sắt sẽ giúp nghiền bột mịn ra thành xi măng.

Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng

Công nghệ sản xuất xi măng lò đứng là phương pháp truyền thống, được sử dụng từ lâu đời. Mặc dù công nghệ này hiện nay ít phổ biến hơn so với công nghệ lò quay khô, nhưng vẫn có một số nhà máy sử dụng do chi phí đầu tư ban đầu thấp và quy trình sản xuất đơn giản hơn. Quá trình sản xuất theo công nghệ này bao gồm các giai đoạn chính như sau:

Mặc dù công nghệ lò đứng có chi phí đầu tư ban đầu thấp và quy trình sản xuất đơn giản, nhưng hiệu suất năng lượng và chất lượng sản phẩm thường không cao bằng công nghệ lò quay khô. Tuy nhiên, ở một số vùng nông thôn hoặc các khu vực thiếu nguồn năng lượng ổn định, công nghệ lò đứng vẫn được áp dụng do tính khả dụng và chi phí thấp.

Xi măng là một vật liệu xây dựng quan trọng và không thể thiếu trong ngành xây dựng hiện đại, góp phần tạo nên sự bền vững và chắc chắn cho các công trình. Quy trình sản xuất xi măng, từ khai thác nguyên liệu thô đến sản phẩm cuối cùng, đòi hỏi sự chính xác và tuân thủ các tiêu chuẩn nghiêm ngặt để đảm bảo chất lượng và an toàn.

Việc nắm rõ quy trình sản xuất xi măng không chỉ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về sản phẩm này mà còn tạo điều kiện để áp dụng các cải tiến và công nghệ mới nhằm nâng cao chất lượng, tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.

Giai đoạn 6: Đóng bao và vận chuyển

Cuối cùng, xi măng sau khi nghiền được chuyển đến các silo chứa để bảo quản và đồng nhất. Từ silo, xi măng được đóng bao trong các bao xi măng có trọng lượng tiêu chuẩn (thường là 50 kg) bằng các máy đóng bao tự động. Xi măng sau khi đóng bao được vận chuyển đến các kho chứa hoặc trực tiếp đến các công trình xây dựng. Quá trình vận chuyển đảm bảo xi măng không bị ẩm ướt, vón cục và duy trì chất lượng tốt nhất cho người tiêu dùng.

Trong quá trình thực hiện các giai đoạn sẽ có rất nhiều các tình huống phát sinh và cần sự phối hợp ăn ý từ các bên liên quan. Vì vậy nhu cầu về một công cụ hỗ trợ quy trình này được dễ dàng hơn là rất lớn. Và phần mềm quản lý quy trình MISA AMIS chính là một phần mềm tiêu biểu có thể giúp quá trình này trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn.

AMIS Quy trình có thể trợ giúp trong quy trình sản xuất như sau:

Dùng thử ngay MISA AMIS Quy trình để quản lý & tự động hóa mọi quy trình trong doanh nghiệp tại đây: