XỬ LÝ BỤI XI MĂNG

Tại sao phải xử lý bụi xi măng?

Phát triển bền vững không chỉ là mục tiêu của nước ta mà còn là mục tiêu phát triển của nhiều nước trên thế giới. Ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp xi măng nói riêng đang đứng trước nhiều thách thức giữa việc phát triển và bảo vệ môi trường. Vậy nên việc xử lý khí thải, đặc biệt là xử lý bụi xi măng từ các nhà máy sản xuất xi măng trên toàn quốc là một vấn đề cần thiết và cần phải được lưu tâm đến song song với sự phát triển để phục vụ cho ngành xây dựng góp phần giúp đất nước ta ngày càng giàu đẹp hơn.

Bụi xi măng trong nhà máy sản xuất gây ảnh hưởng đến sức khỏe của con người

Sơ lược về bụi xi măng

Xi măng là chất kết dính thủy lực được tạo thành bằng cách nghiền mịn clinker (sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá vôi đất sét theo các mô đun hệ số phù hợp để tạo được các thành phần khoáng theo mong muốn) cộng với thạch cao và phụ gia. Khi tiếp xúc với nước thì xảy ra các phản ứng thủy hóa và tạo thành một dạng hồ gọi là hồ xi măng, tiếp đó hồ xi măng bắt đầu quá trình ninh kết sau đó là quá trình hóa cứng để cuối cùng thành một dạng vật liệu có cường độ và độ ổn định nhất định.

Vì tính chất kết dính khi tác dụng với nước nên xi măng được xếp vào loại chất kết dính thủy lực.

Quy trình sản xuất xi măng gồm 6 giai đoạn chính:

+ Khai thác mỏ.

+ Gia công sơ bộ nguyên liệu.

+ Nghiền, sấy phối liệu sống .

+ Nung Clinker.

+ Nghiền xi măng

+ Đóng gói

Cả 6 giai đoạn trên đều phát thải ra bụi và khí thải trong đó khí thải độc hại chiếm một phần rất nhỏ trong khi phần lớn ô nhiễm là do bụi xi măng. Tùy thuộc vào nguồn phát sinh mà bụi xi măng ở các công đoạn có thành phần và nồng độ và kích thước khác nhau, mang những đặc trưng khác nhau.

Nồng độ và thành phần của bụi xi măng

Xi măng Portland:

Tùy theo hàm lượng đá phụ gia nghiền mà thành phần các oxit chính trong xi măng thay đổi trong khỏang sau:

CaO = 50 – 60 %

SiO2 = 20 – 30 %

Fe2O3 = 3 – 15 %

Al2O3= 5 – 20 %

SO3 = 2 – 4 %

Ngòai ra còn có một số các oxit khác ở hàm lượng nhỏ : MgO, Na2O, K2O ( Hàm lượng MgO 5%, tổng hàm lượng kiềm không vượt quá 2% )

Xi măng Portland hỗn hợp: PCB

Clinker xi măng là sản phẩm nung đến kết khối của hỗn hợp nguyên liệu đá vôi đất sét theo các mô đun hệ số phù hợp để tạo được các thành phần khoáng theo mong muốn.

Trong Clinker có 4 khoáng chính và hàng loạt các khoáng khác:

Khoáng Alit C3S hàm lượng 45 – 60%.
Khoáng Bêlit C2S hàm lượng 20 – 30%.
Khoáng Alumin canxi C3A hàm lượng 5 – 15%.
Khoáng Alumôferit canxi C4AF hàm lượng 10 – 18%.
Pha thủy tinh, hàm lượng từ 15 – 30%.

Trong xi măng PCB, Clinker chiếm đến 60%.

Các vấn đề về ô nhiễm của bụi xi măng

Bụi xi măng sinh ra trong quá trình sản xuất có kích thước hạt bụi rất nhỏ (nhỏ hơn 3µm) lơ lửng trong khí thải, khi hít vào phổi rất dễ gây bệnh về đường hô hấp, Đặc biệt khi hàm lượng SiO₂ tự do lớn hơn 2% có khả năng gây bệnh silicon phổi, một bệnh được coi là bệnh nghề nghiệp nguy hiểm và là phổ biến nhất của công nghiệp sản xuất xi măng. Đồng thời bụi xi măng theo gió phát tán ra xa sẽ lắng xuống mặt nước, mặt đất làm suy thoái đất trồng, ô nhiễm nguồn nước gây hại lớn cho sinh vật.

Bụi xi măng trong không khí thật sự là vấn đề nan giải nhất đối với ngành công nghiệp sản xuất xi măng, bụi phát sinh trong hầu hết các giai đoạn sản xuất như nổ mìn, lấy đá khai thác đất sét, nghiền nguyên liệu, nghiền xi măng, vận chuyển, nung. Lượng bụi tạo thành trong quá trình khai thác là:

0,4kg bụi/tấn đá trong công đoạn nổ mìn từ khai thác đá hộc.
0,14kg bụi/tấn đá nghiền khô và 0.009 theo phương pháp ướt
17kg bụi/tấn đá khi vận chuyển

Bụi đất, than khi vào phổi gây kích thích cơ học sinh phản ứng xơ hóa phổi gây nên bệnh về hô hấp nên rất nguy hại đến sức khỏe.

Đề xuất phương án xử lý bụi xi măng

Để sử dụng hợp lý các thiết bị lọc bụi cần cân nhắc đến các yếu tố: Kích thước hạt bụi, tiêu chuẩn xả thải, nhiệt độ của dòng khí thải, điều kiện vận hành, nồng độ ban đầu,…Nên việc lựa chọn thiết bị và công nghệ chủ yếu được xác định theo hướng dẫn sau:

Buồng lắng:

Dùng trong trường hợp bụi thô
Kích thước lớn, Hạt có kích thước trên 50µm chiếm tỉ lệ cao.
Buồng lắng dùng để lọc thô trước khi tiếp tục sử dụng các thiết bị khác.

Cyclone:

Dùng trong các trường hợp bụi thô có nồng độ cao (>20mg/m³ )
không đòi hỏi hiệu quả lọc cao

Túi vải:

Cần hiệu quả lọc tương đối cao
Cần thu bụi khô
Lưu lượng khí thải cần lọc không quá lớn
Nhiệt độ khí thải không quá cao

Thiết bị lọc bụi tĩnh điện:

Khi cần lọc bụi tinh
Đòi hỏi hiệu quả rất cao
Lưu lượng khí thải cần lọc rất lớn
Cần thu hồi bụi có giá trị

Sơ đồ công nghệ xử lý bụi xi măng

Thuyết minh sơ đồ công nghệ xử lý bụi xi măng

Bụi xi măng phát sinh trong quá trình sản xuất ở các nhà máy xi măng được thu gom bằng chụp hút đặt trên các thiết bị và được dẫn bằng đường ống dẫn vào thiết bị cyclone. Không khí lẫn bụi đi vào thiết bị cyclone theo phương tiếp tuyến với ống trụ của cyclone và chuyển động xoáy tròn đi xuống phía dưới, khi gặp phểu, dòng khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy trong ống trụ, các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm sẽ va vào thành dẫn đến mất quán tính và rơi xuống dưới phễu thu bụi của cyclone.

Dòng khí sau khi ra khỏi thiết bị cyclone sẽ được dẫn vào thiết bị lọc bụi túi vải, đầu tiên các hạt bụi lớn hơn các khe giữa các sợi vải sẽ được giữ lại trên bề mặt, các hạt nhỏ hơn bám dính trên bề mặt sợi vật liệu lọc do va chạm, dưới tác dụng của lực hấp dẫn và lực hút tĩnh điện, dần dần lớp bụi thu được dày lên tạo thành lớp màng trợ lọc và lớp này có thể giữ được hầu hết các hạt bụi có kích thước rất nhỏ. Sau một thời gian lớp bụi sẽ rất dày làm sức cản của màng quá lớn, ta phải ngưng và tiến hành loại bỏ lớp bụi bám trên mặt vải, dòng khí sau khi qua thiết bị lọc túi vải được dẫn qua ống khói và thoát ra ngoài.