» Trong các ngành công nghiệp nặng như sản xuất xi măng, khai khoáng và luyện kim, việc kiểm soát chất lượng nguyên liệu và bán thành phẩm đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo hiệu quả vận hành và chất lượng sản phẩm đầu ra. Công nghệ phân tích truyền thống tuy vẫn được sử dụng rộng rãi, nhưng đã dần bộc lộ những hạn chế về tốc độ, độ chính xác tức thời và chi phí vận hành.
Trong bối cảnh đó, thiết bị phân tích online đã và đang trở thành giải pháp công nghệ tiên tiến, hiện đại, giúp tự động hóa hoàn toàn quy trình kiểm soát chất lượng nguyên liệu đầu vào và quá trình sản xuất xi măng.
Tổng quan dây chuyền sản xuất clinker/xi măng và nhu cầu phân tích mẫu
Một dây chuyền sản xuất clinker/xi măng điển hình bao gồm các công đoạn: khai thác mỏ, gia công nguyên liệu, nghiền bột liệu, đồng nhất, nung luyện clinker, nghiền xi măng và đóng bao. Tại mỗi công đoạn, nhà máy phải liên tục lấy mẫu, chuẩn bị và phân tích thành phần hoá học nhằm kiểm soát chất lượng.
Với hàng trăm mẫu cần phân tích mỗi ngày (50 - 100 mẫu/giờ tuỳ quy mô), các nhà máy hiện vẫn đang kết hợp giữa hai phương pháp:
- Phân tích ướt truyền thống (7 - 8 giờ/mẫu)
- Phân tích X-ray (XRF) với thời gian phân tích nhanh hơn (5 - 7 phút/mẫu)
Mặc dù phương pháp XRF (EDXRF, WDXRF) đã giúp tăng tốc quy trình, nhưng vẫn cần công đoạn lấy mẫu thủ công và xử lý mẫu tốn nhiều công sức.
Phân tích online: Cách mạng hóa quy trình kiểm soát chất lượng
Trong vòng 20 năm trở lại đây, công nghệ phân tích online đã có bước phát triển vượt bậc, đặc biệt nhờ những nhà sản xuất thiết bị uy tín như Gamma-Metrics, SpectraFlow, AllScan. Các thiết bị phân tích online được lắp trực tiếp trên dây chuyền, không cần lấy mẫu và cho ra kết quả thành phần hóa học theo thời gian thực, từng phút một.
Một số giải pháp nổi bật:
- SpectraFlow Airslide Analyser: phân tích bột liệu sau nghiền bột sống.
- PGNAA + phần mềm RAMOS: phân tích thành phần hỗn hợp nguyên liệu trước máy nghiền, điều khiển cân định lượng tự động theo thời gian thực.
Những hệ thống này giúp loại bỏ vai trò của máy X-ray tại một số công đoạn, tiết kiệm nhân công, tăng độ chính xác và ổn định cho hệ thống lò nung, đồng thời góp phần tiết kiệm năng lượng.
Ví dụ điển hình: Nhà máy Xi măng Xuân Thành (12.500 TPD) đã đầu tư hệ thống Lab tự động hoàn chỉnh, từ lấy mẫu → chuẩn bị mẫu → phân tích → truyền dữ liệu → điều khiển cân định lượng.
Tối ưu hóa dây chuyền: Công nghệ trộn trước và kho đồng nhất (Preblending Bed)
Một cải tiến đáng chú ý đi kèm thiết bị phân tích online là công nghệ trộn trước nguyên liệu thô, tạo ra kho chứa hỗn hợp nguyên liệu (đá vôi + đất sét) có thành phần ổn định.
Khác với công nghệ cũ (tồn trữ riêng nguyên liệu), công nghệ mới này:
- Sử dụng 1 kho chung, 1 stacker, 1 reclaimer
- Kết hợp máy phân tích online PGNAA để kiểm soát thành phần ngay từ khâu chuẩn bị nguyên liệu
- Tối ưu hóa chi phí đầu tư, giảm diện tích mặt bằng và cải thiện độ đồng nhất bột liệu
Các thông số về tỷ lệ đá vôi chất lượng cao (0 - 4%, 8 - 12%, 16 - 20%) trong Prebed có thể được điều chỉnh linh hoạt dựa vào phân tích online theo thời gian thực.
Thực tiễn triển khai tại Việt Nam
Hiện nay, nhiều nhà máy xi măng tại Việt Nam đã tiên phong triển khai thiết bị phân tích online, tiêu biểu gồm:
- Xi măng Thăng Long
- Xi măng Đồng Lâm
- Xi măng Hà Tiên - Bình Phước, Kiên Lương
- Xi măng FICO YTL - Tây Ninh
- Xi măng INSEE - Hòn Chông
Tuy nhiên, vẫn có những nhà máy gặp khó khăn khi triển khai do chưa đánh giá đúng vai trò của thiết bị và không có đội ngũ bảo trì – vận hành chuyên sâu, thậm chí một số thiết bị bị loại bỏ, không thể sử dụng sau lắp đặt.
Khuyến nghị
Thiết bị phân tích online là xu hướng tất yếu trong ngành xi măng hiện đại, mang lại nhiều lợi ích về chất lượng, năng suất và chi phí vận hành. Tuy nhiên, để ứng dụng hiệu quả, cần:
- Đánh giá đúng vai trò và vị trí lắp đặt thiết bị trong tổng thể quy trình sản xuất
- Có đội ngũ kỹ thuật chuyên sâu để vận hành, bảo trì về lâu dài
- Thực hiện QA Audit định kỳ nhằm kiểm chứng hiệu quả vận hành hệ thống, phát hiện điểm yếu và cải tiến quy trình.
Với sự đầu tư đúng hướng và ứng dụng bài bản, thiết bị phân tích online sẽ trở thành công cụ chiến lược trong quá trình chuyển đổi số, tối ưu hóa sản xuất của các nhà máy xi măng tại Việt Nam.
TH theo KS. Trần Chủy
