TÓM TẮT:
Hiện nay, các nhà máy nhiệt điện đang thải ra lượng tro đáy lớn, tro này gây ô nhiễm môi trường nhưng hiện tại chưa có biện pháp xử lý triệt để. Bài viết nhằm nghiên cứu tận dụng các nguồn phế phẩm tro đáy tạo ra những sản phẩm thân thiện với môi trường. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, tro đáy là nguyên liệu phù hợp làm phụ gia trong sản xuất xi măng Portland PCB40 với hàm lượng sử dụng 4% khối lượng clinker đạt cường độ sau 28 ngày 40,3 MPa. Tro đáy giúp giảm sử dụng clinker, tài nguyên khoáng sản đá vôi, đất sét, nhiên liệu than đá, điều này đồng nghĩa với việc giảm lượng khí thải trong quá trình sản xuất clinker và bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường.
Từ khóa: tro đáy, xi măng, PCB40, bảo vệ môi trường, tài nguyên.
Trong bối cảnh công nghiệp hóa đất nước, Việt Nam phải đối mặt với những vấn đề do ngành công nghiệp phát triển gây ra như ô nhiễm môi trường từ phế thải công nghiệp. Các sản phẩm sinh ra từ việc đốt than tỷ lệ thuận với chủng loại than và lượng than tiêu thụ. Khí nóng sau khi đi qua dãy ống lò hơi được xả ra ngoài qua các thiết bị lọc bụi tĩnh điện hoặc lọc bụi túi, sản phẩm thu hồi từ các thiết bị này gọi là tro bay thông thường chiếm 80 - 90%, còn tro đáy được hình thành khi các hạt tro mềm hoặc chảy và bám chặt vào tường lò và ống nồi hơi. Những hạt lớn hơn tích tụ và rơi xuống phễu nằm ở đáy lò, nơi chúng được thu thập và thường chứa chủ yếu các hạt kích thước phân cấp.
Thành phần hóa học chính của tro đáy là CaO, Fe2O3, MgO, MnO2, SiO2 và Al2O3,… ở các phức bền vững, trong đó thành phần chính là SiO2 , Al2O3, CaO và Fe2O3 chiếm trên 80% trọng lượng của tro đáy.
Do đó, nghiên cứu xử lý vật liệu môi trường tro đáy nhiệt điện trong sản xuất xi măng Portland PCB40 rất cần thiết. Nghiên cứu tro đáy giúp giảm sử dụng clinker, tài nguyên khoáng sản đá vôi, đất sét, nhiên liệu than đá, điều này đồng nghĩa với việc giảm lượng khí thải trong quá trình sản xuất clinker và bảo vệ các nguồn tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường.
Các nguyên liệu sử dụng: clinker, đá vôi, puzolan, thạch cao, tro đáy nhiệt điện Vĩnh Tân. Các nguyên liệu được kiểm tra chất lượng theo tiêu chuẩn và thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật trước khi sử dụng.
Clinker được lấy từ nguồn clinker của Nhà máy Xi măng Vicem Hà Tiên Kiên Lương, dạng viên tròn kích thước 1-2cm. Chất lượng clinker đáp ứng yêu cầu kỹ thuật TCVN 7024: 2013.
Bảng 1: Kết quả thành phần hóa clinker
THÀNH PHẦN HÓA (%) |
THÀNH PHẦN KHOÁNG (%) |
||||||||||
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
K2O |
TiO2 |
C4AF |
C3A |
C2S |
C3S |
17,20 |
4,28 |
3,55 |
71,20 |
1,88 |
0,35 |
0,93 |
0,30 |
10,80 |
5,33 |
8,48 |
69,28 |
Tro đáy dùng để nghiên cứu là loại tro nhiệt điện đốt than tầng sôi được lấy từ nhà máy nhiệt điện Vĩnh Tân - Bình Thuận.
Bảng 2. Thành phần hóa của tro đáy
MKN |
SiO2 |
Fe2O3 |
Al2O3 |
MgO |
SO3 |
K2O |
Na2O |
TiO2 |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
(%) |
1,87 |
53,32 |
3,89 |
20,21 |
1,91 |
6,50 |
2,33 |
0 |
0,69 |
Các oxit chủ yếu có trong tro đáy: SiO2, Al2O3, CaO, Fe2O3,… Sự có mặt của SiO2, Al2O3 cho thấy, tro đáy có thể tạo phản ứng pozzolanic giúp tăng độ hoạt tính của xi măng.
Thạch cao của nhà máy được nhập từ nguồn thạch cao Thái Lan với thành phần chủ yếu là CaSO4.2H2O.
Bảng 3. Thành phần hóa của thạch cao
THÀNH PHẦN HÓA CỦA THẠCH CAO |
|||||||
SiO2 |
Al2O3 |
Fe2O3 |
CaO |
MgO |
SO3 |
K2O |
SrO |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
% |
2,04 |
0,74 |
0,42 |
56,20 |
0,28 |
39,8 |
0,21 |
0,24 |
Trong sản xuất xi măng, các nhà máy luôn tìm các nguồn nguyên liệu thay thế clinker để mang lại hiệu quả kinh tế. Đá Puzolan là nguyên liệu mang lại lợi ích cao khi là một phụ gia hoạt tính cao. Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6260-1997 áp dụng cho xi măng portland hỗn hợp, tổng lượng phụ gia khoáng cho phép phối trộn trực tiếp vào clinker xi măng không qua khâu nung luyện với tỷ lệ lên tới 40% tùy thuộc chất lượng clinker.
Đá vôi có công thức hóa học CaCO3, có nhiệm vụ cung cấp CaO. Độ cứng đá vôi 1.8 - 3.0 theo thang Mohs, khối lượng thể tích 2.6 - 2.8 tấn/m3. Dạng nguyên chất có màu trắng (đá phấn), khi lẫn tạp chất có màu. Tạp chất gây màu chủ yếu là oxit sắt, làm đá có màu xám, hồng. Đá vôi được khai thác tại mỏ được đập sơ bộ, tại trạm nghiền kích thước đá vôi cỡ 2 - 4cm.
Các cấp phối thay đổi theo hàm lượng tro đáy tăng từ 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10% được thay thế lượng clinker tương ứng.
Bảng 4: Bảng cấp phối xi măng PCB 40
Các cấp phối trên thực hiện đo lượng nước tiêu chuẩn theo TCVN 6017 : 1995.
Hình 1: Biểu đồ kết quả lượng nước tiêu chuẩn cấp phối PCB40
Nhận xét:
Dựa vào Hình 1 ta thấy, lượng nước tiêu chuẩn tăng dần theo hàm lượng tro đáy. Khi tăng hàm lượng tro đáy, lượng nước tiêu chuẩn cũng tăng lên. Do tro đáy khan có xu hướng hút nước mạnh mẽ, điều này lượng nước tạo độ dẻo cho hồ xi măng bị giảm xuống. Vì thế, ta cần phải thêm nước để bù lại lượng nước tro đáy đã hấp thụ.
Để khảo sát thời gian ninh kết về bắt đầu và kết thúc ninh kết của các cấp phối. Thực hiện thí nghiệm theo TCVN 6017 : 1995.
Hình 2: Biểu đồ kết quả thời gian ninh kết của các cấp phối PCB40
Nhận xét:
Đề tài khảo sát cường độ nén của các cấp phối ở các ngày tuổi 1, 3, 7, 28 ngày tuổi. Thực hiện thí nghiệm theo TCVN 6016 : 2011.
Hình 3: Biểu đồ cường độ nén 1,3,7,28 ngày của cấp phối xi măng PCB40
Nhận xét:
Mẫu vữa PCB4 sau 28 ngày có cường độ nén thỏa mãn tiêu chuẩn xi măng PCB40. Sau khi đo cường độ nén 28 ngày, ta lấy mẫu đem chụp SEM với các độ phóng đại khác nhau 2000, 5000, 10000, 15000 lần để quan sát cấu trúc hình thành và phát triển bên trong ở các độ phóng đại khác nhau.
Hình 4. Ảnh SEM mẫu PCB4 phóng đại 2000; 5000; 10000;15000 lần
|
|
|
|
Nhận xét:
Dựa trên hình ảnh SEM của mẫu vữa chụp ở các độ phóng đại khác nhau có thể thấy, mẫu vữa có cấu trúc đặc chắc, chứng tỏ khả năng thủy hóa và kết dính của xi măng và phụ gia xỉ đáy tốt. Mẫu có nhiều khoáng dạng tấm là khoáng C-S-H, khoáng giúp tăng cường độ cho vữa. Ngoài ra, còn xuất hiện khoáng monosunfat dạng tấm lục giác đan xen lẫn nhau và tinh thể ettringite hình kim.
Dựa vào các kết quả trên ta thấy, tro đáy là chất thải của Nhà máy Nhiệt điện Duyên Hải được sử dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng Portland PCB40. Với hàm lượng 4% tro đáy thay clinker trong xi măng vẫn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của xi măng có cường độ nén sau 28 ngày 40,3MPa, lượng nước tiêu chuẩn 26,45%; thời gian ninh kết bắt đầu 125 phút, kết thúc ninh kết 180 phút.
TÀI LIỆU THAM KHẢO:
A study on the use of bottom ash to produce Portland PCB40 cement
Master. Le Minh Son
Ho Chi Minh City University of Technology
Vietnam National University - Ho Chi Minh City
ABSTRACT:
Currently, thermal power plants are emitting large amounts of bottom ash, which causes environmental pollution, but there is currently no thorough treatment for this waste. This study explored solutions to utilize the bottom ash to create environmentally friendly products. The study found that the bottom ash can be used as an additive in the production of Portland PCB40 cement with a usage rate of 4% of the clinker's mass. The product’s strength is 40.3 MPa after 28 days. The bottom ash helps reduce the amount of clinker, limestone mineral resources, clay, and coal. It means that it reduces emissions from clinker production and better protects the environment.
Keywords: bottom ash, cement, PCB40, environmental protection, resources.
Nguồn: Tạp chí công thương
Đề tài Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả kinh doanh của các hộ kinh doanh trên địa bàn quận Bắc Từ Liêm, thành phố Hà Nội do Nguyễn Thị Hải Yến1 - Lê Ngọc Thiên1- Nguyễn Minh Châu1(1Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội) thực hiện.
Xem chi tiếtNhiệm vụ khoa học công nghệ “Nghiên cứu, thiết kế và xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ cập nhật và tra cứu trực tuyến dữ liệu một số sản phẩm công nghiệp trên bản đồ Việt Nam và thế giới” do KS. Lê Ngọc Hoàng (Trung tâm Thông tin Công nghiệp và Thương mại) thực hiện.
Xem chi tiếtBài báo nghiên cứu "Phát triển thang đo các nhân tố văn hóa cấp cá nhân ảnh hưởng đến ý định khởi nghiệp qua trung gian thái độ khởi nghiệp của sinh viên ngành Xây dựng tại đồng bằng sông Cửu Long" do LÊ ANH VÂN (NCS. Trường Đại học Trà Vinh, Khoa Luật và QLNN, Trường Đại học Thái Bình Dương), TS. VŨ MINH TÂM và TS. TRƯƠNG THỊ BÉ HAI (Trường Đại học Trà Vinh) thực hiện.
Xem chi tiết(CHG) Vừa qua, Cục Quản lý Dược (Bộ Y tế) đã có Quyết định thu hồi 11 loại thuốc đã được cấp giấy đăng ký lưu hành.
Xem chi tiết(CHG) Gọi điện thoại giả danh điện lực cập nhật mã định danh qua hợp đồng, chiếm quyền sử dụng telegram để lừa đảo nhận tiền,… là một số hình thức lừa đảo kiểu mới trên mạng xã hội.
Xem chi tiết