Nghiên cứu xử lý bùn đỏ - chất thải nguy hại thành gạch gốm xây dựng

Bùn đỏ là chất thải phát sinh từ công nghệ sản xuất alumin ở Tây Nguyên là chất thải nguy hại đang phải chôn lấp trong các hồ được thiết kế xây dựng chống thấm.

Tuy nhiên, các hồ bùn đỏ này không bị đông cứng hoàn toàn sẽ là tác nhân gây ô nhiễm và suy thoái môi trường khu vực Tây Nguyên.

Trước thực tế này, nhóm nghiên cứu Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) do Phó Giáo sư, Tiến sỹ Lưu Đức Hải làm chủ nhiệm đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây dựng từ bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất Alumin ở Tây Nguyên.”

Nghiên cứu đã đề xuất giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng bằng phối liệu bùn đỏ với các phụ gia đất sét và cát xây dựng trên dây chuyền sản xuất gạch đất sét nung bằng lò tuynel và đã tạo ra gạch có độ bền cơ học cao, an toàn về môi trường, mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng

Bùn đỏ là chất thải của các nhà máy sản xuất alumin. Thành phần của bùn đỏ phụ thuộc vào thành phần quặng bauxite ban đầu. Do đó, bùn đỏ của các nhà máy sản xuất alumin trên thế giới khác nhau tùy thuộc loại quặng bauxite được khai thác.

Tại Việt Nam và trên thế giới, bùn đỏ thường phải chôn lấp trong các hồ được thiết kế xây dựng chống thấm đặc biệt.

Hiện nay, Việt Nam đã xây dựng thí điểm hai nhà máy sản xuất alumin theo công nghệ Bayer tại Tân Rai (Lâm Đồng) và Nhân Cơ (Đắc Nông) có công suất tổng cộng 1,3 triệu tấn alumin/năm.

Nhà máy alumin Tân Rai hoạt động từ năm 2011 và nhà máy alumin Nhân Cơ hoạt động từ năm 2014. Hàng năm, mỗi nhà máy thải ra khoảng 650.000 tấn bùn đỏ và lượng bùn đỏ được chôn lấp trong các hồ thiết kế chống thấm đặc biệt và phải mất hàng trăm năm mới có thể đóng rắn hoàn toàn, tạo ra nguy cơ ô nhiễm và rủi ro môi trường.

Đến nay, hàng chục triệu tấn chất thải bùn đỏ đã được chôn lấp, không chỉ gây tốn kém chi phí đối với các nhà máy, mà còn tiềm ẩn rủi ro gây ô nhiễm môi trường khu vực và hạ lưu sông Đồng Nai. Khối lượng bùn đỏ phát sinh từ các nhà máy sản xuất alumin Tây Nguyên hàng năm rất lớn.

Nếu các hồ chôn bùn đỏ cao 10m, diện tích mặt hồ chôn bùn đỏ cần có là 10.000ha (100km2).

Bùn đỏ Tây Nguyên không chứa chất phóng xạ, nên có thể tận dụng để thu hồi kim loại hoặc sản xuất vật liệu xây dựng mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Các phương pháp sử dụng bùn đỏ làm vật liệu không nung không thể chuyển các kim loại kiềm từ dạng di động thành dạng cố định trong vật liệu, không tạo ra sự chuyển pha của khoáng vật sét và các khoáng vật chứa nước trong bùn đỏ để hình thành các tinh thể có tính liên kết vật liệu nên nếu chỉ nung riêng bùn đỏ, lượng kiềm dư sẽ bay hơi gây ô nhiễm không khí.

Do đó, nhóm nghiên cứu thực hiện đề tài “Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây dựng từ bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất Alumin ở Tây Nguyên.”

Kết quả nghiên cứu đã đưa ra giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng cần phải bổ sung phụ gia để cung cấp thêm cho hỗn hợp trước khi nung. Vật liệu phụ gia cần phải rẻ và dễ tìm để hạ giá thành gạch gốm xây dựng.

Nghiên cứu được thực nghiệm sản xuất thành công tại Nhà máy gạch Hiệp Hòa trong dây chuyền sản xuất gạch bằng lò tuynel với phối liệu gồm 80% bùn đỏ nhà máy alumin Tây Rai và 20% phụ gia là đất sét và cát xây dựng.

Nhiệt độ nung được lựa chọn trong khoảng 900-950 độ C, chế độ đốt bình thường như nung gạch đất sét. Các viên gạch gốm xây dựng được chế tạo có hình dạng, màu sắc như gạch đất sét nung, nhưng có tính chất cơ lý cao hơn gạch đất sét nung theo tiêu chuẩn Việt Nam.

Kết quả thử nghiệm an toàn môi trường được tiến hành bằng phương pháp đo cường độ phóng xạ và Quy chuẩn QCVN07:2009 đều cho thấy sự an toàn cao về môi trường của sản phẩm gạch gốm xây dựng được chế tạo.

Hiệu quả kinh tế, giảm ô nhiễm môi trường

Phó Giáo sư, Tiến sỹ Lưu Đức Hải cho rằng hiệu quả kinh tế của giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng xuất phát từ việc vật liệu chính của gạch gốm xây dựng là bùn đỏ (không mất chi phí).

Thiết bị sản xuất không khác nhiều so với các dây chuyền sản xuất gạch đất nung thông thường đang có ở Việt Nam, phụ gia bổ sung được khai thác tại địa phương với chi phí thấp. Như vậy, việc xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng nếu thị trường đầu ra cho sản phẩm có tại địa phương, hoạt động sản xuất đã mang lại lợi nhuận cho nhà đầu tư.

Cũng theo Phó Giáo sư, Tiến sỹ Lưu Đức Hải, nếu tính cả các chi phí chôn lấp bùn đỏ theo các phương án xây hồ bùn đỏ đã được phê duyệt, giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng mang lại hiệu quả kinh tế to lớn cho đất nước.

Theo các thông số kỹ thuật và kinh tế trong báo cáo đánh giá tác động môi trường đã được phê duyệt đối với dự án alumin Nhân Cơ, chi phí của phương án xây dựng hồ bùn đỏ và phục hồi môi trường trên các hồ bùn đỏ được ước tính là 50 USD/m3.

Việc áp dụng giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng ít nhất sẽ tiết kiệm số tiền mà Tập đoàn Than và Khoáng sản (TKV) phải cấp cho việc xây dựng mới hồ chôn bùn đỏ trung bình khoảng 200 tỷ đồng/năm.

Đối với hiệu quả về môi trường, giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng là xử lý triệt để nguy cơ ô nhiễm của chất thải bùn đỏ đối với môi trường và đời sống dân cư địa phương các tỉnh Tây Nguyên (đặc biệt là hai tỉnh Lâm Đồng, Đắc Nông và các tỉnh nằm ở hạ lưu các sông Đồng Nai và Serepok).

Mặt khác, việc tận dụng bùn đỏ để sản xuất Gạch gốm xây dựng sẽ giảm, tiến tới loại bỏ nhu cầu đất để xây dựng các hồ bùn đỏ, có thể tới hàng nghìn ha khi triển khai mở rộng khai thác bauxite và chế biến alumin.

Hiệu quả xã hội của giải pháp xử lý triệt để bùn đỏ nói chung và xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng tạo ra hiệu quả xã hội to lớn, củng cố niềm tin cho xã hội đối với các phương án phát triển mở rộng sản xuất alumin và công nghiệp nhôm dựa vào tiềm năng trữ lượng lớn quặng bauxite của nước ta, đồng thời, nâng cao thu nhập và chất lượng cuộc sống người dân địa phương.

Để giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng đi vào cuộc sống, cần sự chung tay vào cuộc của Chính phủ, các bộ, ngành liên quan, chính quyền địa phương, sự mạnh dạn của các nhà đầu tư, sự ủng hộ của doanh nghiệp và người dân địa phương thông qua các chính sách về tài chính và khoa học, công nghệ để xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng./.