Sản xuất vật liệu xây dựng từ tro bay bằng công nghệ geopolymer bán khô

Công ty TNHH sản xuất Trung Hậu mới đây đã nghiên cứu công nghệ và sản xuất thử nghiệm thành công vật liệu xây dựng từ tro bay hoặc tro xỉ của nhà máy nhiệt điện than. Với công nghệ này, sản phẩm đông cứng và đạt cường độ tối đa và có thể đưa vào sử dụng luôn ngay sau khi sản xuất.

Sản phẩm được sản xuất từ tro bay bằng công nghệ geopolymer bán khô

Nhiệt điện thải hơn 16 triệu tấn tro, xỉ, thạch cao mỗi năm

Trong quá trình đốt cháy than để sản xuất điện, khoảng 20% chất vô cơ không cháy và cả lượng than chưa cháy hết bị dính vón thành các hạt lớn và rơi xuống đáy lò gọi là xỉ than hay tro đáy. 80% chất vô cơ không cháy còn lại sẽ bay theo khói lò thoát ra ngoài thành tro bay. Tro bay xỉ than thường được thu hồi bằng hệ thống lọc bụi tĩnh điện.

Theo báo cáo của Bộ Công thương, tro, xỉ, thạch cao hiện nay chủ yếu phát sinh từ các nhà máy nhiệt điện than. Các nhà máy này tiêu thụ khoảng 47,8 triệu tấn than/năm với lượng tro xỉ, thạch cao thải ra hàng năm hơn 16,4 triệu tấn/năm. Dự kiến tới năm 2020 sẽ có thêm nhiều dự án nhiệt điện than được đưa vào hoạt động, tiêu thụ khoảng 60 triệu tấn than/năm và phát sinh khoảng 20,5 triệu tấn tro xỉ, thạch cao.

Với thành phần hạt có trọng lượng nhẹ, kích thước hạt rất nhỏ (tương đương 1/3 hạt xi măng), tro xỉ có thể bay tự do trong không khí, phát tán khắp nơi. Đây là nỗi lo sợ của cư dân gần nhà máy nhiệt điện và xung quanh nơi chôn lấp tro bay. Không chỉ phát tán trong không khí, chỉ cần có mạch nước ngầm nhỏ cũng có thể đem tro đi khắp mọi ngõ ngách trong lòng đất, với các thành phần của tro bao gồm những ô xít kim loại nặng như SiO2, Al2O3, Fe2O3, CaO, NaO, TiO2,... làm ô nhiễm nguồn nước, gây ra nhiều căn bệnh nguy hiểm.

Tuy nhiên, loại chất thải này lại có thể tái sử dụng làm nguyên liệu sản xuất ximăng, bêtông và nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng. Ngoài ra, tro, xỉ, thạch cao còn được sử dụng để làm chất liên kết, gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tấm trần, tường thạch cao, gốm sứ..

Công nghệ vượt trội

Ông Trần Trung Nghĩa – Chủ tịch HĐTV Công ty TNHH sản xuất Trung Hậu - cho biết, nhóm nghiên cứu của Công ty đã nghiên cứu và áp dụng công nghệ geopolymer bán khô, với đầu vào là tro bay hoặc tro xỉ của nhà máy nhiệt điện than. Sau khi được pha trộn với một loại phụ gia sẽ tạo ra những hạt với kích cỡ theo mong muốn. 

“Chỉ hơn 4 phút một chu trình, công nghệ này cho ra sản phẩm đông cứng, đạt cường độ tối đa ngay sau khi sản xuất, có thể đưa vào sử dụng luôn” – ông Nghĩa nói. Theo ông Nghĩa, các công nghệ trong lĩnh vực bê tông Geopolymer tại Mỹ, Australia phải mất 4 – 8 tiếng để đông cứng và đạt cường độ.

Theo ông Nghĩa, công nghệ geopolymer bán khô đã tồn tại khá lâu vì các ưu điểm vượt trội về cường độ, khả năng chống ăn mòn,… Tuy nhiên, ứng dụng của công nghệ còn hạn chế do giá thành của các chất hoạt hóa kiềm rất cao và khả năng đông kết khá lâu. Để khắc phục những nhược điểm này, nhóm đã nghiên cứu theo hướng bán khô, tiết kiệm tối đa lượng hoá chất hoạt hoá kiềm sử dụng. Đồng thời, ứng dụng công nghệ song microwave để gia nhiệt và rút ngắn quá trình đông kết.

Các hạt sản phẩm được sản xuất từ tro bay có module như cát xây dựng đến kích cỡ như đá xây dựng, có thể được ứng dụng làm vật liệu san lấp thay thế cát, làm nền đường giao thông, san lấp lấn biển, hoàn thổ, cốt liệu nhẹ cho bêtông xây dựng. Tuỳ theo yêu cầu sử dụng, sản phẩm có thể được điều chỉnh cường độ từ 5 MPa đến trên 50 MPa, khi được kết hợp với xỉ mangan hoặc xỉ thép, cường độ có thể đạt trên 100 MPa. 

Sản phẩm đã được kiểm tra tại Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn – Đo lường – Chất lượng 3 theo TCVN 7570 cho kết quả nằm trong vùng cốt liệu vô hại, có thể được sử dụng làm vật liệu san lấp.

Theo ông Nghĩa, với công suất tiêu thụ lớn, mỗi dây chuyền sử dụng công nghệ nói trên có thể tạo ra 2.000 tấn vật liệu san lấp mỗi ngày, đáp ứng nhu cầu ngày một tăng mạnh về vật liệu san lấp. Đồng thời, giải quyết được lượng tro xỉ từ nhà máy nhiệt điện đang ngày càng tăng. Tuy nhiên, do là sản phẩm mới nên nhóm nghiên cứu cần sự hỗ trợ từ phía các địa phương có nhà máy nhiệt điện ưu tiên sử dụng loại vật liệu san lấp này để giải quyết vấn đề đầu ra và vận chuyển do sản phẩm được tiêu thụ tại chỗ.

Ông Nghĩa cho biết thêm, hiện nay Công ty có trên 10 đối tác trong và ngoài nước muốn đầu tư máy móc theo công nghệ này để sản xuất cốt liệu san lấp tiêu thụ tại thị trường Việt Nam. Trong đó, có một số công ty nước ngoài muốn mua lại công nghệ này để ứng dụng và phát triển thêm.

khoahocphattrien.vn