Nghiên cứu xử lý tro xỉ nhiệt điện sử dụng chất kết dính vô cơ

Trong hệ thống nguồn điện của Việt Nam, vai trò của nhiệt điện than chiếm một vị trí quan trọng. Năm 2017, tổng sản lượng điện sản xuất của các nhà máy nhiệt điện (NMNÐ) than l 67,56 tỷ kW giờ, chiếm 34,1% tổng sản lượng điện toàn quốc.

Dự kiến đến năm 2025, sản lượng của các NMNÐ than chiếm 49,3%. Tương ứng với đó, khối lượng tro, xỉ phát sinh của các NMNÐ than sẽ khoảng 20 triệu tấn vào năm 2025 và khoảng 38 triệu tấn vào năm 2030.

Trong hệ thống nguồn điện của Việt Nam, vai trò của nhiệt điện than chiếm một vị trí quan trọng. Năm 2017, tổng sản lượng điện sản xuất của các nhà máy nhiệt điện (NMNÐ) than l 67,56 tỷ kW giờ, chiếm 34,1% tổng sản lượng điện toàn quốc. Dự kiến đến năm 2025, sản lượng của các NMNÐ than chiếm 49,3%. Tương ứng với đó, khối lượng tro, xỉ phát sinh của các NMNÐ than sẽ khoảng 20 triệu tấn vào năm 2025 và khoảng 38 triệu tấn vào năm 2030.

Nếu không được tiêu thụ, lượng tro xỉ tích lũy sẽ là một con số rất đáng lo ngại. Một điều cần lưu ý nữa là công nghiệp nhiệt điện than của Việt Nam sử dụng công nghệ khác nhau và hiện đa số không phải là những công nghệ tiên tiến. Bên cạnh đó nhiệt điện than của Việt Nam sử dụng nhiều loại than khác nhau (từ các nguồn trong nước và nhập khẩu); cho nên chất lượng của tro bay và xỉ đáy lò rất khác nhau. Loại tro, xỉ có chất lượng tốt với hàm lượng than chưa cháy hết (MKN) thấp hơn 6%, hàm lượng thạch cao, canxi cacbonat và canxi oxit trong giới hạn cho phép được sử dụng làm phụ gia cho xi măng OPC, xi măng đầm lăn hay geopolyme. Loại tro, xỉ này dễ dàng được tiêu thụ hơn. Đối với loại tro, xỉ chất lượng kém có hàm lượng MKN trên 6% với các tạp chất khác cao đã không thể sử dụng được cho các mục đích nói trên. Chính vì vậy mà đề tài đã đề xuất vấn đề xử lý loại tro xỉ kém chất lượng bằng chất kết dính vô cơ không sử dụng xi măng để tạo ra một dạng vật liệu trung gian mới có tính chất như bê tông, định hướng ứng dụng trong sản xuất vật liệu không nung và làm đường giao thông. Nếu công nghệ của đề tài xử lý được đối với tro xỉ chất lượng kém thì cũng áp dụng tốt đối với tro xỉ có chất lượng cao hơn.

Nhóm nghiên cứu do Trường Đại học Khoa học Tự nhiên chủ trì cùng phối hợp với Chủ nhiệm đề tài PGS.TS Trần Hồng Côn để thực hiện đề tài “Nghiên cứu xử lý tro xỉ nhiệt điện sử dụng chất kết dính vô cơ không sử dụng xi măng thành vật liệu ứng dụng trong xây dựng, giao thông hoặc san lấp công trình” với mục tiêu xử lý hóa rắn tro xỉ chất lượng kém bằng chất kết dính vô cơ trên nền các alumosilicat tự nhiên, định hướng ứng dụng để sản xuất vật liệu không nung làm đường giao thông.

Chất kết dính vô cơ alumosilicat – kiềm cùng với các cốt liệu khi được trộn đều với nhau và ép lại thành khối; trong điều kiện khô, chất kết dính sẽ tạo thành mạng polyme vô cơ liên kết các hạt cốt liệu với nhau và tạo ra một dạng bê tông cứng chắc. Bên cạnh đó, tro xỉ nhiệt điện có chứa đến 70% là các hạt alumosilicat; nếu hoạt hóa được các hạt alumosilicat này cùng với chất kết dính vô cơ thì chúng sẽ tạo được các liên kết với nhau và tạo ra khối bê tông bền vững hơn. Trên cơ sở của lý thuyết này, đề tài đã tiến hành thử nghiệm tạo ra loại vật liệu mới và đánh giá tính chất cũng như chất lượng của loại vật liệu này nhằm ứng dụng trong sản xuất vật liệu không nung và làm đường giao thông.

Do quá trình hóa rắn của vật liệu mới khác với quá trình hóa rắn của bê tông xi măng OPC, loại vật liệu này được tạm gọi là bê tông polyme vô cơ để phân biệt với bê tông xi măng OPC.

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã thu được những kết quả như sau:

Đề tài đã hoàn thành tất cả các nội dung nghiên cứu và thử nghiệm. Đã hoàn thiện và nghiệm thu tất cả 15 báo cáo chuyên đề; hoàn thành đầy đủ và có sản phẩm vượt mức so với các sản phẩm dạng I, II và III như đã đăng ký trong thuyết minh đề tài đã được phê duyệt.

Đề tài đã nghiên cứu chế tạo và thử nghiệm thành công 18 công thức chất kết dính đóng rắn tro xỉ nhiệt điện chứa hàm lượng than cao (đến 20%), tro bay chứa thạch cao và canxi cacbonat, tro xỉ nhiễm mặn. Trong đó 10 công thức có tính khả thi về công nghệ bao gồm:

1) Chất kết dính cao lanh – Kiềm vôi

2) Chất kết dính cao lanh – Kiềm NaOH

3) Chất kết dính cao lanh – Kiềm NaOH – Natri silicat

4) Chất kết dính cao lanh – KiềmNaOH – Kiềm vôi

5) Chất kết dính fenspat – Kiềm vôi

6) Chất kết dính fenspat – Kiềm NaOH

7) Chất kết dính fenspat – Kiềm NaOH – Natri silicat

8) Chất kết dính cao lanh – Fenspat – Kiềm NaOH

9) Chất kết dính cao lanh – Fenspat – Kiềm NaOH – Kiềm vôi

10) Chất kết dính cao lanh – Kiềm NaOH – Kiềm vôi – Dịch đen

Có thể tìm đọc báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 17004/2019) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.