Việc sử dụng tro bã mía để sản xuất gạch không nung không chỉ giảm thiểu lượng chất thải, mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị thương mại cao.. Nghiên cứu về đặc tính của tro bã mía để
TỔNG QUAN VỀ TRO BÃ MÍA VÀ VẬT LIỆU THAY THẾ GẠCH TRUYỀN THỐNG
Tình hình sản xuất mía ở Việt Nam
Vào đầu những năm 80, diện tích mía của cả nước tăng đạt 162.000 ha vào năm 1984 Sau đó diện tích mía giảm dần, chủ yếu là do giá đường thế giới giảm mạnh, đường nhập khấu nhiều và thậm chí có lúc vượt quá nhu cầu tiêu dùng trong nước, làm giá đường và giá mía trong nước giảm mạnh Vì vậy, nhiều nông dân đã giảm diện tích trồng mía Tốc độ tăng diện tích mía bình quân trong 10 năm 1980-
1990 là 1,77%/năm Đầu thập niên 90, sản xuất mía đã được phục hồi dần và có tốc độ phát triển khá hơn giai đoạn trước, những năm 1990-1994 đạt tốc độ tăng diện tích bình quân hàng năm là 6,23% Năm 1994, cả nước có 166,6 nghìn ha, tập trung chủ yếu ở các vùng như: đồng băng Sông Cửu Long, Duyên hải miền Trung, khu 4 cũ và Đông Nam Bộ
Trước năm 1994, bộ giống mía trồng ở nước ta hầu hết là giống mía cũ, đã thoái hóa, năng suất thấp Trong giai đoạn 1980-1990, năng suất mía bình quân cả nước chưa bao giờ vượt quá mức 40 tấn/ha, tốc độ tăng năng suất thấp, ở mức 0,4%
Từ năm 1990 đến 1994, năng suất mía trung bình của cả nước cải thiện đáng kể, tăng từ 41,3 tấn/ha lên 45,1 tấn/ha với tốc độ tăng là 2,3% Tuy nhiên ở những vùng đất xấu, năng suất mía cây vẫn chỉ đạt là 30-32 tấn/ha Do kĩ thuật canh tác lạc hậu, trình độ thâm canh thấp, chất lượng mía kém, trữ đường thấp (dưới 9 CCS)
Trong giai đoạn 1980-1990, sản lượng mía của cả nước tăng thấp, bình quân 2,18%/năm Sau đó sản lượng mía tăng nhanh hơn trong những năm từ 1990-1994, bình quân 8,71%/năm, chủ yếu nhờ tăng diện tích hơn năng suất Năm 1994, sản lượng mía cả nước đạt 7,5 triệu tấn
1.1.2 Giai đoạn từ năm 1995 đến nay
Trong 5 năm thực hiện Chương trình 1 triệu tấn đường, diện tích và năng suất mía trên cả nước đã có tốc độ tăng vọt Nếu như năm 1994, cả nước chỉ có xấp xỉ
170 nghìn ha thì đến niên vụ mía năm 1999/2000, diện tích mía của cả nước lên tới 344,2 nghìn ha, tăng bình quan 15,2%/năm Năng suất mía bình quân cả nước đạt 51,6 tấn/ha vào năm cuối cùng của Chương trình mía đương, tăng đáng kể với mức xấp xỉ 45 tấn/ha của năm 1994
Nhờ tăng trưởng nhanh cả về năng suất và diện tích, sản lượng mía cây tăng đột biến đạt 17,8 triệu tấn vào niên vụ 1999/2000, gấp 2,4 lần sản lượng cao nhất trước khi có chương trình mía đượng Tốc độ tăng sản lượng bình quân đạt 18,8
%/năm, thấp hơn đôi chút so với bông (19,7%/năm), nhưng cao hơn nhiều so với lạc (1,6 %) và đậu tương (3,1%) So với các cây công nghiệp lâu năm, tốc độ tăng sản lượng mía cây cũng chỉ thấp hơn so với cà phê (22%), nhưng cao hơn nhiếu so với cây cao su (10,8%) và chè (9%)
Tuy nhiên, sự tăng trưởng này là không bền vững Trong ba niên vụ mía sau khi kết thúc Chương trình mía đương, diện tích trồng mía giảm xuồng 300 nghìn ha trong năm 2000/2001, tiếp tục giảm xuông 291 nghìn ha trong niên vụ 2001/2002 và chỉ tăng đôi chút lên 315 nghìn ha trong vụ 2002/03 Năng suất mía cây cũng có xu hướng chững lại trong 3 niên vụ vừa qua, chỉ đạt 49,8 tấn/ha vào năm 2000, 49,2 tần/ha trong năm 2001 và 49,8 tấn/ha trong niên vụ 2004/2005 Trong trong các vùng nguyên liệu được quy hoạch và chăm sóc tốt hơn của các nhà máy chế biến đương, năng suất mía bình quân vẫn còn rất thấp Niên vụ 2002/2003, năng suất mía trong vùng quy hoạch của Công ty mía đường Lam Sơn đạt mức cao nhất cả nước là
60 tấn/ha Phần lớn vùng mía quy họch của các nhà máy đường như Bình Thuận, Trị An, Quảng Nam, Quảng Bình có năng suất mía bằng và mía 40 tấn/ha
Do diện tích trồng mía giảm và năng suất mía có dấu hiệu chững lại, tổng sản lượng mía cây của cả nước đã giảm mạnh xuống xấp xỉ 15 triệu tấn năm 2000/2001, còn 14,3 triệu tấn niên vụ 2003/2004 và tăng lên 15,7 triệu tấn trong niên vụ 2004/2005
Năm 2006, diện tích mía của cả nước ước đạt 266 nghìn ha, năng suất đạt 55,3 tấn/ha, sản lượng khoảng 14,7 triệu tấn So với năm 2001, diện tích chỉ bằng 88%, sản lượng đạt khoảng 98%, năng suất tăng 11% Diện tích và sản lượng đạt cao nhất năm 2002 với 320 nghìn ha và trên 17 triệu tấn, đạt thấp nhất năm 2001 với 291 tấn và trên 14,3 triệu tấn mía Năng suất năm 2005 cao nhất với 55,3 tấn/ha và năm thấp nhất 2001 là 49,2 tấn/ha So với 1 số nước trong khu vực như Thái Lan, Philippin, Indonexia thì năng suất mía của Việt Nam kém từ 8-18 tấn/ha, còn so với Úc, Braxin thì năng suất mía của Việt Nam chỉ bằng 60-65%
1.1.3 Đặc điểm nông nghiệp cây mía ở Việt Nam
(Nguồn: https://thegioilamvuon.vn/khai-quat-ve-1-so-dac-diem-cay-mia-
13996.html) Hình 1.1 Cây mía được trồng ở Việt Nam
Trong nền nông nghiệp Việt Nam, có rất nhiều giống cây công nghiệp mang lại giá trị kinh tế cao và được nhiều khu vực trên thế giới ưa chuộng, trong đó nổi bật phải nhắc đến cây mía Nhiều giống mía Việt Nam được kiểm nghiệm và đưa vào sản xuất khắp thế giới, tạo nguồn lợi nhuận không nhỏ cho bà con vùng địa phương Theo thống kê vụ mía vào năm 2018 – 2019, diện tích trồng mía của nước ta đạt ngưỡng 274.000, tăng 6000 so với năm ngoái Mía được sản xuất để làm đường phục vụ cho tiêu dùng trong và ngoài nước, bên cạnh đó đây là nguồn nguyên liệu quan trọng của ngành công nghiệp nhẹ và sản xuất bánh kẹo
1.1.4 Giới thiệu chung về cây mía
Mía đối với người dân Việt Nam không còn xa lạ gì từ xưa cho đến nay, thời xưa dân ta hay có thói quen trồng mía ở sau vườn, với bản chất dễ trồng, không kén đất thì không cần căm sóc quá nhiều, cứ hằng năm đến vụ ta lại có mía để ăn Nếu như thời xưa, sản xuất công nghiệp như phát triển, người dân chỉ trồng cây mía để ăn hoặc đem ra chợ bán Tuy nhiên vào thời đại công nghiệp hóa, người ta thấy được giá trị tiềm tàng của cây mía có ý nghĩa to lớn đối với ngành công nghiệp đường Nhiều nhà xưởng thu mua cây mía của người dân nhiều hơn nhằm sản xuất và phân phối ra thị trường rộng lớn, vừa thúc đẩy công nghiệp, nông nghiệp phát triển song song còn giúp người dân có nguồn thu nhập trang trải cuộc sống, xóa đói giảm nghèo Ngoài tác dụng chính là dùng mía để lấy đường, các phần khác của cây mía còn có thêm công dụng như:
Tổng quan về để tài nghiên cứu
Khi tìm kiếm sự phát triển bền vững, các phương pháp tiếp cận mới xuất hiện trong ngành hóa chất, với khái niệm hóa học xanh, thúc đẩy kinh tế và vật liệu thân thiện với môi trường Trong số đó, có những công ty tập trung vào việc sản xuất các đầu vào hiệu quả hơn và giá thành rẻ hơn Bằng cách này, góp phần giảm tác động môi trường của chuỗi sản xuất với hệ sinh thái công nghiệp, bao gồm việc tích hợp các nguyên tắc khoa học, kỹ thuật và sinh thái trong các hệ thống công nghiệp để việc tạo ra sản phẩm và dịch vụ được cung cấp giảm thiểu tác động môi trường và tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên, năng lượng và vốn (VARGAS và cộng sự,
Mía được trồng ở khoảng 110 quốc gia, trong đó Brazil là nhà sản xuất lớn nhất thế giới, tiếp theo là Ấn Độ, Trung Quốc và Thái Lan Người ta ước tính rằng ở Brazil, sản lượng vượt quá 600 triệu tấn / năm (FARIA; HOLANDA, 2013) Sản lượng mía hàng năm của Brazil đóng góp khoảng 43,8 tỷ USD vào tổng sản phẩm quốc nội Khoảng 80% điện sinh khối của Brazil được tạo ra từ bã mía Tuy nhiên, quá trình tạo ra năng lượng từ bã mía dẫn đến một sản phẩm phụ là tro bã mía cần được xử lý (ANDREÃO et al., 2019)
Sản xuất mía là một trong những hoạt động nông nghiệp chính ở Brazil, và một trong những sản phẩm phụ được tạo ra trong các nhà máy sản xuất đường và ethanol là cát tro bã mía (SBAS) (ALMEIDA et al., 2015) Như các tác giả Faria và Holanda (2013) bổ sung, bã mía này thường được tái sử dụng trong chính ngành công nghiệp như một nguồn nhiên liệu trong nồi hơi, trong đồng phát năng lượng và kết quả là một lượng tro khổng lồ được tạo ra trên khắp thế giới Khoảng 2,5% khối lượng từ cây mía được chuyển thành tro, trong đó phần lớn được tái sử dụng dưới dạng phân bón
Bã mía thu được trong quá trình chế biến có nhiệt trị tốt và được sử dụng để sản xuất năng lượng bổ sung Tuy nhiên, tro được tạo ra trong quá trình này phải được đổ vào bãi chôn lấp (CHOPPERLA và cộng sự, 2019), điều này thường không xảy ra
Tro, được loại bỏ khỏi nồi hơi, thường được lưu trữ ngoài trời khi không được sử dụng làm nguồn nguyên liệu thô trong các quy trình khác, chờ đợi trong thời gian không xác định cho đến khi nó đến đích, thường là cây trồng dưới dạng phân bón (ALMEIDA et al., 2015), dưới dạng hỗn hợp của vinasse (phần còn lại của quá trình chưng cất) và tro bã mía, có thể làm thay đổi các đặc tính vật lý và hóa học của đất (FARIA; HOLANDA, 2013)
Việc sử dụng chất thải công nghiệp và nông nghiệp một cách có kiểm soát, chẳng hạn như tro từ bã mía, là trọng tâm của nghiên cứu gần đây do các vấn đề kinh tế, môi trường và kỹ thuật (MOHAN; NARAYANASAMY; CHANDRASEKAR, 2018), bởi vì sản phẩm phụ này gây hại cho môi trường khi được xử lý một cách bất thường, chẳng hạn như làm ô nhiễm đất và nguồn nước (IMRAN et al., 2016)
Như vậy, việc sử dụng chất thải công nghiệp có kiểm soát về mặt kỹ thuật để thay thế các nguồn tài nguyên thiên nhiên nhằm sản xuất các sản phẩm mới có chất lượng tương đương có đóng góp lớn về kinh tế và bền vững (DAL MOLIN FILHO và cộng sự, 2019) Do đó, các nghiên cứu đánh giá khả năng tái sử dụng tro rất hứa hẹn, vì vật liệu này sẽ có một đích đến chính xác và có lợi hơn
Ngoài việc góp phần bảo tồn môi trường, bằng cách giảm xử lý chất thải và khai thác tài nguyên thiên nhiên, nó còn giúp giảm thiểu chi phí với điểm đến cuối cùng và quản lý chất thải, cũng như đạt được lợi ích kinh tế nhờ sản xuất vật liệu với chi phí giảm (BRAGAGNOLO và cộng sự, 2018)
Các nghiên cứu của Joshaghani, Ramezanianpour và Rostami (2016) cho thấy các phần của tro xỉ có thể được sử dụng để thay thế xi măng Portland Việc sử dụng hợp lý tro bã mía trong vữa xi măng có thể mang lại giải pháp lý tưởng cho các vấn đề môi trường (REZA, 2019)
Hai tác giả Schettino và Holanda (2015a) trình bày việc sử dụng tro mía trong công nghiệp gốm sứ Sản xuất gạch sử dụng chất thải mang lại hiệu suất tốt hơn và chi phí sản xuất thấp, dẫn đến xây dựng bền vững hơn (SANTHOSH; JAGAN; PRIYANGA, 2018) Mặt khác, Ferreira, Fageriae và Didonet (2012) đánh giá việc sử dụng nó trong xử lý đất Bài báo của Hasan et al (2016) đã công bố việc sử dụng tro trong mặt đường bê tông nhựa
Một số bài báo đã chứng minh tính khả thi của việc chèn vào các công trình cơ sở hạ tầng, chẳng hạn như trong việc sử dụng vật liệu làm nền, gia cố để xây dựng đường và sản xuất hỗn hợp bê tông nhựa (BRAGAGNOLO et al., 2018) Những cân nhắc được chỉ ra trong tài liệu có thể đóng vai trò là điểm khởi đầu cho sự phát triển của các nghiên cứu cụ thể mới về khả năng sử dụng tro từ bã mía một cách hiệu quả và hiệu quả, do đó làm giảm việc xử lý chất thải này ra môi trường.
Vật liệu thay thế trong công thức bê tông xi măng Portland
Tro từ bã mía có triển vọng thay thế một phần xi măng Portland, cho thấy loại vật liệu này có thể có hoạt tính pozzolanic Trong một số nghiên cứu, người ta đã quan sát thấy ảnh hưởng của các phương pháp xử lý tro bã mía khác nhau đến tính chất puzolan (BAHURUDEEN; SANTHANAM, 2015)
Một số nghiên cứu đã đánh giá việc thay thế xi măng Portland bằng tro bã mía với tỷ lệ từ 10 đến 30%, cùng với tro trấu Độ bền của hỗn hợp tăng 5% sau 90 ngày so với mẫu tham chiếu, nhưng khi tỷ lệ tro tăng lên 25 và 30%, cường độ nén giảm Liên quan đến điện trở suất, việc thay thế 20% xi măng Portland bằng tro bã mía thúc đẩy điện trở suất tăng 159% với thời gian xử lý 90 ngày (JOSHAGHANI; MOEINI, 2018)
Một nghiên cứu được thực hiện vào năm 2018 đã điều tra tiềm năng của tro mía để làm hỗn hợp bê tông Phân tích kinh tế cho thấy rằng việc kết hợp sản phẩm phụ này có thể giảm hơn 40% tổng chi phí cho 1 m 3 bê tông so với bê tông thông thường (SINGH và cộng sự, 2018)
Một nghiên cứu khác đã đánh giá việc thay thế cốt liệu mịn bằng các chất thay thế tro từ 5 đến 20%, cho thấy kết quả rất giống với xi măng nguyên chất Nó cho thấy rằng hiệu suất tốt nhất của dấu vết là với 20% tro từ bã mía so với bê tông tham chiếu (FERNANDES và cộng sự, 2015)
Một nghiên cứu khác điều tra khả năng sử dụng kết hợp chất thải nông nghiệp và công nghiệp trong quá trình phát triển bê tông Các đặc tính của bê tông tự đầm làm từ xi măng trộn với tro từ bã mía và xi măng Portland thông thường đã được khảo sát trong chương trình thực nghiệm Kết quả của các thử nghiệm chỉ ra rằng việc thay thế bã mía trong hỗn hợp dẫn đến tính lỏng kém hơn và tăng hàm lượng sunfat (LE; SHEEN; LAM, 2018) Một số kết quả chỉ ra rằng 10% hỗn hợp tro bã mía với xi măng là tỷ lệ lý tưởng để thu được bê tông tự đầm hiệu quả và sinh thái hơn (KHATUN; SINGH; SHARMA, 2018)
Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng tro bã mía thay thế xi măng theo tỷ lệ 5, 10,
15, 20 và 25% khối lượng trên bê tông thông thường, nhẹ và bê tông tự lèn Các tính chất cơ học, chẳng hạn như độ bền nén, độ bền kéo, độ bền va đập, khả năng làm việc, độ hút nước và tốc độ xung siêu âm đã được thực hiện trên các mẫu Kết quả cho thấy sự cải thiện về cường độ và khả năng chống va đập ở trọng lượng nhẹ, cũng như độ bền và chất lượng của xi măng thay thế khối lượng ở mức 5% Các thử nghiệm được thực hiện trên bê tông tươi và cứng
Việc thay thế một phần xi măng nhẹ cho tro đã cải thiện hiệu suất của bê tông nhẹ, hơn hẳn các loại bê tông nhẹ khác Với việc bổ sung 5% tro bã mía, đặc tính cường độ của xi măng nhẹ được cải thiện Nhu cầu về nước tăng theo cùng một tỷ lệ tro được thêm vào, do hàm lượng carbon và sự bất thường về độ xốp của tro Khi thay thế 5% xi măng cho tro xỉ, độ bền và tác động cũng tăng lên Các thử nghiệm cho thấy tỷ lệ thay thế xi măng tối ưu là 5% so với trọng lượng bình thường (ZAREEI; AMERI; BAHRAMI, 2018)
Kết quả thu được khi thay thế một phần xi măng Portland trong bê tông theo tỷ lệ 0, 10, 15 và 20% theo khối lượng cũng cho thấy cường độ của bê tông tăng lên khi thay thế 15% xi măng bằng tro mía đường bã mía (SIREESHA; RAO; RAO,
Thay thế gạch đỏ thuyền thống
Việc sử dụng tro bã mía trong sản xuất gạch, chứa tới 2,5% trọng lượng tro là chất thay thế một phần cho thạch anh Các kết quả thử nghiệm, về độ bền, độ uốn, mật độ biểu kiến, độ co rút tuyến tính và độ hấp thụ nước, cho thấy tro có tiềm năng ứng dụng công nghiệp rất lớn (SCHETTINO; HOLANDA, 2015a)
Một nghiên cứu được phát triển vào năm 2017 đã báo cáo rằng độ dẫn nhiệt của gạch là một thông số quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến sự mất nhiệt của các tòa nhà và do đó, làm tăng mức tiêu thụ năng lượng Gạch đất sét nung nhiệt hóa được phát triển, sử dụng phế phụ phẩm nông nghiệp (tro bã mía, tro trấu) ở quy mô công nghiệp Người ta quan sát thấy rằng gạch nhẹ hơn có thể được sản xuất từ phụ phẩm nông nghiệp, giúp giảm chi phí và trọng lượng tổng thể của kết cấu (KAZMI et al., 2018)
Faria và Holanda (2013) đã nghiên cứu thay thế tới 20% khối lượng đất sét tự nhiên cho tro mía Kết quả về khả năng hấp thụ nước chỉ cho thấy một sự thay đổi nhỏ (22,76–27,40%) Ở 1.100ºC, khả năng hấp thụ nước giảm đáng kể (14,45– 19,50%), gây ra bởi sự đóng lại một phần các lỗ rỗng Để bổ sung 20% tro bã mía, nhiệt độ lý tưởng là 1.100ºC Để đốt không tạo tro, nhiệt độ lý tưởng là từ 700 đến 1.100ºC Đối với việc thay thế tro đến 60% đất sét tự nhiên trong quá trình sản xuất ngói, các thử nghiệm công nghệ cho thấy ở nhiệt độ lên đến 1.000ºC, tro từ bã mía ít ảnh hưởng đến tính chất của đất sét, còn sau 1.200ºC thì tro dữ liệu nhiễu xạ tia X và phân tích nhiệt cho thấy tro trải qua quá trình thiêu kết và hình thành các pha mới Việc bổ sung 60% tro từ bã mía cho thấy ít khả năng chống uốn; mặt khác, việc thay thế tro ở mức 20% có kết quả rất tốt, nằm trong các biện pháp tiêu chuẩn có thể chấp nhận được (SOUZA et al., 2011) Độ bền uốn giảm dần khi bổ sung phụ phẩm tro bã mía, kết quả này có thể liên quan đến độ xốp của miếng Tỷ trọng biểu kiến về cơ bản không thay đổi sau khi bổ sung phụ phẩm tro bã mía Việc kết hợp một lượng lớn các sản phẩm phụ từ tro có xu hướng làm giảm tốc độ đông đặc của gạch gốm sứ Với việc bổ sung mía tro bã mía có sự thay đổi về độ xốp, trong đó tỷ lệ phần trăm cho phép được tìm thấy khi thay thế 5% trọng lượng khối lượng Kết quả cho thấy rằng việc thay thế khối lượng gốm cho tro mía với tỷ lệ 2,5% trọng lượng có thể được sử dụng thay thế một phần cho đồ sứ bằng đá, duy trì các đặc tính kỹ thuật tuyệt vời Độ bền uốn giảm dần khi bổ sung tro bã mía, kết quả có thể liên quan đến độ xốp của miếng Việc kết hợp một lượng lớn các sản phẩm phụ từ tro có xu hướng làm giảm tốc độ đông đặc của gạch gốm sứ (SCHETTINO; HOLANDA, 2015b)
Một nghiên cứu khác cũng đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung tro từ bã mía đối với hiệu suất của gốm sứ đỏ Hai phương pháp đã được đánh giá: thiêu kết thông thường trong lò điện và thiêu kết vi sóng Kết quả chỉ ra rằng quá trình thiêu kết vi sóng, khi so sánh với quá trình thiêu kết trong lò điện, đã thúc đẩy sự gia tăng cường độ nén và giảm lượng nước hấp phụ đối với các khối gốm, có thể là do sự tinh chỉnh cấu trúc vi mô Việc bổ sung tro từ bã mía dẫn đến giảm mật độ mẫu, đặc biệt là những mẫu được tổng hợp (LYRA et al 2019).
Xử lý và cải tạo ổn định đất từ tro bã mía
Một thách thức lớn đối với các nhà thầu làm đường, đó là việc sản xuất các con đường trải nhựa, phụ thuộc vào đất trương nở Đất trương nở trải qua những thay đổi về thể tích, tùy thuộc vào độ ẩm và trọng lượng của khối lượng di chuyển trên đất hoặc đường Các kỹ sư đang tìm kiếm một giải pháp thỏa đáng, chi phí thấp cho tro từ bã mía để giải quyết vấn đề này Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, tỷ lệ tro và vôi ngậm nước lên đến 25% khối lượng khô của đất đã được sử dụng Một số thử nghiệm được phát triển cho thấy thời gian bảo dưỡng càng lâu thì kết quả thu được càng tốt (HASAN và cộng sự, 2016)
Kết quả rất khả quan thu được liên quan đến việc sử dụng tro bã mía trong việc xây dựng đường trải nhựa Nghiên cứu đánh giá việc sử dụng tro trộn xi măng thay thế vôi ngậm nước theo tỷ lệ 3, 6 và 9% với hàm lượng hỗn hợp tốt nhất được tìm thấy trong ứng dụng là 9%, thời gian bảo dưỡng 40 ngày (KHAN; KAMAL ; HAROON, 2015)
Ngoài ra, với việc bổ sung 9% xi măng vào tro từ bã mía, khả năng chống nén và mật độ khô tối đa tăng gấp đôi sau 40 ngày bảo dưỡng Tro từ bã mía cho kết quả rất khả quan về bảo vệ môi trường, quản lý chất thải phù hợp và tiết kiệm nguyên liệu Nói tóm lại, việc sử dụng tro mía là một giải pháp thay thế tuyệt vời trong việc ứng dụng làm đường (KHAN; KAMAL; HAROON, 2015)
Các thử nghiệm cho thấy tỷ lệ phần trăm của tro ứng dụng khác nhau, tùy theo ứng dụng và kết quả mong muốn cho từng ứng dụng, khá khả quan và hợp tác với môi trường, đồng thời giảm nguồn tài chính (MALATHY và cộng sự, 2018)
Việc sử dụng tro bã mía cũng được đánh giá trong ổn định than bùn Các nghiên cứu cho thấy rằng việc thay thế một phần than bùn ổn định ở mức 20% tro từ khối lượng bã mía đã cho kết quả rất khả quan Áp lực tiền cố kết tăng theo thời gian bảo dưỡng Nói tóm lại, kết quả khá quan trọng và các ứng dụng có thể được cải thiện (ABU TALIB; YASUFUKU; ISHIKURA, 2015)
Một nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá ảnh hưởng của việc bổ sung tro bã mía đến sự phát triển độ bền của đất tơi xốp được ổn định bằng vôi Kết quả cho thấy rằng việc bổ sung bã mía làm tăng sức đề kháng tức thời, sớm và muộn của đất ổn định (JAMES; PANDIAN, 2018)
Các nghiên cứu khác cũng đã được thực hiện với hỗn hợp các loại tro khác nhau như tro trấu, tro phân chuồng, tro bã mía Các hỗn hợp được sử dụng theo tỷ lệ phần trăm trọng lượng từ 0 đến 12,5% trong đất Đối với mỗi loại ứng dụng đất, cũng như các biến của nó, chẳng hạn như tính chất vi mô và nhiệt độ, cần thu thập thông tin, cả các biến của đất và mục đích mong muốn, để có thể áp dụng tro bã mía và các loại khác vật liệu hữu cơ để ổn định đất (JUN, 2011) Đất sét khô, tự nhiên, sau khi ổn định, tăng độ ẩm tự nhiên Kết quả cho thấy hàm lượng tối ưu của chất thay thế, tính theo khối lượng, của tro là 7,5% với sự cải thiện đáng kể về độ ẩm và thể tích tự nhiên (JUN, 2011)
Trong trường hợp sử dụng nó để xử lý đất, người ta biết rằng tùy thuộc vào nguồn tro, nó có thể cung cấp chất dinh dưỡng cho việc trồng cây hàng năm Ở Brazil, xét thấy có một diện tích lớn oxisol, không may là có ít màu mỡ và nhiều axit, sản phẩm phụ như vậy có thể được sử dụng để xử lý và bón phân cho những khu vực này Bón phân tro làm tăng tình trạng dinh dưỡng của đất đến mức vừa đủ, đảm bảo điều kiện dinh dưỡng đầy đủ cho sự phát triển và năng suất của hầu hết các loại cây trồng Tro có hiệu quả trong việc giảm độ chua và cải thiện độ phì nhiêu của đất (FERREIRA; FAGERIAE; DIDONET, 2012) Được biết, tro bã mía còn được sử dụng để bón phân sinh học cho đất mà không cần quy trình Điều này cho thấy sự cần thiết phải phát triển các nghiên cứu và tạo ra các phương pháp sử dụng các sản phẩm phụ này, tập trung vào việc quản lý và ứng dụng chính xác trong đất mà không gây hại cho môi trường (XAVIER et al., 2019)
Các nghiên cứu khác được thực hiện bởi Lima (2011) đã đánh giá sự sẵn có của Phốt pho (P) đối với đất được xử lý bằng vật liệu hữu cơ giàu silic để trồng mía Năm hợp chất đã được nghiên cứu, trong đó có bã mía và tro bã mía Kết quả cho thấy làm giảm khả năng cố định phốt pho (P) của đất nhưng góp phần vào việc cây mía hấp thụ nguyên tố này Các hợp chất chứa tro bã mía không góp phần làm tăng hàm lượng Si có sẵn trong đất.
Vật liệu hấp phụ
Một nghiên cứu được thực hiện vào năm 2019 cho thấy các hạt nano silicon dioxide (SiO2) được tổng hợp thông qua sol-gel sử dụng tro bã mía làm nguồn silica Kết quả cho thấy rằng tổng hợp này là một nghiên cứu khả thi phương pháp thay thế để thu được silica xerogel (vật liệu hấp phụ) sử dụng tro có hàm lượng tạp chất cao (FALK và cộng sự, 2019)
Than hoạt tính chiết xuất từ tro từ bã mía ở nhiệt độ 900ºC đã được thử nghiệm trong việc hấp phụ chì (Pb2+) Trong quá trình này, nhiệt độ gia nhiệt là 10ºC/phút, với thời gian lưu trú là ba giờ Thí nghiệm hấp phụ chì sử dụng tro bã mía phụ thuộc vào pH và liều lượng Các thử nghiệm cho thấy hiệu quả tối đa của Pb2+ là 87,3% (SALIHI et al., 2016a)
Than hoạt tính, không nung và than hoạt tính sinh hơi có những đặc tính riêng so với than thương phẩm Nghiên cứu được thực hiện trên hai sản phẩm phụ của nhà máy chưng cất, đó là melanoidin và carbon không cháy, cả hai đều được chiết xuất trong quá trình chưng cất Theo các nghiên cứu, hai loại cacbon này phù hợp để hấp thụ melanoidin với việc bổ sung 25% pyridine (KAUSHIK et al., 2017)
Kết quả sử dụng tro bã mía làm chất hấp phụ rất khả quan, vì hiệu quả loại bỏ tối ưu đạt được ở pH 6,0 Thời gian cân bằng lý tưởng cần thiết cho sự hấp phụ kẽm được tìm thấy trong 180 phút Cho rằng liều lượng tro tăng lên, số lượng các vị trí hoạt động để hấp phụ các ion kẽm cũng tăng lên Kết quả cho thấy hiệu quả tuyệt vời trong việc loại bỏ kẽm, với tỷ lệ 89,7% thu được với liều lượng 10 g/L tro từ bã mía Tro đã được chứng minh là hữu ích như một chất hấp phụ để loại bỏ các ion kim loại khỏi dung dịch nước (SALIHI và cộng sự, 2016b)
Sự hấp phụ melanoidin trên cả hai loại cacbon (than hoạt tính từ tro bã mía và than hoạt tính thương mại) Cả hai nguyên tử cacbon đều thích hợp cho việc hấp phụ melanoidin, sau đó được giải hấp bằng dung dịch pyridin 25% Sản lượng melanoidin thu được từ tro mía giống như sản lượng thu được từ than hoạt tính thương mại Do đó, tro phế thải từ các nhà máy mía đường có thể là nguyên liệu thay thế để sản xuất than hoạt tính với các tính chất tương tự như than hoạt tính thương mại (KAUSHIK và cộng sự, 2017).
Tóm tắt chương 1
Việc xử lý tro từ bã mía là một vấn đề đang được quan tâm trên thế giới, vì ngoài các vấn đề khác, nó có thể gây ra ô nhiễm đất và nước Do đó, các tác giả đang cố gắng tìm ra một cách hiệu quả và hợp pháp để loại bỏ sản phẩm phụ này
Một số ứng dụng có thể được xem xét để xử lý chính xác sản phẩm phụ này, trong số những ứng dụng được đánh giá cao và hiệu quả sử dụng của loại vật liệu này có thể kể đến việc sử dụng trong compozit xi măng pooclăng, thay thế một phần xi măng hoặc cốt liệu mịn, với mục đích tăng cường độ bền cơ học của vật liệu này Trong chương này đưa ra một số tổng quan về việc thay thế đất sét trong ngành gốm sứ từ sản phẩm tro bã mía Trong nghiên cứu này có nhiều biến số, vì sự thay thế của đất sét phụ thuộc vào một số biến số, từ nhiệt độ áp dụng đến phép đo hạt của vật liệu
Bên cạnh đó, tro bã mía có thể được sử dụng hiệu quả để ổn định đất có đặc tính trương nở hoặc điều chỉnh một số hợp chất trong đất, như làm phân bón trong trong nông nghiệp xanh
Tóm lại, việc bón tro mía không phải là một việc dễ dàng Có nhiều yếu tố cần được xem xét, chẳng hạn như khu vực, mẫu mía, thời gian đốt bã mía, kích thước hạt của tro, nhiệt độ đóng rắn, phản ứng puzzolanic với các chất khác, v.v., đòi hỏi nhà nghiên cứu phải đặc biệt chú ý ứng dụng của nó.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬT LIỆU TRO BÃ MÍA, QUY TRÌNH SẢN XUẤT GẠCH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sử dụng tro bã mía làm vật liệu gạch
Do hạn chế về nguồn tài nguyên thiên nhiên và quá trình đô thị hóa nhanh chóng, có sự thiếu hụt các vật liệu xây dựng thông thường Mặt khác, năng lượng tiêu thụ để sản xuất vật liệu xây dựng thông thường gây ô nhiễm không khí, nước và đất Tích tụ chất thải nông nghiệp không được quản lý, đặc biệt là từ các nước đang phát triển, làm gia tăng mối lo ngại về môi trường Vì vậy, việc phát triển các công nghệ mới để tái chế, chuyển hóa phế liệu thành vật liệu tái sử dụng có ý nghĩa quan trọng đối với việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của xã hội Các chất thải, bao gồm tro bã mía (SBA), chất thải nhà máy giấy tái chế, bùn nhà máy xử lý nước thải dầu mỏ, vảy phôi, bùn đỏ, tro bay, xỉ hạt lò cao, bụi công nghiệp thép và bùn thải được sử dụng để sản xuất gạch và các loại vật liệu xây dựng khác Chất kết dính gốc xi măng, tro bay–vôi–thạch cao (FaL–G) được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất các cấu kiện và vật liệu xây dựng như gạch, gạch rỗng và bê tông kết cấu Các nỗ lực cũng đã được thực hiện để kết hợp chất thải công nghiệp nông nghiệp trong sản xuất gạch; ví dụ, việc sử dụng rơm rạ, bông phế thải, tro trấu, bụi đá vôi và mùn cưa gỗ và chè phế thải Độ dẫn nhiệt được giảm bằng cách bổ sung các chất tạo lỗ rỗng (chất thải) vào gạch trước khi nung Nhu cầu bảo tồn các vật liệu xây dựng truyền thống đang đối mặt với sự cạn kiệt đã buộc các kỹ sư phải tìm kiếm các vật liệu thay thế Tái chế các chất thải như vậy bằng cách kết hợp chúng vào vật liệu xây dựng là một giải pháp thiết thực cho vấn đề ô nhiễm
Các vấn đề ô nhiễm chính mà các ngành công nghiệp chế biến quy mô nhỏ phải đối mặt là do lượng chất thải rắn và bùn phát sinh rất lớn và các cơ sở xử lý hạn chế Việc sử dụng chất thải làm vật liệu gạch là một giải pháp bền vững để quản lý chất thải rắn; nó cung cấp nguyên liệu thô thay thế và một nguồn doanh thu bổ sung Mặt khác, các nguyên liệu thô được sử dụng ở đây được chôn lấp và do đó làm tăng thêm chi phí xử lý ngày càng leo thang Phần bã mía bị đốt cháy thường được gọi là SBA Khả năng sản xuất tiềm năng của bã mía đốt là khoảng 7–8% tổng lượng bã mía được tiêu thụ Lượng khí thải CO2 từ bã mía tương đương với lượng
CO2 mà cây mía hấp thụ từ khí quyển trong giai đoạn sinh trưởng, làm cho quá trình đồng tạo khí nhà kính trở nên trung tính Do đó, những viên gạch được sản xuất bằng cách sử dụng những chất thải này có hiệu quả năng lượng do không thải ra các nguyên liệu thô chính Nội dung truyền thông hiện tại tập trung vào sự phát triển của tổ hợp SBA–bụi mỏ đá (QĐ)–gạch vôi (L) hữu ích cho sự phát triển bền vững của ngành xây dựng Nhà máy gạch tự động được sử dụng để sản xuất gạch Thành phần tối ưu của gạch đối với SBA– QD–L được xác định từ các tỷ lệ khác nhau bằng cách đánh giá các thuộc tính
Trong lò hơi, bã mía được đốt ở nhiệt độ thay đổi từ 240C đến 600C, tùy thuộc vào độ ẩm và nguồn cấp của bã mía Do đó, SBA thu được được sử dụng để sản xuất gạch xây dựng bằng cách trộn với bụi mỏ đá và vôi theo các tỷ lệ khác nhau Bụi mỏ đá nghiền được lấy từ các nhà máy nghiền địa phương
Phân tích phân bố kích thước hạt của SBA được thực hiện bằng thử nghiệm tỷ trọng kế Phân tích hóa học của SBA được thực hiện bằng máy quang phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng
Không có định nghĩa nhất quán về tiền phạt mỏ đá được sử dụng trong toàn bộ lĩnh vực khai thác đá hoặc ngành xây dựng Các cụm từ mỏ đá mịn, bụi và chất thải được sử dụng thay thế cho nhau và cũng đề cập đến các vật liệu có phạm vi kích thước hạt khác nhau Bụi mỏ đá bao gồm các vật liệu có kích thước nhỏ hơn 6 mm, được tạo ra trong quá trình nghiền đá Phân tích hóa học của bụi mỏ đá được thực hiện bằng máy quang phổ huỳnh quang tia X phân tán năng lượng Trọng lượng riêng được xác định bằng thử nghiệm tỷ trọng kế
Phân tích nguyên tố của vôi nhận được được thực hiện bằng máy quang phổ huỳnh quang tia X tán sắc năng lượng và phương pháp ướt cổ điển Huỳnh quang tia X (XRF) là phương tiện phát hiện cuối cùng bắt buộc; phương pháp này yêu cầu một mẫu đồng nhất và dạng bột Phương pháp ướt cổ điển sử dụng công cụ tinh vi để phân tích tham số cuối cùng Hầu hết các phương pháp ướt liên quan đến phép đo trọng lượng để đánh giá sự thay đổi về trọng lượng và phép đo thể tích, đánh giá sự thay đổi về thể tích Khối lượng riêng của vôi được xác định bằng phương pháp bình Le Chatelier
Các cuộc khảo sát bằng câu hỏi về các nhà máy gạch đã được thực hiện về quy trình sản xuất, vật liệu và thực hành Vì hầu hết các nhà sản xuất trong nước đang sản xuất gạch có kích thước 230 110 80 mm 3 nên kích thước tương tự đã được áp dụng để sản xuất gạch SBA–QĐ–L Nhà máy gạch thương mại hoàn toàn tự động được sử dụng để sản xuất gạch xây dựng SBA–QĐ–L Hỗn hợp bụi mỏ đá SBA và vôi với các thành phần khác nhau đã được chuẩn bị Tỷ lệ phần trăm khối lượng bụi SBA và mỏ đá trong hỗn hợp thành phần thay đổi lần lượt từ 80 đến 50 và 0 đến 30 với độ biến thiên 5% Tỷ lệ vôi được giữ không đổi đối với tất cả các chế phẩm (20% wt) Hai mươi mẫu cho mỗi chế phẩm (SBA: QD: L) đã được chuẩn bị Trong quá trình trộn mẫu, hàm lượng vôi và nước (tỷ lệ hỗn hợp nước trên khô là 0,25–0,32) được đặt trong bộ phận trộn của nhà máy tự động và trộn trong khoảng 30 giây Để có được hỗn hợp đồng nhất hơn, SBA và bụi mỏ sau đó được thêm vào vữa vôi và máy trộn được vận hành trong 2 phút Hỗn hợp mới chuẩn bị được đưa qua băng tải vào bộ phận ép Hỗn hợp được ép vào khuôn cho đến khi áp suất điều chỉnh đạt tới 20 MPa trong máy đo áp suất Sau khi ép, gạch được lấy ra khỏi khuôn một cách tự động và tất cả các mẫu gạch cũng được đúc theo cách tương tự Tất cả các mẫu gạch được để khô trong 3 ngày sau đó bảo dưỡng ướt liên tục 7 ngày và phơi nắng 7 ngày
Cường độ chịu nén được xác định bằng máy thí nghiệm nén Đối với mỗi chế phẩm, sáu mẫu được kiểm tra độ bền nén, ba mẫu tương ứng, kiểm tra độ hấp thụ nước, mật độ khô sau khi sấy khô hoàn toàn và lấy giá trị trung bình Các thử nghiệm cơ lý tiên tiến như cường độ nén của lăng trụ khối xây ba viên, cường độ liên kết cắt của khối xây lăng trụ ba viên và cường độ liên kết bằng cờ lê biến đổi của khối xây năm viên33 cũng được thực hiện trên thành phần gạch tối ưu Thử nghiệm độ bền uốn được thực hiện trên thành phần gạch tối ưu
Sự phân bố kích thước hạt của mẫu SBA nhận được được thực hiện mà không cần nghiền bên ngoài Bảng 2.1 và 2.2 lần lượt trình bày các đặc tính vật lý và phân tích kích thước hạt của SBA Bảng 2.3 cho thấy phân tích hóa học XRF của mẫu SBA so với xi măng Portland thông thường (OPC) SBA chủ yếu chứa silica (59,50%) và CaO (14,75%) Phân tích gần đúng về SBA được chỉ ra trong Bảng 2.4
Bảng 2.1 Đặc tính vật lý
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”) Bảng 2.2 Phân tích phân bố kích thước hạt của SBA
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”) Bảng 2.3 Phân tích hóa học XRF của SBA
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”)
Bảng 2.4 Phân tích gần đúng về SBA
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”) Ảnh FEG-SEM (Hình 2.1) của SBA cho thấy tro riêng lẻ có bề mặt gồ ghề và nhiều lỗ xốp rất mịn Đường cong TGA (Hình 2.2) cho biết mẫu SBA đã được xử lý trước bằng nhiệt và sự mất mát khối lượng là 2,75% xảy ra trong khoảng từ 500C đến 650C Đường cong này cho thấy sự xuất hiện của ba vùng giảm khối lượng riêng biệt Sự mất mát đầu tiên (2,176%), trong khoảng từ 30C đến 500C, được quy cho việc loại bỏ các phân tử nước bề mặt hoặc nước từ các lỗ xốp rắn Ở lần mất khối lượng thứ hai vật liệu bị nhiệt phân hủy thiêu kết Hình ảnh nhiễu xạ của SBA nguyên chất (Hình 2.3) cho thấy cường độ cực đại trong khoảng từ 20 đến 30, đặc trưng của silica vô định hình, giảm khi hydrat hóa, điều này cho thấy hoạt tính pozzolanic/xi măng của nó Bản chất của vật liệu không bị biến đổi ngay cả sau khi thêm vôi vào SBA
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”) Hình 2.1 Hình ảnh hạt (SEM) của tro bã mía nguyên chất (SBA)
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”) Hình 2.2 Phân tích nhiệt trọng lượng của SBA
(Nguồn: Mangesh V Madurwar, Sachin A Mandavgane, Rahul V Ralegaonkar,
“Use of sugarcane bagasse ash as brick material”) Hình 2.3 Giản đồ nhiễu xạ tia X của SBA nguyên chất
Quy trình sản xuất gạch truyền thống
Gạch xây là loại vật liệu gốm phổ biến thông dụng nhất, có công nghệ sản xuất đơn giản Công nghệ sản xuất gạch bao gồm 5 giai đoạn: Khai thác nguyên liệu, nhào trộn, tạo hình, phơi sấy, nung và làm nguội ra lò
(Nguồn: https://sangiaodichcongnghe.com/cong-nghe-san-xuat-gach/)
Hình 2.4 Quy trình sản xuất gạch
Trước khi khai thác cần phải loại bỏ 0,3 – 0,4 m lớp đất trồng trọt ở bên trên Việc khai thác có thể bằng thủ công hoặc dùng máy ủi, máy đào, máy cạp Đất sét sau khi khai thác được ngâm ủ trong kho nhằm tăng tính dẻo và độ đồng đều của đất sét
Quá trình công nghệ sản xuất gạch qua công đoạn nhào trộn sẽ làm tăng tính dẻo và độ đồng đều cho đất sét giúp cho việc tạo hình được dễ dàng Thường dùng các loại máy cán thô, cán mịn, máy nhào trộn, máy một trục, 2 trục để nghiền đất
Tạo hình Để tạo hình gạch người ta thường dùng máy đùn ruột gà Trong quá trình tạo hình còn dùng thiết bị có hút chân không để tăng độ đặc và cường độ của sản phẩm
(Nguồn: https://sangiaodichcongnghe.com/cong-nghe-san-xuat-gach/)
Hình 2.5 Gạch tuy nen truyền thống
Khi mới được tạo hình gạch mộc có độ ẩm rất lớn, nếu đem nung ngay gạch sẽ bị nứt tách do mất nước đột ngột Vì vậy phải phơi sấy để giảm độ ẩm, giúp cho sản phẩm mộc có độ cứng cần thiết, tránh biến dạng khi xếp vào lò nung
Nếu phơi gạch tự nhiên trong nhà giàn hay ngoài sân thì thời gian phơi từ 8 đến 15 ngày
Nếu sấy gạch bằng lò sấy tuy nen thì thời gian sấy từ 18 đến 24 giờ Việc sấy gạch bằng lò sấy giúp cho quá trình sản xuất được chủ động không phụ thuộc vào thời tiết, năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, điều kiện làm việc của công nhân được cải thiện, nhưng đòi hỏi phải có vốn đầu tư lớn, tốn nhiên liệu
Nung Đây là công đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng của gạch
Quá trình nung trong công nghệ sản xuất gạch gồm có ba giai đoạn:
1 Đốt nóng: Nhiệt độ đến 450 0 C, gạch bị mất nước, tạp chất hữu cơ cháy
2 Nung: Nhiệt độ đến 1000 – 1050 0 C, đây là quá trình biến đổi của các thành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cường độ cao, màu sắc đỏ hồng
3 Làm nguội: Quá trình làm nguội phải từ từ tránh đột ngột để tránh nứt tách sản phẩm, khi ra lò nhiệt độ của gạch khoảng 50 – 55 0 C
Theo nguyên tắc hoạt động, lò nung gạch có hai loại: Lò gián đoạn và lò liên tục
(Nguồn: https://sangiaodichcongnghe.com/cong-nghe-san-xuat-gach/)
Hình 2.6 Lò nung gạch tuy nen
Trong lò nung gián đoạn gạch được nung thành mẻ, loại này có công suất nhỏ, chất lượng sản phẩm thấp
Trong lò liên tục gạch được xếp vào, nung và ra lò liên tục trong cùng một thời gian, do đó năng suất cao mặt khác chế độ nhiệt ổn định nên chất lượng sản phẩm cao Hai loại lò liên tục được dùng nhiều là lò vòng (lò hopman) và lò tuy nen
2.2.2 Một số nguyên liệu chính trong quy trình sản xuất gạch
1 Cát: Thường là cát núi, cát sông, hoặc cát nhân tạo được nghiền từ đá , sỏi cuội Cát sử dụng là cát thô và kích thước hạt tương đối đồng nhất, đường kính hạt nên nhỏ hơn 3.5mm Với một tỉ lệ trộn cát nhất định sẽ giúp cho gạch được mịn hơn tăng độ thẩm mĩ Tuyệt đối không sử dụng cát biển hay cát nhiễm mặn
(Nguồn: https://sangiaodichcongnghe.com/cong-nghe-san-xuat-gach/)
Hình 2.7 Gạch tuy nen khi đưa vào lò nung
2 Đá mạt: là một sản phẩm có giá trị khá thấp đối với mỗi mỏ khai thác đá nhưng là nguyên liệu chính để sản xuất gạch gạch không nung
3 Xi măng: là chất kết dính chính trong quá trình đông kết sản phẩm Đây cũng là thành phần quyết định đến 50% – 70% giá thành một viên gạch Việc tối ưu được tỉ lệ pha trộn xi măng sẽ giải quyết được bài toán kinh tế đối với mỗi nhà sản xuất
4 Phụ gia: Hiện nay có rất nhiều phụ gia được lựa chọn để tăng thêm tính chống thấm và một số tiêu chí khác cho viên gạch
5 Nước: Thành phần quan trọng giúp các vật liệu có thể thuỷ hoá được với nhau
Lò sấy buồng: lò sấy buồng là thiết bị làm việc gián đoạn theo chu kì (xếp tải, sấy, dỡ tải) Chất tải nhiệt được đưa vào và lấy ra bằng quạt Tác nhân sấy có thể là khí cháy lấy từ buồng đốt hoặc có thể là không khí nóng lấy từ vùng làm nguội của lò nung Nhiên liệu là than cám, dầu mazut, gas, tuy nhiên than cám là nhiên liệu được dùng phổ biến
Thiết bị sấy buồng có nhược điểm như sau:
Mất nhiều thời gian cho khâu xếp và dỡ tải
Mất mát nhiệt lớn khi xếp dỡ sản phẩm
Làm việc gián đoạn (cần nói rõ rằng: khi nói làm việc gián đoạn là xét trong 1 buồng, nếu giả sử các buồng bố trí lệch pha nhau thì cả thiết bị có thể xem là làm việc liên tục)
Tuy nhiên, việc sử dụng thiết bị sấy buồng thay cho phơi sấy tự nhiên giúp tăng năng suất lò nung, khắc phục các nhược điểm của phơi sấy tự nhiên, mặc dù chi phí nhiệt cao hơn so với phơi sấy tự nhiên nhưng tác động tích cực của nó đem đến các lợi ích kinh tế to lớn hơn so với phơi sấy tự nhiên
Lò sấy Tunnel: lò sấy tunnel là thiết bị làm việc liên tục; mức độ cơ giới hóa xếp dỡ, vận chuyển cao; mất mát nhiệt của giai đoạn vào và ra lò không lớn Sự thay thế lò sấy buồng bằng lò sấy tunnel cho phép nâng cao công suất nhà máy lên 15% - 25%, giảm chi phí lao động cho 1000 viên gạch đến 20% Việc sử dụng lò sấy tu-nen có hiệu quả lớn khi thời gian sấy không quá 24 giờ Ngày nay, việc sử dụng lò sấy tunnel trong sản xuất gạch ngói là rất phổ biến ở các nhà máy hiện đại
(Nguồn: https://sangiaodichcongnghe.com/cong-nghe-san-xuat-gach/)
Hình 2.8 Lò sấy lạch tuy nen
Lò sấy tunnel là đường hầm dài Gạch mộc được xếp lên xe goòng nung hoặc được xếp lên các kệ sấy và được đưa vào lò Tác nhân sấy là không khí nóng lấy từ vùng làm nguội của lò nung hoặc là khí thải của lò nung, trong một số trường hợp có thể sử dụng khí cháy tạo ra từ buồng đốt riêng, nhiệt độ của tác nhân sấy ở kênh dẫn vào lò tốt nhất là 100 0 C – 120 0 C, nhiệt độ của khí thải đi ra khỏi lò sấy là 40 0 C
- 45 0 C Tốc độ của tác nhân sấy ở tiết diện sống lò nên duy trì ở 2m/s – 3m/s
Vật liệu sử dụng và các đặc tính của tro bã mía
Hỗn hợp chất kết dính kiềm hoạt hóa được hình thành từ các vật liệu sau: xỉ lò cao nghiền mịn (GBFS), tro bã mía đã qua xử lý sàng, dung dịch kiềm hoạt hóa (gồm dung dịch NaOH và Na2SiO3) và nước sạch
Tro bã mía (SBA), phân tích các đặc tính của vật liệu SBA
Tro bã mía thô được thu thập từ bãi tro phế thải của một nhà máy đường ở phía Nam Mẫu tro sau khi được sấy khô ở 110°C trong 24 h được rây qua sàng số hiệu #100 ASTM (kớch thước lỗ 149àm) để loại bỏ tạp chất và thành phần tro thụ chưa cháy hết Phần tro mịn sau khi lọt qua rây #100 được chứa trong các túi ni lông cách ẩm để dùng cho thí nghiệm Tro thu được có tỷ diện Blaine 4449 cm 2 /g, tỷ trọng 2,165 Thành phần oxit của tro bã mía được phân tích bằng phổ nhiễu xạ huỳnh quang tia X (X-ray fluorence) Kết quả phân tích ở Bảng 1 cho thấy vật liệu SBA có đầy đủ các thành phần quan trọng của vật liệu pozzolan như SiO2, Al2O3,
Fe2O3 Thành phần SiO2 chiếm tỷ lệ cao nhất (gần 75%), do đặc điểm tích lũy silic của cây mía đường; tổng hàm lượng ba oxit (SiO2 + Al2O3 + CaO) lớn hơn 70%, thỏa yêu cầu của ASTM C618 đối với vật liệu pozzolan Kết quả phân tích thành phần hóa học đối với SBA khá tương đồng với nhiều nghiên cứu trước đây, chỉ ra rằng vật liệu SBA có thể sử dụng hiệu quả trong sản xuất bê tông Điểm cần lưu ý là lượng mất khi nung (LOI) tương đối cao (9,07%), được giải thích do SBA chứa nhiều carbon chưa cháy hết; vì thế mẫu tro có màu đen như quan sát ở Hình 2.11(a) Trong một nghiên cứu khác đối với vật liệu SBA thu thập từ nhà máy đường ở Thanh Hóa, lượng mất khi nung được xác định 8,91%
Bảng 2.5 Thành phần oxide và tính chất vật lý của SBA
(Nguồn: Lê Đức Hiển, “Thời gian ninh kết, cường độ chịu nén và co ngót của vật liệu kiềm hoạt hóa xỉ lò cao nghiền mịn-tro bã mía”)
(Nguồn: Lê Đức Hiển, “Thời gian ninh kết, cường độ chịu nén và co ngót của vật liệu kiềm hoạt hóa xỉ lò cao nghiền mịn-tro bã mía”) Hình 2.9 Hình ảnh SEM và phổ nhiễu xạ tia X của tro bã mía dùng trong thí nghiệm
Trên Hình 1(b), hình ảnh phổ nhiễu xạ tia X (X-ray diffraction, XRD) cho thấy pha tồn tại chính của SiO2 dạng quartz (α-SiO2) và Cristobalite (β-SiO2), đỉnh phổ phát hiện nằm ở góc 2θ trong khoảng 20–30 °C; vật liệu SBA có cấu trúc vô định hình, hoạt tính cao, nên dễ xảy ra phản ứng hóa học; phù hợp với ứng dụng của một vật liệu pozzolan Hình 1(c, d) thể hiện ảnh trạng thái bề mặt mẫu tro bã mía qua kính hiển vi điện tử quét (SEM, Scaning Electric Microscope) Dễ thấy rằng, tro bó mớa cú kớch thước cỡ àm, hỡnh dạng khụng đồng nhất, cú nhiều gúc cạnh; cấu trúc xốp, bề mặt có nhiều lỗ rỗng Vì thế, hạt tro bã mía có đặc tính hấp thụ nhiều nước; do đó, hỗn hợp vữa bê tông có chứa vật liệu SBA thường có độ sụt giảm (giảm tính công tác).
Các phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Độ hút nước Độ hút nước được xác định theo ASTM C642 Mẫu trụ tròn có đường kính
100 mm và chiều cao 200 mm được sử dụng để đánh giá độ hút nước cho các cấp phối bê tông ở 7, 28, 56, và 91 ngày tuổi Theo đó, khi đến thời điểm thí nghiệm, mẫu lấy ra từ bể dưỡng hộ được sấy trong tủ sấy ở nhiệt độ 105−110 o C đến khối lượng không đổi (thường mất khoảng 48 giờ) Mẫu sấy khô được làm nguội và cân trước khi ngâm trong nước trong 24 giờ tiếp theo Độ hút nước được tính bằng phần trăm khối lượng nước bị hấp thụ so với khối lượng mẫu khô Mỗi phép đo được thực hiện trên 3 mẫu thử và giá trị trung bình của các lần đo được ghi nhận
2.4.2 Độ rỗng Độ rỗng của vật liệu có liên quan trực tiếp đến độ bền cơ học và độ bền theo thời gian
Kích thước, phân bố và mức độ liên thông nhau của hệ thống lỗ rỗng liên quan trực tiếp đến tính thấm của bê tông Do đó, ảnh hưởng đến độ bền lâu khi tiếp xúc với môi trường xâm thực Trong nghiên cứu này, độ rỗng bên trong cấu trúc của bê tông sau 56 ngày tuổi được đánh giá bằng kỹ thuật hiển vi quang học (optical microscopy –OM) Một thiết bị kính hiển vi Monocular Microscope (FRS-1000, có độ phóng đại đến 400X) kết nối với bộ xử lý kỹ thuật số được sử dụng để đánh giá định lượng tỷ số rỗng bề mặt mẫu (pore ratio), được định nghĩa là tỷ số phần trăm giữa tổng diện tích bề mặt các lỗ rỗng đối với tổng diện tích bề mặt mẫu trong phạm vi quan sát Mẫu dùng để xác định độ rỗng lấy từ mảnh vỡ bê tông sau khi nén mẫu trụ tròn và gia công với kích thước khoảng 2 cm 3 cm, dày 10-15 mm (lấy bằng nửa đường kính mẫu) Mẫu được đánh bóng để loại bỏ các vết xước tạo ra từ công đoạn mài mẫu
Trước khi đánh bóng mịn, mẫu phải được rửa kỹ bằng nước xà phòng ấm và sau đó là cồn.
Dây chuyền sản xuất gạch
2.5.1 Công nghệ làm gạch trong nước
Từ tháng 5 năm 2010, Quyết định số 567/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ đã phê duyệt Chương trình phát triển vật liệu xây dựng không nung đến năm 2020 Theo Chương trình, sẽ có 3 chủng loại vật liệu xây dựng không nung được phát triển sản xuất và sử dụng, gồm: gạch xi măng-cốt liệu, gạch nhẹ (gạch ACC và gạch bê tông bọt) cùng các loại gạch khác Trong đó, tỷ lệ gạch xi măng-cốt liệu trên tổng số vật liệu xây không nung khoảng 74% vào năm 2015 và 70% vào năm 2020
Gạch không nung xi măng cốt liệu hay còn gọi là gạch block, gạch bê tông với nhiều ưu điểm lớn như: dễ thi công, dùng vữa thông thường, đáp ứng đầy đủ các tiêu chí về kỹ thuật, kết cấu, môi trường, phương pháp thi công trong xây dựng; Nguyên liệu để sản xuất loại gạch này dồi dào ở hầu hết các địa phương Nên gạch xi măng cốt liệu là loại gạch không nung được khuyến khích sử dụng nhiều nhất, được ưu tiên phát triển nhiều nhất trong tất cả các chủng loại gạch không nung Tuy nhiên do một số nguyên nhân, trong đó có việc chế tạo, cung cấp dây chuyền thiết bị thuộc lĩnh máy xây dựng ở trong nước còn hạn chế, nên quy mô đầu tư sản xuất loại sản phẩm này thấp
Trước đây, các doanh nghiệp Việt Nam chế tạo máy ép gạch không nung (block bê tông) chủ yếu mang tính nhỏ lẻ, thủ công, phương pháp sản xuất lạc hậu, quy mô manh mún, chất lượng thấp Mặt khác dây chuyền máy ép gạch không nung của nước ngoài được nhập khẩu vào Việt Nam có nhiều hạn chế như: Giá thành nhập khẩu cao, khó khăn trong việc chuyển giao, làm chủ công nghệ, thay thế sửa chữa linh kiện máy móc…dẫn tới chi phí sản xuất ra một viên gạch cao nên khó cạnh tranh với sản phẩm gạch đất nung Chính bởi vậy ngành vật liệu không nung nước ta phát triển còn rất chậm
Từ đầu năm 2011 tới nay, ngành vật liệu không nung có bước phát triển vượt bậc cả về đầu tư, sản xuất, nghiên cứu, thiết kế, phát triển công nghệ, hành lang pháp lý, truyền thông Đến nay, chúng ta đã có 54 cơ cở sản xuất gạch Block bê tông với công suất 3,49 triệu m3/năm và 25 cơ sở sản xuất gạch nhẹ với công suất 1,7 triệu m3/năm Gần đây, đã có một số nhà sản xuất, cung cấp thiết bị dây chuyền sản xuất gạch không nung trong nước đạt được thành công nhất định như: DmCline, Trung Hậu, Thanh Phúc, Đại học Bách Khoa, Phương Nam Block…
(Nguồn: https://dmcline.vn/day-chuyen-san-xuat-gach-khong-nung-made-in-Viet-
Nam.html) Hình 2.10 Dây chuyền sản xuất gạch
2.5.2 Dây chuyền làm gạch không nung
Dây chuyền sản xuất gạch có đặc điểm chính là sản xuất trên quy mô công nghiệp với công suất 40.000 đến 120.000 m3/ năm Dây chuyền áp dụng thủy lực để tạo lực ép rung với tần số 50Hz, áp lực ép lên tới trên 200kg/cm2 Cùng với đó là hệ thống khuôn mẫu với thiết kế vững chắc, kích thước chính xác đến từng mm Với công nghệ này sẽ cho ra các sản phẩm gạch với kích thước đồng đều, chất lượng ổn định
Công nghệ sản xuất gạch không nung được thiết kế phù hợp về đặc điểm nguyên liệu sản xuất từng vừng tại Việt Nam Nguyên liệu chính để sản xuất gạch không nung bằng công nghệ này rất dễ tìm kiếm như : xi măng, mạt đá, cát vàng, cát đen, xỉ nhiệt điện, xỉ lò cao, phế thải phá dỡ, tro bã bía Ngoài ra, có thể dùng chất phụ gia kết dính khác (theo cấp phối đặc biệt) để sản xuất gạch có chất lượng chống thấm tốt theo yêu cầu công trình trong điều kiện khí hậu nóng ẩm tại việt nam
Chủng loại, mẫu mã các sản phẩm gạch được sản xuất trên dây chuyền công nghệ rất phong phú như: sản xuất ra các loại gạch đặc, gạch lỗ rỗng, gạch trang trí, gạch tự chèn, gạch vách xốp… trên cùng một hệ thống dây chuyền Hệ thống điều khiển máy thông minh nhờ PLC, giao diện cảm ứng với ngôn ngữ tùy chọn
Dây chuyền công nghệ sản xuất gạch không nung có các thiết bị được lắp đặt theo các mô hình khác nhau như dây chuyền tự động hoàn toàn, dây chuyền bán tự động, dây chuyền có chứa khâu tạo mặt,… Tuy nhiên chúng đều có các bộ phận chính như mô tả theo sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch không nung sau đây:
(Nguồn: https://dmcline.vn/day-chuyen-san-xuat-gach-khong-nung-made-in-Viet-
Nam.html) Hình 2.11 Hình ảnh sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch
1 Silo: Là kho chuyên dụng chứa xi măng Để đảm bảo hàng tồn cho sản xuất liên tục được thiết kế thể tích 60 tấn Ngoài kết cấu thép vững chắc còn có hệ thống lọc bụi và van an toàn hạn chế rủi ro, lãng phí nguyên liệu
2 Máy phối liệu: Gồm hai phễu chứa nguyên liệu, bộ phận đóng mở xi lanh khí
(hoặc băng tải tùy theo lựa chọn của KH) Hoạt động: Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào các phễu (nhờ máy xúc), một phần nguyên liệu được đưa xuống phễu cân Qua khâu này, nguyên liệu được định lượng chính xác trước khi đưa vào máy trộn
3 Vít tải: Được gắn vào phần cuối silo có chức năng đưa xi măng vào thiết bị cân Được thiết kế ruột xoắn với độ chính xác cao để đảm bảo định lượng xi măng được chính xác
4 Thiết bị cân xi: Gồm thùng chứa và cân định lượng Thông số xi măng sẽ hiển thị về trung tâm điều khiển giúp cho công nhân dễ theo dõi quá trình sản xuất
5 Máy trộn: Cùng với các cốt liệu (đá mạt, cát, xỉ nhiệt điện, tro bã mía…), nước và xi măng được đưa vào máy trộn hoàn toàn tự động theo quy trình Nguyên liệu sau khi được trộn đều sẽ được tự động đưa vào máy chia liệu ở khu vực máy tạo hình
6 Máy chia liệu: Để chứa nguyên liệu hỗn hợp sau khi trộn Được thiết kế máy này nhằm hai mục đích: giảm tải cho xe lắc liệu giúp máy tạo hình hoạt động bền hơn và loại bỏ những mẻ trộn lỗi do khách quan đem lại
7 Máy cấp khay: Có nhiệm vụ đưa khay (pallet) vào bộ phận máy tạo hình để đỡ sản phẩm và đẩy sản phẩm ra máy chuyển gạch
8 Máy tạo hình: Được thiết kế tích hợp ép, ép rung và ép rung cưỡng bức tạo ra lực rung ép lớn để định hình những viên gạch chất lượng cao và ổn định Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, máy tạo hình là yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm đạt chất lượng cao
9 Máy chuyển gạch: Có nhiệm vụ nhận sản phẩm từ máy cấp khay và làm sạch bề mặt sản phẩm trước khi đưa ra máy xếp sản phẩm
Tóm tắt chương 2
Nghiên cứu ứng dụng nhiên liệu sinh học tro bã mía (SBA) làm nguyên liệu chính để sản xuất gạch Gạch được phát triển bằng cách sử dụng bụi mỏ đá (QĐ) làm chất kết dính thay thế cho cát sông tự nhiên và vôi (L) SBA là nguyên liệu thô chính được đặc trưng bằng huỳnh quang tia X (XRF), phân tích nhiệt trọng lượng (TGA), nhiễu xạ tia X và kính hiển vi điện tử quét (SEM) XRF xác nhận SBA là vật liệu kết dính TGA xác nhận tính ổn định nhiệt đến 650C, trong khi chuyên khảo SEM cho thấy tro riêng lẻ có bề mặt gồ ghề và nhiều lỗ nhỏ Phân tích nguyên tố bụi mỏ đá và vôi cũng được thực hiện bằng XRF và thử nghiệm ướt cổ điển Các tính chất vật lý của bụi mỏ đá và vôi được xác định bằng các phương pháp thử nghiệm trong phòng thí nghiệm Gạch tổ hợp SBA–QĐ–L được thiết kế và phát triển theo các tỷ lệ hỗn hợp khác nhau Các tính chất cơ lý của gạch phát triển đã được nghiên cứu theo các tiêu chuẩn khuyến nghị Kết quả của gạch SBA–QĐ–L được so sánh với các tính chất cơ lý của gạch nung đất sét nung và tro bay có bán trên thị trường Gạch cũng phục vụ mục đích quản lý chất thải rắn và vật liệu xây dựng bền vững sáng tạo Gạch có thể được sử dụng trong xây dựng địa phương đặc biệt là cho các bức tường không chịu lực.
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CỦA TRO BÃ MÍA VÀ ỨNG DỤNG
Vật liệu trong thí nghiệm
Các loại vật liệu sử dụng cho luận văn thí nghiệm thực hành đúc vữa từ tro bã mía gồm có:
− Xi măng: sử dụng xi măng Hà Tiên đa dụng Bao/50kg có mác xi măng PCB40
− Nước: sử dụng nước sinh hoạt
− Tro bã mía: bã mía sau khi được thu gom thì được tập kết tại các nơi xử lý để nung tạo thành tro bã mía (nung ở 750 0 C)
− Khuôn đúc khuôn đúc mẫu
Bảng 3.1 Thành phần hóa học của tro bã mía (SBA)
STT Thành phần hóa học Tỉ lệ (%)
Bảng 3.2 Thành phần hóa học của xi măng PCB40
STT Thành phần hóa học Tỉ lệ (%)
Hình 3.1 Đường cong cấp phối đá mi bụi dung cho sản xuất gạch không nung
Bảng 3.3 Các chỉ tiêu chất lượng xi măng PCB40 theo TCVN 6206:2009
STT Các chi tiêu Xi măng PCB40
Cường độ nén, Mpa, không nhỏ
- Bát đầu, phút, không nhỏ hơn
- Kết thúc, phút, không nhỏ hơn
3 Độ nghiền mịn, xác định theo:
-Phần còn lại trên sàng kích thước lỗ 0.04mm, % không lớn hơn
-Bề mặt riêng, xác định theo phương pháp Blaine, cm 2 /g, không nhỏ hơn
4 Độ ổn định thể tích, xác định theo phương pháp Le Chaterlier, mm, không lớn hơn
6 Độ nở autoclave, % không lớn hơn 0.8
Thành phần vật liệu cho 1 mẻ gạch
Bảng 3.4 Thành phần vật liệu cho 1 mẻ gạch viên (35 viên)
Cấp phối Đá mi bụi/ tro bã mía Nước (lít) Xi măng (kg) Đá mi bụi
Quá trình thực hiện thí nghiệm
Việc xử lý vật liệu và đúc vữa được miêu tả dưới các quá trình sau :
Quá trình 1: Chuẩn bị vật liệu: đá mi bụi, cát, nước, xi măng, tro bã mía đã được xử lý
+ Cát: được sấy ở nhiệt độ 100 0 C để loại bỏ bớt độ ẩm trong cát làm tăng cao độ tin tưởng đối với cấp phối
+ Nước: sử dụng nước sinh hoạt để trộn vữa
+ Tro bã mía: được xử lý theo các công đoạn sau:
Bước 1: Tro được đem đi sấy ở nhiệt độ 105 0 C từ 3 đến 4 tiếng
Bước 2: Tro sau khi sấy, sử dụng sàn 5mm để loại bỏ các thành phần rắn khác lẫn trong tro bã mía
Bước 3: Đem ngâm tro bã mía đã sàn ngập trong nước trong vòng 24 tiếng
Bước 4: Sau khi ngâm, vớt phần tro bã mía ở phân lớp trên trong thùng ngâm, loại bỏ phần đáy thùng do có lẫn nhiều tạp chất bẩn Phơi khô và sàn lại một lần nữa qua sàn 5mm
+ Xi măng: được cân và bảo dưỡng
Quá trình 2: Quá trình chuẩn bị mẫu và xử lý kết quả nén mẫu
Tiêu chuẩn nén mẫu vữa theo tiêu chuẩn TCVN 3121-11:2003 Phương pháp thử để xác định cường độ uốn và nén của vữa đã đóng rắn Nội dung tiêu chuẩn như sau: a Hình ảnh mẫu đúc trong thí nghiệm
Khuôn ép được chọn sử dụng cho hệ thống là dạng khuôn ghép bằng, với quy cách cho phép bố trí 35 viên gạch trên một khuôn
Chế độ vận hành của máy cho loại gạch 4 lỗ (kích thước 8x8x19cm) với các thông số như: cường độ ép 10Mpa, tần số rung 40-45Hz, và thời gian tạo hình 25-
Hình 3.2 Máy ép tạo hình gạch
Hình 3.3 Tổng thể dây chuyền sản xuất gạch
Quy trình để sản xuất gạch
Bước 1: Định lượng và trộn nguyên vật liệu
• Định lượng và trộn vữa cốt: định lượng các vật liệu, tro bã mía, xi măng, đá dăm, nước bằng cân điện tự theo từng loại gạch Đưa các vật liệu trên vào máy trộn và trộn đều Đưa nước và các phụ gia vào máy theo các tỷ lệ nhất định
• Định lượng và trộn vữa mặt (phủ lớp mặt của gạch 2 lớp): Đưa các vật liệu như tro bã mía, nước, xi măng và hệ thống cân điện tử Trộn đều xi măng bằng máy trộn sơ bộ
Sau đó đưa hỗn hợp xi măng trộn đều ở trên vào máy trộn vữa mặt Đưa hỗn hợp xuống phễu chứa vữa sau đó đưa xuống băng tải
Lưu ý: tất cả máy trộn là máy cưỡng bức
Bước 2: Ép định hình gạch bằng máy ép thủy lực
Sau khi trộn xong nguyên vật liệu, vữa được chuyển đến thùng chứa vữa máy ép bằng băng tải
Vữa được rót vào khuôn nhờ cơ cấu khuấy liệu kết hợp rung khuôn
Quá trình rung ép định hình sản phẩm
Nhờ vào hệ thống thủy lực với lực tác động tối đa lên tới 10Mpa, tạo ra lực rung ép lớn xung quanh gạch, từ trên xuống dưới, từ dưới lên trên tạo nên viên gạch chất lượng cao và ổn định
Bước 3: Xếp gạch lên giá
Gạch được tạo hình từ máy trên các tấm Pallet bằng thép, sau đó chuyển vào máy xếp gạch tự động qua băng tải xích
Các giá đỡ chứa gạch được chuyển vào nhà bảo dưỡng được thiết kế kín gió và có hệ thống phun sương để đảm bảo giữ độ ẩm cho gạch Quy trình bảo dưỡng gạch tại nhà bảo dưỡng sẽ được thực hiện trong thời gian 24h
Bước 5: Chuyển hàng vào kho
Sau khi gạch được bảo dưỡng sẽ được nâng lên chuyển đến băng tải xích chuyển giá Các tấm pallet sẽ được gỡ ra bằng máy tự động
Gạch thành phẩm được xếp ra kệ gỗ và chuyển đến nghí nghiệm
Hình 3.4 Gạch sau khi đúc với mẫu M00, M25, M50, M100
Hình 3.5 Tổng hợp các mẫu gạch sau khi đúc b Kích thước và khối lượng mẫu đúc
Bảng 3.5 Bảng kích thước và khối lượng mẫu phân tích thí nghiệm
Kích thước (mm) Khối lượng (g)
Dài Rộng Dày Trước khi sấy
M100.5 180.00 80.00 80.00 1783.00 1805.50 1989.00 c Công thức tính kết quả nén mẫu
Cường độ nén của mỗi mẫu thử (Rn), tính bằng N/mm 2 , chính xác đến 0,05 (N/mm 2 ), theo công thức: n u
- Pn là lực nén phá huỷ mẫu, tính bằng Niutơn (N);
- A là diện tích tiết diện nén của mẫu, tính bằng milimét vuông ( mm 2 )
Bảng 3.6 Bảng tổng hợp lực nén mẫu phân tích thí nghiệm
Kết quả và đánh giá
Học viên tiến hành nghiên cứu đúc mẫu theo tỉ lệ thay tro bã mía lần lượt là M00, M25, M50 và M100 Hỗn hợp xi măng, cát, đá mi bụi, tro bã mía và nước được trộn đều trước khi đưa vào khuôn Các mẫu gạch khi đúc vào khuôn sẽ được bảo dưỡng Sau khi các mẫu được bảo dưỡng theo thời gian quy định sẽ được mang đi kiểm tra độ nén và độ chịu lực
Kết quả độ nén của các mẫu gạch sau khi bão dưỡng và mang đi nén được trình bày dưới các bảng sau:
Bảng 3.7 Bảng tổng hợp kết quả thí nghiệm mẫu gạch
Khối lượng thể tích (g/cm3) Độ hút nước (%) Cường độ nén
Bảng 3.8 Bảng kết quả cường đồ nén mẫu trung bình
Mẫu Cường độ nén (MPa)
Hình 3.6 Biểu đồ so sánh cường độ nén mẫu trung bình
Dựa vào bảng 3.8 và hình 3.6 ta thấy cường độ nén mẫu trung bình của mẫu M00 là lớn nhất, mẫu M100 là nhỏ nhất Tỉ lệ giảm cường độ nén so với mẫu M00 lần lượt là 65.80% của mẫu M25, 55.01% của mẫu M50 và 66.05% của mẫu M100
Bảng 3.9 Bảng kết quả khối lượng thể tích mẫu trung bình
Mẫu Khối lượng thể tích (g/cm 3 )
Hình 3.7 Biểu đồ so sánh khối lượng thể tích mẫu trung bình
Dựa vào bảng 3.9 và hình 3.7 ta thấy khối lượng thể tích mẫu trung bình của mẫu M00 là lớn nhất, mẫu M25 là nhỏ nhất Tỉ lệ giảm khối lượng thể tích so với mẫu M00 lần lượt là 23.33% của mẫu M25, 15.15% của mẫu M50 và 18.92% của mẫu M100
Bảng 3.10 Bảng kết quả độ hút nước mẫu trung bình
Khối lượng thể tích (k/cm3)
Hình 3.8 Biểu đồ so sánh độ hút nước mẫu trung bình
Dựa vào bảng 3.10 và hình 3.8 ta thấy độ hút nước mẫu trung bình của mẫu M100 là lớn nhất, mẫu M00 là nhỏ nhất Tỉ lệ tăng độ hút nước so với mẫu M00 lần lượt là 22.20% của mẫu M25, 17.74% của mẫu M50 và 27.83% của mẫu M100.
Kết luận chương 3 55 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ
Nghiên cứu đúc mẫu theo tỉ lệ thay tro bã mía M00, M25, M50 và M100 được tiến hành thông qua việc đo và so sánh các thông số cường độ nén mẫu, khối lượng thể tích và độ hút nước của các mẫu
Các kết quả của nghiên cứu có thể được tóm tắt như sau:
Cường độ nén mẫu: Khi thay đổi tỉ lệ tro bã mía, cường độ nén mẫu cũng có thể thay đổi Các mẫu đúc với tỉ lệ tro bã mía cao hơn có thể có cường độ nén thấp hơn do tính chất của tro bã mía
Khối lượng thể tích: Tỉ lệ tro bã mía càng cao thì khối lượng thể tích của vật liệu càng nhẹ đi Độ hút nước: Tỉ lệ tro bã mía càng cao thì độ hút nước của vật liệu càng thấp
Tóm lại, nghiên cứu đúc mẫu theo tỉ lệ thay tro bã mía M00, M25, M50 và M100 thông qua cường độ nén mẫu, khối lượng thể tích và độ hút nước là một phương pháp quan trọng để xác định tính chất của tro bã mía trong sản xuất vật liệu xây dựng Các kết quả của nghiên cứu có thể cung cấp thông tin quan trọng để phát triển các ứng dụng của tro bã mía trong ngành công nghiệp xây dựng
Tro bã mía là một loại chất thải được tạo ra từ quá trình đốt bã mía và các chất thải nông nghiệp khác Đây là nguồn giàu kali và silic, làm cho nó trở thành vật liệu tiềm năng cho việc sử dụng trong sản xuất gạch không nung Nghiên cứu đã được tiến hành để khảo sát các đặc tính của tro bã mía và ứng dụng tiềm năng của nó trong sản xuất gạch không nung
Tro bã mía có thể được sử dụng hiệu quả để ổn định đất có đặc tính trương nở hoặc điều chỉnh một số hợp chất trong đất, như làm phân bón trong trong nông nghiệp xanh
Nghiên cứu đã cho thấy rằng tro bã mía có hàm lượng kali và silic cao, làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng cho việc sử dụng trong sản xuất gạch không nung Tro bã mía có kích thước hạt mịn và tính chất pozzolan tốt, có nghĩa là nó có thể tương tác với vôi để tạo thành một vật liệu mạnh mẽ và bền vững
Quá trình sản xuất gạch không nung bằng tro bã mía bao gồm trộn tro với xi măng và đá mi bụi trong tỉ lệ nhất định, sau đó ép hỗn hợp thành hình gạch Các viên gạch được tạo ra có độ bền tốt, khả năng cách nhiệt tốt, làm cho chúng trở thành vật liệu lý tưởng cho các dự án xây dựng
Qua phân tích mẫu gạch thí nghiệm có thêm tro bã mía cho thấy:
• Cường độ nén mẫu M00 là lớn nhất, mẫu M100 là nhỏ nhất Tỉ lệ giảm cường độ nén chênh lệch từ 55.01% đến 66.05%
• Khối lượng thể tích mẫu M00 là lớn nhất, mẫu M25 là nhỏ nhất Tỉ lệ giảm khối lượng thể tích chênh lệch từ 15.15% đến 23.33%
• Độ hút nước mẫu M100 là lớn nhất, mẫu M00 là nhỏ nhất Tỉ lệ tăng độ hút nước chênh lệch từ 17.74% đến 27.83%
Tổng thể, nghiên cứu đã cho thấy rằng tro bã mía có tiềm năng lớn như một vật liệu cho việc sử dụng trong sản xuất gạch không nung Sự phổ biến và chi phí thấp của nó là một sự lựa chọn hấp dẫn cho vật liệu xây dựng truyền thống, trong khi tính chất của nó làm cho nó trở thành một lựa chọn mạnh mẽ và bền vững cho các dự án xây dựng
Qua phân tích học viên có một số kiến nghị về nghiên cứu đặc tính của tro bã mía và ứng dụng tro bã mía trong sản xuất gạch không nung như sau:
Nghiên cứu về đặc tính vật lý và hóa học của tro bã mía: Nghiên cứu này sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tính chất của tro bã mía, bao gồm thành phần hóa học, kích thước hạt, độ ẩm, khả năng hấp thụ nước và độ bền Những thông tin này sẽ giúp chúng ta lựa chọn phương pháp sản xuất và điều kiện sản xuất phù hợp với tro bã mía
Nghiên cứu về ứng dụng của tro bã mía trong sản xuất gạch không nung: Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc sử dụng tro bã mía trong sản xuất gạch không nung, đặc biệt là trong việc thay thế các nguyên liệu truyền thống như đất sét hoặc đá vôi Nghiên cứu này sẽ tập trung vào khả năng tương tác giữa tro bã mía và các nguyên liệu khác, các đặc tính cơ học và khả năng chịu nước của gạch không nung sản xuất từ tro bã mía.