NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMER

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMERNGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMER

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG TRO BAY LÀM PHỤ GIA XỬ LÝ BÙN ĐỎ TẠO CHẤT KẾT DÍNH THEO PHƯƠNG PHÁP GEOPOLYMER MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI NÓI ĐẦU Với quy hoạch phát triển bauxite ở Tây Nguyên đến năm 2015 mỗi năm sản xuất khoảng 7 triệu tấn alumin tưởng đương với việc thải ra môi trường 10 triệu tấn bùn đỏ Đến năm 2025 là 15 triệu tấn alumin tương đương với 23 triệu tấn bùn đỏ và cứ như thế sau 10 năm sẽ có 230 triệu tấn bùn đỏ và với quy hoạch các nhà máy alumin ở Việt Nam có thời gian hoạt động là 50 năm sẽ có 1,15 tỷ tấn bùn đỏ tồn đọng trên Tây Nguyên Hiện nay chính phủ đang khuyến khích sử dụng các vật liệu không nung để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ nguồn tài nguyên đất sét Tuy nhiên đa số vật liệu không nung hiện nay là vật liệu làm từ xi măng, để sản xuất ra xi măng cần phải trải qua một quá trình nung ở nhiệt độ cao, tiêu tốn một lượng đá vôi cao lanh và quá trình sản xuất cũng gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Từ đặc tính của bùn đỏ là chứa hàm lượng oxit sắt và kiềm cao trong khi đó tro bay thì có nhiều oxit silic vô định hình và oxit nhôm nên chọn hướng geopolymer hóa Hai loại vật liệu này kết hợp để tạo ra một loại vật liệu đóng rắn ở nhiệt độ không quá cao và đặc biệt là tận dụng được các loại vật liệu phế thải tại địa phương nên rất thích hợp cho nhu cầu xây dựng nhà ở của người dân có thu nhập thấp ở Tây Nguyên CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Bùn đỏ Bùn đỏ là chất thải không thể tránh khỏi trong quá trình sản xuất alumin Bùn đỏ bao gồm các thành phần không thể hòa tan, trơ và khá bền vững trong điều kiện phong hóa như Hematit, Natrisilicat, Aluminate, Canxi-titanat, Mono-hydrate nhôm… và đặc biệt là có chứa một lượng xút, một hóa chất độc hại dư thừa từ quá trình sản xuất alumin Trong quá trình sản xuất, các nhà sản xuất sẽ phải cố gắng tối đa để thu hồi lượng xút dư thừa để giảm thiểu chi phí tài chính và bảo vệ môi trường Tuy nhiên, lượng xút dư thừa vẫn có thể gây độc hại, nguy hiểm cho con người, vật nuôi và cây trồng nếu bị phát tán ra ngoài Cho đến nay, trên thế giới đã có một số công trình nghiên cứu sử dụng bùn đỏ (làm vật liệu xây dựng…) nhưng vẫn chưa có các giải pháp hữu hiệu để giải quyết vấn đề này Cách thức phổ biến về xử lý bùn đỏ vẫn là xây hồ chứa hoặc chôn cất bùn đỏ ở nơi hoang vắng, gần bờ biển, xa các vùng đầu nguồn các sông suối và các mạch nước ngầm Như vậy, nếu các tiêu chuẩn kỹ thuật xây dựng hồ bùn đỏ không đảm bảo, nguy cơ như vỡ đập, hoặc sự cố tràn (khi lượng mưa quá lớn đột xuất) vẫn sẽ là mối nguy thường trực hàng ngày Một vấn đề về ô nhiễm môi trường khác cũng cần được quan tâm đó là bùn thải quặng đuôi trong quá trình tuyển quặng Cùng với nước trong quá trình tuyển quặng, lượng bùn thải này sẽ trôi xuống các con suối, con sông và như bài học kinh nghiệm rút ra từ Tĩnh Tây, Quảng Tây, Trung Quốc các con suối sẽ trở nên ‘nhuộm’ một màu đỏ (màu đỏ là màu của đất đỏ bazan) Nguy cơ ô nhiễm lưu vực sông sẽ trở nên lớn hơn Sản xuất hydroxit nhôm từ công nghệ Bayer luôn phát sinh một lượng chất thải bùn đỏ lớn Loại bùn này rất chậm đóng rắn và phải 20 năm lưu giữ mới có thể di chuyển trên nền bùn được Đặc biệt, khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm là rất cao khi lưu giữ bùn với khối lượng lớn trong thời gian dài, không đảm bảo kỹ thuật Ở một số nước trên thế giới, trước đây người ta thường bơm bùn xuống đáy sông, đáy biển hay ngăn một phần vịnh biển để chứa bùn thải Tuy nhiên, hiện nay các biện pháp này đều bị nghiêm cấm vì nó phá hủy hoàn toàn môi trường sống của các sinh vật đáy thủy vực Ở Australia bùn đỏ được thải vào sa mạc Từ năm 1945, nước Anh đã sử dụng bùn đỏ làm chất keo tụ Hiện nay, trên thế giới đã có nhiều ứng dụng từ bùn đỏ, trong đó tập trung vào 3 lĩnh vực như: chất phụ gia trong xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng, điều chế quặng sắt Các phương pháp xử lý bùn đỏ hiện nay đang được áp dụng bao gồm các bước chính sau: + Xử lý phần chất lỏng đi kèm bùn đỏ hoặc phát sinh trong hồ bùn đỏ bằng cách tái sử dụng trong dây chuyền sản xuất hoặc trung hoà bằng nước biển (trường hợp nhà máy đặt cạnh biển) hoặc trung hoà bằng CO2 + Chôn lấp bùn đỏ đã thải, tiến hành hoàn thổ, phục hồi môi trường Xử lý bùn đỏ từ bãi thải, dùng cho các ứng dụng như vật liệu xây dựng (gạch, ngói, bê tông ), làm đường, chế biến sơn, chế tạo các vật liệu đặc biệt khác Việc lựa chọn các phương án xử lý bùn đỏ sau thải được thực hiện tùy theo các nhà máy alumin cụ thể, tuy nhiên hiện nay phương án chôn lấp, hoàn thổ chiếm ưu thế và được áp dụng rộng rãi, phương án chế biến bùn đỏ đang được nghiên cứu, thử nghiệm vì chi phí để thực hiện cao, hiệu quả kinh tế thấp 1.1.1 Sản xuất alumin và xử lý bùn đỏ 1.1.1.1 Tình hình sản xuất Trên thế giới, nhôm là một trong 4 kim loại màu cơ bản được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp quan trọng như chế tạo thiết bị điện, phương tiện vận tải, xây dựng, chế tạo máy, vũ khí, vật liệu bao gói, đồ đựng nước uống giải khát và sản xuất đồ gia dụng Tổng tài nguyên khoáng sản bauxit trên thế giới ước đạt 75,2 tỷ tấn, phân bố chủ yếu tại các quốc gia nhiệt đới và cận nhiệt đới, trong đó Ghi nê, Australia và Việt Nam là các quốc gia có trữ lượng bauxit lớn nhất Tổng lượng tiêu thụ nhôm nguyên sinh trên thế giới năm 2007 đạt 38 triệu tấn và dự báo sẽ tăng lên 51,8 triệu tấn năm 2012 và đạt 74,9 triệu tấn vào năm 2020 Trong khi đó, theo dữ liệu nghiên cứu của Cơ quan Thống kê Kim loại Thế giới (WBMS) thì sản xuất nhôm của thế giới năm 2007 đạt 38,02 triệu tấn, năm 2008 đạt 41,9 triệu tấn và đến năm 2020 có thể đạt 78,5 triệu tấn Từ năm 2008 đến 2011 thị trường nhôm sẽ xảy ra dư thừa từ 0,1 - 1,8 triệu tấn/năm, nhưng đến giai đoạn từ 2012 đến 2020, nhôm sẽ rơi vào tình trạng thiếu hụt khoảng từ 0,3 triệu tấn đến 2,6 triệu tấn/năm Theo đánh giá của AOA VAMI RUSAL (Nga), sản lượng alumin (nhôm ôxít) của thế giới năm 2007 đạt 74,7 triệu tấn, tăng 6,9% so với năm 2006 và tăng 40,1% so với năm 2000 Sự tăng trưởng mạnh mẽ sản lượng alumin đạt được là do nhu cầu về nhôm tăng mạnh, đặc biệt là từ nhu cầu của Trung Quốc và các quốc gia thuộc Mỹ La tinh Cũng theo dự báo của RUSAL sản lượng alumin trên thế giới giai đoạn 2008-2014 sẽ tăng khoảng 50 triệu tấn Phần lớn alumin được giao dịch trên thị trường Thế giới thông qua những hợp đồng dài hạn, chỉ có một phần nhỏ, khoảng 10% tham gia vào thị trường trôi nổi Giá alumin trên thị trường dao động bằng khoảng từ 11-15% so với giá nhôm Nhóm Broc Hunt nghiên cứu thị trường alumin Thế giới và cho ra một dự báo dài hạn về thị trường alumin đến năm 2020 theo bảng dưới đây: Bảng 1.1 - Dự báo về thị trường alumin đến năm 2020 Đơn vị: Triệu tấn 2008 Sản lượng Nhu cầu Thừa/ Thiếu 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2020 83.7 90.0 97.7 100.5 104.0 107.0 113.4 118.3 126.8 129.3 148.7 82.4 88.4 95.7 99.4 1.3 1.6 2.0 1.1 101.8 107.5 113.1 118.8 127.1 130.3 148.3 2.1 -0.5 0.3 -0.5 -0.3 -1.0 0.4 Bauxit là một trong những tài nguyên khoáng sản khá dồi dào trên Trái đất Từ bauxit có thể thu hồi alumin (Al 2O3), rồi tiếp tục điện phân sẽ thu hồi aluminium (nhôm kim loại) Những khoáng vật chủ yếu của bauxit là: gippsite, diaspore, boehmite là một biến dạng đa hình của diaspore Khoảng 96% bauxit khai thác được sử dụng trong ngành luyện kim, 4% còn lại được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác như: Sản xuất vật liệu chịu lửa, gốm sứ, vật liệu mài-đánh bóng, đá trang sức nhân tạo Hơn 90% sản lượng alumin (được gọi là alumin luyện kim) được sử dụng làm nguyên liệu cho quá trình điện phân để sản xuất nhôm kim loại, 10% còn lại được sử dụng trong công nghiệp hoá chất và các ngành công nghiệp khác Nguồn quặng bauxit toàn thế giới ước tính khoảng 55-75 tỷ tấn, trong đó châu Phi chiếm 33%; châu Đại Dương 24%; Nam Mỹ và vùng Caribê 22%; châu Á 15%; các nơi khác là 6% Tình hình sản xuất bauxit trên thế giới được thể hiện ở bảng sau: Bảng 1.2 - Khai thác bauxit trên thế giới (đơn vị tính 1000 tấn) TT Quốc gia Sản lượng khai thác Trữ lượng 2007 2008 khai thác Trữ lượng ban đầu 1 Hoa Kỳ - - 20 000 40 000 2 Australia 62400 63 000 5 800 000 7 900 000 3 Braxin 24 800 25 000 1 900 000 2 500 000 4 Trung Quốc 30 000 32 000 700 000 2 300 000 5 Hy Lạp 2 220 2 200 600 000 650 000 6 Guinea 18 000 18 000 7 400 000 8 600 000 7 Guyana 1 600 1 600 700 000 900 000 8 Ấn Độ 19 200 20 000 770 000 1 400 000 9 Jamaica 14 600 15 000 2 000 000 2 500 000 10 Kazakhstan 4 800 4 800 360 000 450 000 11 Nga 6 400 6 400 200 000 250 000 12 Suriname 4 900 4 500 580 000 600 000 13 Venezuela 5 900 5 900 320 000 350 000 14 Việt Nam 30 30 2 100 000 5 400 000 15 Các nước khác 7 150 6 800 3 200 000 3 800 000 16 Tổng cả thế giới 205 000 27 000 000 38 000 000 202 000 1.1.1.2 Công nghệ sản xuất alumin Trong công nghiệp, có một số công nghệ sản xuất alumin tùy theo loại nguyên liệu và chất lượng nguyên liệu Hiện tại và trong tương lai, 85% alumin trên thế giới được sản xuất từ quặng bauxit, 10% từ quặng nephelin và alunit, 5% từ các nguyên liệu khác Điều đó cho thấy bauxit vẫn là nguồn nguyên liệu quan trọng nhất trong sản xuất alumin nói riêng và sản xuất nhôm nói chung Nếu nguyên liệu là bauxit chất lượng tốt (tỷ lệ Al 2O3/SiO2 >= 7), hàm lượng SiO2 thấp, thì có thể áp dụng công nghệ Bayer Nếu là bauxit chất lượng trung bình, có thể áp dụng phương pháp kết hợp Bayer - thiêu kết song song hoặc nối tiếp Nếu 1 70 18 12,75 5,223 2 60 20 11,5 4,895 3 70 16 10,25 5,035 Qua các bảng số liệu so sánh cho thấy cường độ gạch với tỉ lệ hỗn hợp:cát = 1:1 cao hơn cường độ của gạch với tỉ lệ hỗn hợp:cát = 1:2 qua đó cho thấy rằng khi cho hàm lượng cát nhiều thì chất lượng của gạch sẽ giảm xuống Từ số liệu 2 bảng 3.6 và bảng 3.12 có thể rút ra các thông số phối liệu tốt nhất khảo sát được từ 2 tỉ lệ trên Bảng 3.13 - Thông số phối liệu tốt nhất Thành phần Độ bền Độ bền Tỉ lệ hỗn uốn Phụ gia nén bay hợp / cát 2 ml/100g hỗn (kg/cm ) (MPa) hợp Số thứ tự Tro (%) 1 60 22 1:1 13,5 5,372 2 70 18 1:2 12,75 5,223 3 60 20 1:1 12,25 4,928 4 70 18 1:1 11,875 4,885 Từ kết quả trên có thể kết luận như sau: - Tro bay chiếm 30 – 35% khối lượng tổng - Bùn đỏ chiếm 15 – 20 % khối lượng tổng - Cát sẽ chiếm từ 33,3 – 50 % khối lượng tổng - Lượng phụ gia sẽ dao động từ khoảng 20 ± 2ml/100g hỗn hợp tro bay và bùn đỏ 3.3 Khảo sát sự thông đổi các thông số phối liệu Từ kết quả tính toán phần trăm khối lượng các nguyên liệu có thể thấy rằng lượng bùn đỏ vẫn chiếm một tỉ lệ khá thấp so với tổng khối lượng phối liệu nhưng với mục tiêu của đề tài là xử lý chất thải bùn đỏ thì với giá trị như trên vẫn chưa thỏa mãn yêu cầu, lượng cát sử dụng vẫn còn khá lớn Nên sẽ tiến hành thay đổi phối liệu trên để có thể giảm được lượng cát và tăng hàm lượng bùn đỏ cũng như tro bay Sau khi thay đổi thông số phối liệu được kết quả như sau: Bảng 3.14 - Kết quả thay đổi thành phần phối liệu Thành phần Số thứ tự Tro bay Độ bền Độ bền Tỉ lệ hỗn uốn Phụ gia nén hợp/cát ml/100g (kg/cm2) (MPa) hỗn hợp Hiện trạng mẫu ( Đánh giá ngoại quan) 1 60 22 1,25:1 11,25 4,781 Đạt 2 60 22 1,5:1 14,375 5,673 Đạt 3 60 22 1,75:1 10,75 4,223 Đạt 4 60 22 2:1 8,5 3,524 Đạt 5 60 22 3:1 5,25 2,345 Đạt 6 60 22 4:1 0 0 Bùn nhão 7 60 22 5:1 0 0 Bùn nhão Qua bảng số liệu trên có thể tìm được mẫu có độ bền uốn và độ bền nén tốt nhất có phối liệu là 36 % tro bay, 24 % bùn đỏ và 40 % cát , lấy mẫu này để đi phân tích quá trình hình thành geopolymer cũng như các thành phần khoáng có trong gạch thông qua các phương pháp phân tích IR,X-ray và SEM 3.3.1 Kết quả phân tích IR 3.3.1.1 Bùn đỏ Hình 3.1 –Phổ IR bùn đỏ Bảng 3.15 – Các bước sóng dao động của bùn đỏ Bước sóng từ 400 – 4000 Liên kết cm-1 Bùn đỏ (cm-1) 3460 H-O-H 3620-3434 1633,4 H-O-H 1639 441 Si-O,Si-O-Fe 455 980-1110 Si-O-Si,Si-O 1002 884 Al-O-H 802 1435 CO3 1477-1410 So với phổ chuẩn có tất cả các dao động đặc trưng Tuy nhiên chỉ mới phát hiện có liên kết Al-OH, chưa phát hiện liên kết Si-O-H, 2 liên kết này là các oligomer cơ sở để tổng hợp geopolymer 3.3.1.2 Geopolymer Hình 3.2 - Phổ IR của mẫu Từ hình phổ IR trên có thể đưa các nhận xét như sau: - Vị trí các đỉnh trong vùng 950 -1200 cm -1 cụ thể là 1083,1005,1081,1028,1084,1033,1078,1079,1028,1031,1085,1034,1082 được cho là sự kéo căng của liên kết Si - O - T (T = Si/Al) Đây là dải chính của quang phổ tro bay và geopolymer được tổng hợp từ tro bay Sự thay đổi vị trí các đỉnh có liên quan tới sự thay thế Si trong mạng thủy tinh Si - O - T với các cation khác nhau như Al,Na,K,Ca với sự có mặt của nhiều oxit cầu nối ( Si - O – Na hoặc Si - O - K) - Các geopolymer có chứa mạng lưới trật tự ngắn của liên kết tứ diện Si-O-Si và SiO-Al Các phân tử nước trong geopolymer được xác định bởi dải của O-H trong khoảng 3200-3700 cm-1 Các đỉnh hấp thụ mạnh tại 3440-3480 cm -1,đỉnh hấp thụ yếu tại 2928-2955 cm-1 tương ứng với số sóng của O-H trong khi 1650 cm -1 được cho là số sóng của C-O trong cacbonat - Khi tổng hợp geopolymer các cation kiềm chưa phản ứng tác dụng với sự hòa tan của CO2 tạo thành cacbonat trong ma trận gel Sau khi vật liệu đóng rắn dung dịch trong lõi chứa kiềm sẽ khuếch tán ra bề mặt qua các mao quản do sự chênh lệch nồng độ kiềm giữa lõi và bề mặt Sự vận chuyển các ion kiềm dẫn đến sự kết tủa của cacbonat tại bề mặt Bảng 3.16 - Các bước sóng dao động của geopolymer Số sóng (cm-1) Liên kết Dao động 457,95 Si-O Si-O ốn trong mặt phẳng 515,08 Si-O-Al Si-O-Al uốn Si-O-Si Mạng lưới Si-O-Si kéo căng đối xứng Si-O Si-O co dãn đối xứng Al-OH 561,07 693,04 796,08 Si-O-Si Dao động kéo căng của Al-OH liên kết 4 và liên kết mạng lưới Si-O-Si 1011,89 Si-O Đối xứng Si-O 1417-1470 C-O Kéo căng C-O (cacbonat) 1645 O-H Uốn cong O-H 2856-2927 O-H Kéo căng O-H 3441 O-H Kéo căng O-H Từ kết quả phân tích trên có thể thấy rằng: - Nguyên liệu ban đầu có các dao động của các liên kết để tổng hợp geopolymer,liên kết Si-O-Al, Si-O-Fe… - Khi đưa tro bay và cát vào SiO 2 hoạt tính có trong cát vs tro bay tác dụng với NaOH dư có trong bùn đỏ cộng với phụ gia NaOH thêm vào tạo thành Na 2O.nSiO2 do NaOH bẽ gãy các liên kết của SiO2 - Nhìn trên phổ IR các liên kết Al-O-H còn tồn tại rất ít chứng tỏ đã tham gia quá trình tạo geopolymer Chủ yếu hiện diện các liên kết Si-O, O-H với các mũi đặc trưng của khoáng quarzt 3.3.2 Kết quả phân tích X-ray Hình 3.3 – X-ray của mẫu Từ kết quả X-ray thấy mẫu có cấu trúc vô định hình đến nữa tinh thể,pha tinh thể bao gồm các khoáng : quarzt (SiO 2), gibbsite (Al(OH)3), hematite (Fe2O3), geothite (FeO(OH))… 3.3.3 Kết quả phân tích SEM Hình 3.4 – SEM của mẫu Quan sát hình ảnh bề mặt mẫu vật liệu geopolymer từ tro bay dưới kính hiển vi điện tử quét thấy trong cấu trúc vật liệu gồm pha vô định hình liên tục và sít đặc, có rất ít lỗ xốp Hạt hoặc biên giới hạt tinh thể trên ảnh không rõ ràng, có thể do bị nền vô định hình của vật liệu che khuất Chính nhờ cấu trúc vô định hình liên tục này làm cho vật liệu geopolymer có cường độ cao Hình ảnh cấu trúc vật liệu thể hiện pha vô định hình khá gián đoạn, ngoài ra còn có các tập hợp hạt có hình dạng không đồng đều, môi tập hợp có vẻ được tạo nên từ nhiều hạt nhỏ hơn có thể là quarzt, gibbsite, hematite, geothite… CHƯƠNG 4 - KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Với mục tiêu đề tài đặt ra là xử lý chất thải bùn đỏ theo phương pháp geopolymer từ các nguyên liệu là các loại dễ tìm cũng như là phế thải trong ngành sản xuất công nghiệp, cải thiện được rất nhiều vấn đề về môi trường cũng như an ninh quốc gia mà xã hội đang rất quan tâm đồng thời cũng góp phần mở ra cho ngành vật liệu xây dựng một hướng đi mới từ những nguồn nguyên liệu mới rẻ tiền thay cho vật liệu đất sét nung truyền thống đang ngày dần cạn kiệt Qua quá trình nghiên cứu đã rút ra được một số kết luận như sau: - Tạo được geopolymer với liên kết Si-O-Al, Si-O-Fe, [AlO4], [SiO4] - Cường độ nén có thể đạt cao nhất gần 6 MPa - Có thể áp dụng vào sản xuất gạch không nung - Từ kết quả nghiên cứu về độ bền nén của các mẫu cho thấy rằng cường độ của các mẫu gạch còn phụ thuộc nhiều vào hàm lượng bùn đỏ được sử dụng, sự phân bố lổ xốp, chế độ chưng áp, thời gian dưỡng hộ 4.2 Kiến nghị - Tiến hành khảo sát thời gian và nhiệt độ chưng áp vì điều kiện tiến hành thí nghiệm không cho phép nên phải phụ thuộc vào quy trình sản xuất của nhà máy - Tiến hành nghiên cứu với các loại nguyên liệu khác như xỉ lò, puzoland, diatomite Ngoài ra cần kiểm tra khối lượng thể tích, độ hút nước, hệ số mềm của các vật liệu để biết được môi trường sử dụng thích hợp TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Hà Văn Hồng , Bài giảng Công nghệ chế biến Bauxit, Trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh [2] TS Đào Văn Đông, GS.TS.Phạm Duy Hữu, KS Nguyễn Ngọc Lân, Định hướng sử dụng một số chất thải rắn trong các ứng dụng xây dựng,Bộ môn Vật liệu xây dựng Viện KH và CN xây dựng giao thông Trường Đại học Giao thông Vận tải [3] Nguyễn Thị Thanh Thảo, Vũ Huyền Trân, Nguyễn Văn Chánh, Tân dụng phế thải bùn đỏ từ quặng Bauxite để sản xuất gạch đất sét nung nhiệt độ thấp,Đại học Bách Khoa TP Hồ Chí Minh [4] Đỗ Quang Minh, Chất kết dính từ bùn đỏ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, số 56/2006, p112-115 [5] John L Provis and Jannie S J van Deventer, Geopolymers: Structure, processing, properties and industrial applications, 2009 [6] Joseph Davidovits, Geopolymer, Green Chemistry and Sustainable Development Solutions, 2007 [7] M Criado, A Fernandes-Jimenes, A Palomo, “Alkali activation of fly ash: effect of the SiO2/Na2O ratio”, Microporous Mesoporous Mater 106(2007) 180191 [8] TCVN 7959:2008, Block bê tông khí chưng áp (AAC), Hà Nội 2008 PHỤ LỤC Phụ lục 1 – X-ray bùn đỏ Phụ lục 2 – X-ray tro bay Phụ lục 3 – X-ray sản phẩm Phụ lục 4 – SEM sản phẩm ... alumin phương pháp hoả luyện Trong số phương pháp hỏa luyện phương pháp thiêu kết bauxit với Na2CO3 có tham gia CaCO3 (gọi phương pháp soda-vôi) phương pháp kinh tế ứng dụng công nghiệp Phương pháp. .. Anh sử dụng bùn đỏ làm chất keo tụ Hiện nay, giới có nhiều ứng dụng từ bùn đỏ, tập trung vào lĩnh vực như: chất phụ gia xi măng, sản xuất vật liệu xây dựng, điều chế quặng sắt Các phương pháp xử. .. tro bay/ bùn đỏ 40:60 phụ gia tỉ lệ hỗn hợp/cát 1:1 Bảng 3.2 - Kết thí nghiệm thay đổi thành phần phối liệu tro bay: bùn đỏ 40:60 phụ gia tỉ lệ hỗn hợp/cát 1:1 Số thứ tự Thành phần Tro Phụ gia