Bài thảo luận môn tái chế và sử dụng chất thải tái chế bùn đỏ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA CƠNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG SVTH: Phạm Đức Sơn Nguyễn Văn Tám Tạ Tiến Thành Ngô Thu Thủy Nguyễn Thị Thủy 1.Khái niệm bùn đỏ • Bùn đỏ chất thải quặng từ q trình tinh chế quặng theo quy trình Bayer sau Al2O3 tách khỏi quặng phản ứng với NaOH đặc • Ngồi thành phần vốn có quặng bauxite oxit sắt, oxit silic, oxit titan tạp chất khác bùn đỏ cịn có chứa lượng nhỏ xút NaOH dung dịch aluminat natri mà thu hồi hết • Bùn đỏ CTR có kiềm tính cao,pH dao động từ 10-12.Bùn đỏ có kích thước hạt mịn (trung bình 10 micromet) • Để sản xuất alumin công nghệ Bayer thải khoảng 1,5 - 2,0 bùn đỏ •  Bảng thành phần của bùn đỏ Fe2O3     Al2O3  SiO2      Na2O CaO TiO2 30-60% 10-20% 3-50% 2-10% 2-8% 10% Hình ảnh về bùn đỏ Tác hại bùn đỏ • Do cịn chứa tỷ lệ định hoá chất độc hại xút NaOH dung dịch aluminat natri thường thu hồi hết Bùn đỏ dính vào da gây bỏng nguy hiểm cho người (vì dạng bỏng hoá học),giết chết sinh vật cỏ •  Dung dịch bùn đỏ phân ly thành nhiều pha với cỡ hạt khác nhau, có pha cỡ hạt siêu nhỏ gồm kim loại nặng độc hại ngấm xuống đất, pha cỡ hạt lớn lại liên kết lại với gặp mưa nguy hiểm, dễ bị trơi lấp • Các đập hồ bùn đỏ giống đập hồ thuỷ điện, phải chịu lực áp lực thuỷ tĩnh bùn đỏ ướt tạo ra, nên an tồn • Bùn đỏ gây cố nghiêm trọng (ăn mòn, dẫn đến làm hỏng) đường ống dẫn khí hay đường sắt Điều đặc biệt là nguy bùn đỏ làm ô nhiễm nguồn nước hạ lưu bể chứa bị vỡ 3.Phương pháp xử lý bùn đỏ •  Xử lý phần chất lỏng kèm bùn đỏ phát sinh hồ bùn đỏ cách tái sử dụng dây chuyền sản xuất trung hoà nước biển (trường hợp nhà máy đặt cạnh biển) trung hoà CO2 • Chơn lấp bùn đỏ thải, tiến hành hồn thổ, phục hồi mơi trường • Xử lý bùn đỏ từ bãi thải, dùng cho ứng dụng vật liệu xây dựng (gạch, ngói, bê tơng ), làm đường, chế biến sơn, chế tạo vật liệu đặc biệt khác • Việc lựa chọn phương án xử lý bùn đỏ sau thải thực tùy theo nhà máy alumin cụ thể, nhiên phương án chơn lấp, hồn thổ chiếm ưu áp dụng rộng rãi, phương án chế biến bùn đỏ nghiên cứu, thử nghiệm chi phí để thực cao, hiệu kinh tế thấp 3.1 Phương pháp chơn lấp • Hồ chứa bùn đỏ phận hệ thống sản xuất alumina từ quặng bauxite, hồ thiết kế kỹ để chống thấm chất lỏng bùn đỏ xuống nước ngầm theo chiều đứng chiều ngang • Để chống tràn, hồ xây dựng hệ thống thoát nước mưa hồn chỉnh xung quanh hồ bảo đảm khơng có nước mưa chảy xuống hồ gây tràn hồ Hồ nạo lớp thực bì, bùn cán lót lớp đất sét ( dày 60 cm ) với lớp lót vải địa kỹ thuật Bảo đảm chống thấm tuyệt đối • Mỗi hồ ngăn thành nhiều ô nhỏ lượng bùn đỏ thải theo Khi đầy dùng công nghệ xử lý hút nước ( chủ yếu nước thải chứa xút ) để đưa nước xút trở lại nhà máy Alumin sử dụng cho công nghệ chế biến Alumin qua làm khơ bùn đỏ Sau lấp đất đảm bảo chơn vĩnh viễn không sử dụng chất thải 3.2 Trung hịa độc tính bùn đỏ • Cách thực sử dụng nước biển Những nghiên cứu đăng tạp chí mơi sinh phương pháp rằng, khối bùn đỏ cần khối nước biển để trung hòa • Độ kiềm bùn giảm từ 12 xuống khoảng 8.5; độ pH vừa phải để lớp rễ chịu đựng Theo lí giải nghiên cứu, tồn lượng lớn Ca2+ Mg2+ nước biển tạo thành hidroxit dạng kết tủa, làm giảm pH bùn 3.3 Lọc bỏ thay độc chất bùn đỏ     Có thể sử dụng phương pháp trao đổi ion để thay natri hidroxite NaOH kali photphat Phương pháp cho thấy số kết phịng thí nghiệm, chưa thể triển khai đại trà chi phí màng lọc khó khăn thời gian trao đổi Những kết nghiên cứu để việc trao đổi ion hoàn tất cho khối bùn đỏ, phải 10 ngày 3.4 Một số phương pháp khác • Tìm kiếm nguồn phối trộn để trung hòa bùn đỏ: cần tập trung khai thác nguồn hữu có tính acid: than bùn chua (pH < 4), tăng cường sử dụng than bùn ủ phân chuồng bón phủ lên bùn đỏ • Trên bùn đỏ xử lý trung hịa, khảo nghiệm nhóm thực vật trồng thích hợp có khả đem lại hiệu kinh tế đồng thời cải tạo - tái tạo đất trồng 4.Công nghệ thu hồi bùn đỏ Bauxit+NaOH Nghiền trộn bauxit với NaOH Hòa tan 220-250o C Pha lỏng Bùn(Fe2O3, SiO2 …) Rửa 4-6 lần Bùn đỏ Hồ chứa bùn lọc Aluminat nhôm(NaAlO2 ) Làm nguội lọc Hydrat nhôm Nung Alumin(Al O ) NaOH đặc Bốc dd NaOH lỗng  Thuyết minh quy trình • Bauxit khai thác từ mỏ nghiền nhỏ đem trộn với dd NaOH, sau hịa tan nhiệt độ từ 220 – 2500C tạo thành pha lõng đem lọc Aluminat nhơm • Bùn từ q trình lọc có chứa hàm lượng Fe2O3, SiO2, TiO2,… rửa ngược từ – lần đưa trở lại cơng đoạn lọc nhằm thu hồi lượng Aluminat nhơm cịn sót lại • Phần bùn từ q trình rửa gọi bùn đỏ dẫn đến hồ chứa bùn đỏ •  Lượng Aluminat nhơm thu từ cơng đoạn lọc làm nguội tiến hành đem lọc lần Sản phẩm tạo từ trình Hydrat nhơm • Lượng Hydrat nhơm tiếp tục đem nung nhiệt độ khoảng 11000C Sản phẩm cuối tạo từ công đoạn nung Alumin ngun chất màu trắng • Q trình làm nguội lọc Aluminat nhôm thu dd NaOH dạng lỗng, sau bốc tự nhiên điều kiện ánh sáng mặt trời tạo thành dd NaOH dạng đặc Dung dịch NaOH dạng đặc tận thu tuần hoàn trở thành dây chuyền sản xuất 5 Một số ứng dụng bùn đỏ a Trong lĩnh vực luyện kim Bùn đỏ dùng làm nguyên liệu để thu hồi kim loại sắt,nhôm ,titan  Thu hồi sắt  Phương pháp xỉ cacbon:trộn bùn đỏ với đá vôi sơđa nung chảy,sắt bị khử dạng có từ tính thu hồi phương pháp tuyển từ  Nung chảy lị điện:trong q trình có tới 98% sắt chứa bùn đỏ thu hồi  Nung chảy lò cao:trộn bùn với than đá lị cao để khử sắt sau thêm vơi vào khử hồn tồn sắt dạng kim loại  Thu hồi nhôm Khi nung chảy bùn đỏ để thu hồi sắt,phần xỉ lại rửa dung dịch Na2CO3 để thu hồi nhôm  Thu hồi titan Titan thu hồi từ phần bã lại sau rửa tách nhơm,tuy nhiên khơng khả chi phí để tách titan từ bùn đỏ cao gấp lần so với việc thu hồi titan từ khoáng tự nhiên khác rutil hay inmenite b Sản xuất vật liệu xây dựng  Sản xuất xi măng Portland Xi măng Portland chứa thành phần chủ yếu silicate aluminete canxi,nhôm silic.oxit kim loại có bùn đỏ ,vì bùn đỏ xem nguyên liệu để sản xuất xi măng • Tuy nhiên bùn đỏ chứa lượng oxit sắt cao nên lượng bùn đỏ sử dụng hạn chế xi măng • Thêm vào 5-8% bùn đỏ xử lý trước làm tăng cường lực giảm thời gian đóng rắn xi măng,nếu lượng bùn đỏ sử dụng lớn có tác dụng ngược lại Xi măng Portland  Sản xuất gạch xây dựng  Khi trộn bùn đỏ với đất sét tỉ lệ thích hợp (25-50%) để sản xuất gạch xây dựng cải thiện số tính chất so với gạch sản xuất từ đất sét như: -Tăng cường lực cho việc gia công trước nung -Hạ nhiệt độ nung tiết kiệm lượng  Ngồi ra, ta cịn điều chỉnh màu sắc thích hợp cách thay đổi lượng bùn đỏ giới hạn (25-50%)  Sản xuất chất độn nhẹ • Một số khống sét hay phiến nham gia nhiệt bị phồng lên tạo thành chất độn nhẹ.bùn đỏ có tính trương nở nên người ta nghiên cứu sử dụng bùn đỏ vào lĩnh vực đến kết trộn bùn đỏ với đất sét theo tỷ lệ bùn đỏ:sét 50:50-90:10 ,tốt 75:25 sau nung để taọ thành chất độn nhẹ  Sản xuất lớp cách âm • Trộn bùn đỏ với thủy tinh số loại chất rắn khác để sản xuất lớp ,tấm lớp có tính chất chống cháy ,chống lại thay đổi thời tiết tốt lớp xenlulozo nhựa  Dùng làm chất tạo màu Bùn đỏ dùng làm chất tạo màu cho bê tông,thủy tinh sơn.độ đậm đặc màu sắc phụ thuộc vào hàm lượng oxit sắt có bùn lượng bùn cho vào c Dùng làm vật liệu hấp phụ • Hầu hết chất nhiễm nước thải nước ngầm gây độc người ,động vật trồng ,vì chúng cần loại bỏ Trong phương pháp xử lý nước Hấp phụ xem phương pháp hiệu ứng dụng rộng rãi nhất.than hoạt tính chất hấp phụ phổ biến nhiên việc sản xuất tái sinh đắt • Bùn đỏ xem chất hấp phụ rẻ tiền ứng dụng việc loại bỏ chất ô nhiễm anion,kim loại nặng ,thuốc nhộm chất hữu • Ngồi ra,bùn đỏ cịn ứng dụng xử lý khí thải Nếu trộn bùn với than chì hỗn hợp hấp phụ khí SO2 lị cơng nghiệp d Sản xuất chất keo tụ Ở nước Anh trước chiến tranh giới thứ người ta xử lý bùn đỏ với axit HCl H2SO4 đậm đặc để chuyển sắt nhơm oxit thành clorua sunfat có tác dụng keo tụ sau phơi khơ nghiền mịn để xử lý nước thải e Dùng làm chất xúc tác  Bùn đỏ nghiên cứu ứng dụng làm chất xúc tác cho số phản ứng hydro hóa,oxy hóa hydrocacbon,cracking,phân hủy amoniac với có mặt hợp chất sunfua,chuyển đổi dầu thải thành nhiên liệu  Bùn đỏ thô cho hiệu suất cho hiệu suất phản ứng thấp nên việc áp dụng số phương pháp xử lý làm tăng hoạt tính xúc tác bùn đỏ • Bùn đỏ tẩm nhiều kim loại hoạt động làm tăng hiệu phản ứng • Xúc tác bùn đỏ tẩm 5%Ru dùng cho phản ứng phân hủy amoniac thành hydro • Cu tẩm bùn đỏ xúc tác cho phản ứng khử nitơ oxit KẾT LUẬN  Như khơng phải khơng có phương án xử lý bùn đỏ tác hại nghiêm trọng bùn đỏ mà cần phải khai thác quặng cách hợp lý để giảm thiểu ảnh hưởng bùn đỏ tới người môi trường