tiểu luận hóa môi trường

Bùn đỏ là tên gọi một sản phẩm chất thải của công nghệ Bayer, phương pháp chủ yếu được áp dụng trong quá trình tinh luyện bauxite để sản xuất nhôm. Nó bao gồm một hỗn hợp các tạp chất rắn và kim loại, và là một trong những vấn đề về chất thải quan trọng nhất của ngành luyện nhôm. Màu đỏ là do hiện nay sắt bị oxy hoá, có thể chiếm đến 60% khối lượng của bùn đỏ.123 Bùn đỏ không thể dễ dàng xử lý. Trong hầu hết các quốc gia mà bùn đỏ được tạo ra, nó được bơm vào ao bùn đỏ. Những ao chỉ đơn giản là khu vực đầy bùn đỏ. Bùn đỏ là một vấn đề vì nó chiếm diện tích và khu vực đất này không thể dùng cho xây dựng hay làm trang trại ngay khi nó đã khô. Do quá trình sản xuất bùn có độ pH cao từ 10 đến 13. Một số phương pháp được sử dụng để giảm độ pH cấp để giảm tác động đến môi trường. Người ta đang nghiên cứu để sử dụng thích hợp bùn đỏ cho ứng dụng khác. Trong tháng 10 năm 2010, khoảng một triệu mét khối bùn đỏ từ một nhà máy alumina ở Hungary đã xả vào các vùng nông thôn xung quanh, làm chết bốn người và làm ô nhiễm một vùng rộng lớn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HĨA HỌC Nhóm Sinh Viên Thực Hiện Mai Quang Hoàng Lê Văn Trung Hồ Văn Khôi Đề Tài SỬ DỤNG PHẾ THẢI BÙN ĐỎ ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Giảng Viên Hướng Dẫn: TS Hồng Thái Long Bộ Mơn: Hóa Mơi Trng Huế, tháng 11/2014 Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng MỤC LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Mục đích nhiệm vụ đề tài NỘI DUNG CHÍNH Sản xuất nhơm theo quy trình bayer Thành phần bùn đỏ 11 Nguyên nhân hậu tràn bùn đỏ 12 Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét 14 Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu 20 KẾT LUẬN 24 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 26 NGUỒN THAM KHẢO 27 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:45 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Lý Do Chọn Đề Tài A MỞ ĐẦU I Lý chọn đề tài: Xuất phát từ thực trạng ngành công nghiệp sản xuất nhôm nay: Hàng năm, giới thải khoảng 50- 80 triệu bùn đỏ bùn đỏ thải chủ yếu chứa các hồ chứa tự nhiên nhân tạo Do hàm lượng kiềm dư bùn đỏ cao , việc lưu trữ thời gian lâu dài tiềm ẩn nhiều nguy gây ô nhiễm nguồn nước đe dọa môi trường sinh thái xung quanh Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:46 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Lý Do Chọn Đề Tài thảm họa sinh thái châu Âu vỡ hồ chứa bùn đỏ Hungary ngày 04/10/2010 1,1 triệu m bùn đỏ có pH =13 tràn khu vực rộng 40 km lan đến cửa sông Danube, Sự cố không gây chết người, ảnh hưởng đến sống hàng ngàn hộ dân cư mà mà hàng chục năm để phục hồi hệ sinh thái Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:46 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Lý Do Chọn Đề Tài Bùn đỏ chứa hồ tự nhiên Sự cố tràn bùn đỏ hungary 2010 Xây thành bao quanh để ngăn bùn đỏ Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:47 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Lý Do Chọn Đề Tài Kênh Marcal chụp năm 2009 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi Kênh Marcal chụp ngày 12/10/010 08:46:47 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Lý Do Chọn Đề Tài Do vậy, việc nghiên cứu xử lý lượng bùn đỏ để giảm thiểu tác hại đến môi trường, đồng thời tận dụng để đưa lại lợi ích kinh tế phục vụ đời sống vấn đề nhà khoa học giới đặc biệt quan tâm Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:48 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Mục đích nhiệm vụ đề tài II • • • • • Mục đích nhiệm vụ đề tài Tìm hiểu sản xuất nhơm theo quy trình bayer Xác định thành phần hóa bùn đỏ Nguyên nhân hậu việc tràn bùn đỏ Khảo sát gạch nung sản xuất từ bùn đỏ đất sét theo tỉ lệ phối liệu, nhiệt độ nung, lực ép Khảo sát gạch không nung sản xuất từ bùn đỏ, tro trấu NaOH theo tỉ lệ phối liệu, nồng độ NaOH, thời gian dưỡng mẫu • Đề xuất hướng nghiên cứu tương lai Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:48 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất nhơm theo quy trình bayer B NỘI DUNG CHÍNH I Sản xuất nhơm theo quy trình bayer Bước 1: Nghiền trộn quặng nhôm boxit (Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO, SiO2, TiO2 với NaOH rắn, xô đa, vôi o Bước 2: bơm hỗn hợp vào bình chịu áp lực lớn nước nóng (170-180 c) để hòa tan Al2O3, sau thêm vơi để tái sinh xút Al2O3 + 2NaOH + 3H2O = 2Na[Al(OH)4] Bước 3: thêm nước lạnh vào để pha loãng dung dịc,để chuyển Na[Al(OH) 4] => Al(OH)3 kết tủa xuống Bước 4: lọc kết tủa, nung đến 1050 c thu Al2O3 tinh khiết: Al(OH)3= Al2O3 + H2O Bước 5: Điện phân nóng chảy Al2O3 thu Al Al2O3 =Al + O2 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 08:46:49 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất nhơm theo quy trình bayer Các thành phần khác boxit khơng hòa tan theo phản ứng lọc loại bỏ khỏi dung dịch tạo thành bùn đỏ Chính thành phần bùn đỏ này gây nên vấn nạn mơi trường • Nồng độ kiềm dư lớn(pH từ 10,5-13) • Kim loại nặng( Fe • Khơng thể tái sử dụng Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 2+ , Al 3+ 2+ 2+ 2+ , Mn , Ca , Mg ) 10 08:46:50 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét IV Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất xét Nguyên tắc Dựa tính chất lí đất sét khả đóng rắn, kích thước hạt nhỏ Phản ứng tạo thành multite Al2O3 SiO2 (3Al2O3.2SiO2) làm tăng khả thiêu kết gạch [5] Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 14 08:46:52 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét Phương pháp sản xuất (theo phòng thí nghiệm) Bước 1: Chuẩn bị phối liệu đất sét-bùn đỏ theo thành phần tỉ lệ.[2] Bước 2: vào độ ẩm nghiền trộn thành hỗn hợp bột rắn đồng nhất.[3] Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 15 08:46:52 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét Thành phần bùn đỏ đất sét [2] Thành phần đất sét Thành phần bùn đỏ Thành Phần Hàm Lượng(%) Thành Phần Hàm Lượng(%) Fe2O3 46,71 SiO2 58-72 Al2O3 19,10 Al2O3 10-20 SiO2 TiO2 CaO Na2O BaO MnO 4,27 Fe2O3 5,93 1,75 MgCO3 + CaCO3 4,41 4-10 0,0083 0,0679 0,166 Cr2O3 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 16 08:46:53 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét Bước 3: ép viên áp lực Khn ép Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi Máy ép 17 08:46:54 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét Bước 4: Nung sản phẩm 1000 c Gạch nung Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 18 08:46:54 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch nung từ bùn đỏ đất sét Bước 5: Đo tiêu gạch theo TCVN 1000 c Mẫu Thành phần Cường độ bền nén Đạt chuẩn TCVN % bùn đỏ MPa 1451-1998 GN0 10 15.4 Mac 20 GN10 20 20.4 Mac 20 GN20 30 22.7 Mac 20 GN30 40 23.1 Mac 20 GN40 50 22.1 Mac 20 GN50 60 17.5 Mac 10 GN60 60 13,6 Mac 10 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 19 Độ hút nước Đạt chuẩn TCVN 1451-1998 13.7 Mac 20 17.0 Mac 20 17.4 Mac 20 17.9 Mac 20 18.0 Mac 20 21.5 Không đạt 22.1 Không đạt 08:46:55 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu V Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu Nguyên tắc Dựa chế phản ứng Geopolymer Đó xếp thứ tự Al Si theo mạch dài mạch vòng mơi trường NaOH Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 20 08:46:55 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu Thành phần hóa học bùn đỏ tro trấu [2] Thành phần bùn đỏ Thành phần tro trấu Thành Phần Hàm Lượng(%) Thành Phần Hàm Lượng(%) Fe2O3 46,71 Al2O3 0,21 Al2O3 19,10 SiO2 88,39 SiO2 TiO2 CaO Na2O BaO MnO 4,27 MgO 5,93 Na2O 1,75 4,41 K2O 0,0083 Fe2O3 0,0679 CaO 0,36 0,17 3,85 0,2 0,83 0,166 Cr2O3 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 21 08:46:56 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu Phương pháp sản xuất (theo phòng thí nghiệm) Bước 1: Chuẩn bị phối liệu bùn đỏ-tro trấu theo thành phần tỉ lệ.[2] Bước 2: Cho thêm NaOH Nước theo tỉ lệ.[3] Bước 3: Tạo hình viên cho gạch dưỡng mẫu Bước 4: Đo tiêu theo TCVN 1451-1998 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 22 08:46:56 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu Đạt chuẩn TCVN Cường độ bền nén (MPa) Thời gian dưỡng mẫu 1451-1998 (ngày) KN0.3-2M KN0.4-2M KN0.5-2M KN0.6-2M 5,86 4,70 5,11 4,50 6,81 5,18 5,59 4,94 6,91 5,52 5,73 5,17 KN0.3-4M KN0.4-4M KN0.5-4M KN0.6-4M 18 5,79 7,56 9,81 7,36 34 6,15 7,71 10,11 8,65 60 6,36 8,24 10,12 8,82 KN0.3-6M KN0.4-6M KN0.5-6M KN0.6-6M 3,96 6,47 11,58 13,89 4,16 6,88 11,87 14,21 18 34 60 18 34 Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 23 08:46:57 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Kết luận V Kết Luận Gạch khơng nung • • • • • thành phần tỉ lệ tro trấu/bùn đỏ 0,6 Nồng độ dung dịch NaOH 6M; Độ ẩm phối liệu 20%; Lực ép tạo hình mẫu gạch 7000N Thời gian dưỡng mẫu khoảng 34 ngày Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 24 08:46:58 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Kết luận • • • • Gạch Nung Tỷ lệ khối lượng bùn đỏ/đất sét dao động từ 10/90 đến 40/60; Độ ẩm phối liệu 20%; Lực ép tạo hình mẫu gạch 4000N o Nhiệt độ nung: 1000 C; Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 25 08:46:58 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Hướng phát triển VI Hướng phát triển Thêm phối liệu khác vào thành phần gạch khơng nung: thủy tinh lỏng, xi măng… Xử lí lượng kiềm dư viên gạch Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 26 08:46:59 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng NGUỒN THAM KHẢO NGUỒN THAM KHẢO [1] Wikipedia, Sự cố tràn bùn đỏ hungary 2010 [2] Hồ Phước Điệp (2014), NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI BÙN ĐỎ TRONG SẢN XUẤT GẠCH XÂY DỰNG, Khóa Luận Tốt Nghiệp [3] Mai Quang Hoàng, NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÃ THẢI BÙN ĐỎ ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH NUNG DÙNG LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG, Đề Tài SV nghiên cứu Khoa Học [4] http://www.hoahocngaynay.com/vi/nghien-cuu-giang-day/bai-nghien-cuu/214-tu-bauxite-den-nhom.html [5] http://vi.swewe.net/word_show.htm/?84403_1&Mullite Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 27 08:46:59 PM Cám ơn thầy bạn lắng nghe Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 28 08:47:00 PM ... mạch vòng mơi trường NaOH Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 20 08:46:55 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Sản xuất gạch không nung từ bùn đỏ tro trấu Thành phần hóa học bùn đỏ... Hồng-V.Trung-D.Trung-Khơi 23 08:46:57 PM Sử Dụng Phế Thải Bùn Đỏ Để Sản Xuất Vật Liệu Xây Dựng Kết luận V Kết Luận Gạch khơng nung • • • • • thành phần tỉ lệ tro trấu/bùn đỏ 0,6 Nồng độ dung dịch NaOH... 2010 [2] Hồ Phước Điệp (2014), NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI BÙN ĐỎ TRONG SẢN XUẤT GẠCH XÂY DỰNG, Khóa Luận Tốt Nghiệp [3] Mai Quang Hoàng, NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG BÃ THẢI BÙN ĐỎ ĐỂ SẢN XUẤT GẠCH NUNG DÙNG