Sử dụng xỉ gang, xỉ thép trên thế giới - bài học kinh nghiệm về bảo vệ môi trường cho ngành thép Việt Nam

Việc quản lý, tái chế và sử dụng xỉ gang/xỉ thép trong sản xuất gang thép cũng như tro xỉ ở các Nhà máy nhiệt điện đang đặt ra thách thức lớn cho ngành công nghiệp Việt Nam. Kinh nghiệm sử dụng xỉ gang và xỉ thép của một số nước trên thế giới sẽ giúp chúng ta học tập, tạo tư duy mới và kế hoạch hành động để đảm bảo phát triển sản xuất gắn với BVMT.

TRAO ĐỔI - THẢO LUẬN SỬ DỤNG XỈ GANG, XỈ THÉP TRÊN THẾ GIỚI BÀI HỌC KINH NGHIỆM VỀ BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG CHO NGÀNH THÉP VIỆT NAM TS Nghiêm Gia1 TS Nguyễn Văn Sưa2 Quá trình sản xuất gang, thép giới Việt Nam phải sử dụng khối lượng lớn quặng sắt, than cốc, nguyên liệu trợ dung (đá vôi, đôlômit ) sắt thép phế nên phát sinh lượng chất thải lớn (khí bụi thải, chất thải rắn nước thải) Vì thế, chất thải cần phải kiểm soát để tái sử dụng nhằm nâng cao hiệu sản xuất gang thép cho doanh nghiệp (DN) góp phần BVMT Trong cơng đoạn luyện gang lò cao thải luợng lớn xỉ gang (khoảng gần 0,390 xỉ gang/tấn gang lỏng) công đoạn luyện thép (với 70% lò chuyển, 30% lò điện hồ quang) thải luợng xỉ thép lớn (0,150 xỉ thép/tấn thép lỏng) Vì thế, nhiều Tập đồn thép lớn giới (Đức, Nhật Bản, Trung Quốc ) nghiên cứu tái chế xỉ gang/xỉ thép để sử dụng cho sản xuất xi măng, vật liệu làm đường giao thông số ngành công nghiệp khác, nhằm nâng cao hiệu cho DN BVMT Việc quản lý, tái chế sử dụng xỉ gang/xỉ thép sản xuất gang thép tro xỉ Nhà máy nhiệt điện đặt thách thức lớn cho ngành công nghiệp Việt Nam Kinh nghiệm sử dụng xỉ gang xỉ thép số nước giới giúp học tập, tạo tư kế hoạch hành động để đảm bảo phát triển sản xuất gắn với BVMT Khái quát trình tạo xỉ gang xỉ thép Sản xuất gang (Hình 1) bao gồm cơng đoạn (CĐ): Khai thác tuyển tài nguyên khoáng sản (TNKS); Luyện than cốc (từ than mỡ); Luyện gang; Luyện thép; Cán thép (thép thanh, thép cuộn, thép tấm); Tẩy rửa mạ sản phẩm thép Tại CĐ phát sinh chất thải, bao gồm: ▲Hình Sơ đồ tổng hợp công đoạn sản xuất gang thép Hội KHKT Đúc luyện kim Việt Nam Hiệp hội Thép Việt Nam Chuyên đề I, tháng năm 2018 Nước thải chất thải rắn phát sinh tất CĐ; Khí bụi thải phát sinh nhiều CĐ luyện gang, luyện thép cán thép; Xỉ gang xỉ thép phát sinh CĐ luyện gang luyện thép 1.1 Quá trình tạo xỉ gang sản xuất gang lò cao Gang sản xuất theo cơng nghệ lò cao (cơng nghệ luyện kim truyền thống) với nguyên liệu quặng sắt (quặng sống, quặng thiêu kết, quặng cầu viên) than cốc nguyên liệu trợ dung (đá vơi, đơlơmít, quăczit) (Hình 2) giới lượng xỉ gang có từ 230 - 290 kg xỉ/1 gang lỏng Xỉ gang chứa nhiều khoáng chất khác nhau, với khoảng 70% silicat aluminium silicat, khoảng 14% spinen, 4% oxit tự 9% khống chất khác Theo thành phần hóa học, xỉ gang chia làm loại: i) Xỉ axit chủ yếu SiO2 (chiếm 50 - 60%); ii) Xỉ bazơ chứa oxit kiềm CaO, Al2O3, MgO… 1.2 Quá trình tạo xỉ thép sản xuất thép lò chuyển lò điện hồ quang ▲Hình Sơ đồ cơng nghệ sản xuất gang lò cao Nhà máy Luyện gang - TISCO Q trình luyện lò cao loại bỏ tạp chất khử ôxy quặng sắt để thu gang lỏng, gang lỏng tháo ngồi lò lỗ gang Cùng với gang lỏng, xỉ tạo thành chủ yếu từ ôxit tạp chất khác đất chay quặng trợ dung nóng chảy kết hợp với tro than cốc Xỉ tạo nhiều làm nhiệt lò cao Xỉ có tỷ trọng nhiệt độ thấp gang lỏng nên xỉ lỏng lên ngăn cách gang lỏng với cột liệu phía Định kỳ xỉ tháo ngồi lò lỗ xỉ với khối lượng khoảng gần 390 kg xỉ/1 gang lỏng, nhà máy luyện gang lò cao dung tích lớn (V>1.000-5.000 M3) nước phát triển Chuyên đề I, tháng năm 2018 ➢ Q trình tạo xỉ thép lò chuyển (BOF): Gang lỏng lò cao, ơxy chất khử (sơđa, vơi, cacbit can, đơlơmít nạp vào lò chuyển để sản xuất thép Q trình luyện thép lò chuyển đốt cháy (ơxy hóa) tạp chất nhằm mục đích giảm hàm lượng bon (≤4%) khử tạp chất tới mức thấp Q trình luyện thép lò BOF tạo lượng xỉ khoảng 150kg xỉ/1 thép lỏng Thành phần hóa học xỉ thép lò chuyển (BOF) gồm có: CaO, SiO2, Al2O3, MgO, FeO, S P2O5 Thành phần khống vật xỉ thép BOF gồm có olivine (CaO.RO.SiO2), Rhodonite (3CaO.RO.2SiO2), dicalcium silicate (2CaO.SiO2) tricalcium silicate (3CaO.SiO2), RO oxit Mg2+, Fe2+, Mn2+ [3] TRAO ĐỔI - THẢO LUẬN Kinh nghiệm quản lý sử dụng xỉ gang xỉ thép giới Theo số liệu trên, lượng xỉ gang xỉ thép phát sinh sản xuất gang thép hàng năm nhiều, mà nước phát triển thành lập Hiệp hội Xỉ để tiến hành quản lý, nghiên cứu, chế biến, sử dụng xỉ gang xỉ thép nhằm mang lại lợi ích kinh tế cho DN sản xuất gang thép, góp phần BVMT hiệu 2.1 Kinh nghiệm sử dụng xỉ gang xỉ thép nước giới ▲Hình Sản xuất phơi thép Nhà máy Luyện thép Gia Sàng - TISCO (thuộc VNSTEEL) ➢ Q trình tạo xỉ thép lò điện hồ quang (EAF): Nguyên liệu để luyện thép lò EAF thép phế liệu (nhập hay thu mua nước) chất khử (chủ yếu vôi) Hiện nay, giới Việt Nam sử dụng tới 50% gang lỏng lò cao thay cho thép phế (Hình 3), kết ứng dụng giảm tiêu hao điện điện cực cho luyện thép lò EAF Q trình luyện thép lò EAF tạo lượng xỉ khoảng 100-150kg xỉ/1 thép lỏng Thành phần hóa học xỉ thép lò điện hồ quang (EAF) gồm: CaO, SiO2, Al2O3, MgO, MnO, Cr2O3, TiO2 P2O5 ➢ Lĩnh vực sử dụng xỉ gang: Từ kết nghiên cứu thành phần hóa học khoáng vật xỉ gang, nước châu Âu Nhật Bản chế biến xỉ gang lò cao theo cách: Làm nguội nước tạo xỉ hạt; Làm nguội chậm khơng khí tạo xỉ cục có cỡ hạt lớn Tỷ lệ sử dụng xỉ gang cho lĩnh vực nội (Bảng 1) ➢ Lĩnh vực sử dụng xỉ thép: Kinh nghiệm nước châu Âu Nhật Bản chế biến xỉ thép cách nghiền nhỏ, sau tuyển từ tách thép vụn (mạt sắt) ơxít sắt để tái sử dụng cho sản xuất quặng thiêu kết luyện thép, phần lại sử dụng cho lĩnh vực khác Tỷ lệ sử dụng xỉ thép cho lĩnh vực nội (Bảng 1) ➢ Một số ví dụ hiệu sử dụng xỉ gang xỉ thép Bảng Lĩnh vực sử dụng xỉ gang xỉ thép châu Âu Nhật Bản Lĩnh vực sử dụng Đối với xỉ gang, tỷ lệ % Đối với xỉ thép, tỷ lệ % Châu Âu Nhật Bản Châu Âu Nhật Bản Sản xuất xi măng 60 81 Giao thông (làm đường) 24 15 43 32 3 Nơng nghiệp (phân bón) Cơng trình dân dụng - 29 Tái sử dụng tồn kho nội nhà máy thép 14 30 27 Lĩnh vực khác xử lý 16 100 100 100 100 Cộng, % Chuyên đề I, tháng năm 2018 - Trong sản xuất xi măng, việc sử dụng xỉ gang lò cao làm tăng tính chất học tính vật liệu xây dựng (tăng cường độ chịu lực, chống ăn mòn hóa học cho vữa bê tơng ) góp phần BVMT (Do việc giảm phát thải CO2, tiết kiệm lượng TNKS) - Trong sản xuất phân bón: Việc sử dụng xỉ gang lò cao cung cấp SiO2 cho lúa (Giúp cho quang hợp tốt hơn, hạn chế đổ, nổ hạt, nâng cao suất ) Việc ứng dụng xi thép (của lò BOF) nhằm cung cấp Ca, Fe, P cho đất (cải thiện tính a xít cho đất, tạo cân tăng thêm chất hữu cho đất ) - Trong lĩnh vực khác: Xỉ thép sử dụng cho xây dựng công trình biển tiết kiệm lượng cát biển giúp cải tạo rặng san hô tảo biển (nhờ tác dụng CaO Fe xỉ) 2.2 Kinh nghiệm tổ chức quản lý xỉ gang xỉ thép giới [2],[3] ➢ Các nước châu Âu: Từ năm 1993, Hội nghị xỉ gang xỉ thép họp Duisburg, nước Liên minh châu Âu có ý tưởng thành lập “Nhóm công tác xỉ” đến năm 2000 (sau năm hoạt động) thức thành lập “Hiệp hội Xỉ châu Âu (European Slag Association - EUROSLAG)” Liên minh châu Âu công nhận xỉ gang xỉ thép sản phẩm phụ nhà máy luyện thép chất thải (xỉ thải) ➢ Nhật Bản: Từ năm 1978, tập đoàn sản xuất gang thép (theo cơng nghệ lò cao BF, lò chuyển-BỊ lò điện hồ quang-EAF) số DN sản xuất xi măng Công ty thương mại thống thành lập “Hiệp hội Xỉ Nhật Bản (Nippon Slag Association)” nhằm mục đích “tạo cộng đồng tái chế xỉ gang xỉ thép” Mục tiêu mà Hiệp hội Xỉ Nhật Bản hướng tới là: Nâng cao nhận thức cho DN vai trò xỉ gang xỉ thép; Tạo vị xỉ gang xỉ thép “sản phẩm thương mại có hiệu sử dụng cho kinh tế” ➢ Trung Quốc: Đã trọng nghiên cứu ứng dụng xỉ gang xỉ thép từ 1955 Viện Nghiên cứu luyện kim công trình xây dựng - MCC Trong 62 năm qua, Viện có 80 cơng trình khoa học, 30 phát minh sáng chế biên soạn 30 tiêu chuẩn liên quan xỉ gang xỉ thép Chuyên đề I, tháng năm 2018 ➢ Ôxtrâylia: Mặc dù nước sản xuất gang thép không nhiều, từ năm 1990 họ thành lập “Hiệp hội Xỉ gang xỉ thép Ôxtrâylia (Australia Iron and Steel Slag Association - ASA)” nhằm mục đích quản lý việc nhập xỉ gang xỉ thép tái chế để sử dụng cho nhu cầu họ ➢ Việt Nam: Học tập kinh nghiệm phát triển ngành thép giới, Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA) phối hợp với Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng) tổ chức Hội thảo “Ứng dụng xỉ gang xỉ thép cơng nghiệp xây dựng phát triển bền vững” ngày 6/12/2016 Hà Nội Đến tháng 3/2017, VSA thành lập “Câu lạc xỉ gang xỉ thép” bao gồm số DN sản xuất gang thép, DN sản xuất xi măng số Viện nghiên cứu chuyên ngành liên quan đến ngành thép Việt Nam Kết luận đề nghị Trong thời kỳ hội nhập quốc tế, đòi hỏi DN ngành cơng nghiệp Việt Nam nói chung phải có tư hành động tích cực để tìm hướng thích hợp cho DN nhằm đảm bảo hài hồ q trình tăng trưởng BVMT cách bền vững Trong đó, việc xử lý khối lượng xỉ gang, xỉ thép sản xuất gang thép xỉ tro từ Nhà máy nhiệt điện thải tồn đọng nhiều DN nước đặt thách thức lớn cho tồn ngành cơng nghiệp Việt Nam Từ học kinh nghiệm sử dụng xỉ gang xỉ thép nước giới (ngành công nghiệp thép Nhật Bản, Đức, Hàn Quốc, Đài Loan, Ơxtrâylia ) đến lúc Bộ Cơng Thương, Bộ TN&MT, Bộ ngành liên quan Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA) cần phối hợp tổ chức tạo nguồn kinh phí để tiến hành lập Báo cáo “Đánh giá thực trạng đề xuất giải pháp quản lý, sử dụng tái chế xỉ gang/xỉ thép sản xuất gang thép xỉ tro nhà máy nhiệt điện” Kết Báo cáo sở tiền đề cho việc sớm thành lập “Hiệp hội Xỉ Việt Nam” giúp nâng cao hiệu sản xuất cho DN thuộc ngành thép ngành điện Việt Nam nhằm BVMT ứng phó với biến đổi khí hậu■ ... biến, sử dụng xỉ gang xỉ thép nhằm mang lại lợi ích kinh tế cho DN sản xuất gang thép, góp phần BVMT hiệu 2.1 Kinh nghiệm sử dụng xỉ gang xỉ thép nước giới ▲Hình Sản xuất phôi thép Nhà máy Luyện thép. .. lượng xỉ gang, xỉ thép sản xuất gang thép xỉ tro từ Nhà máy nhiệt điện thải tồn đọng nhiều DN nước đặt thách thức lớn cho tồn ngành cơng nghiệp Việt Nam Từ học kinh nghiệm sử dụng xỉ gang xỉ thép. .. (Bảng 1) ➢ Một số ví dụ hiệu sử dụng xỉ gang xỉ thép Bảng Lĩnh vực sử dụng xỉ gang xỉ thép châu Âu Nhật Bản Lĩnh vực sử dụng Đối với xỉ gang, tỷ lệ % Đối với xỉ thép, tỷ lệ % Châu Âu Nhật Bản