Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ nung đến quá trình ổn định hóa rắn bùn đỏ sản xuất vật liệu xây dựng

Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thị Huế NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NUNG ĐẾN Q TRÌNH ỔN ĐỊNH HĨA RẮN BÙN ĐỎ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - Bùi Thị Huế NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ NUNG ĐẾN Q TRÌNH ỔN ĐỊNH HĨA RẮN BÙN ĐỎ SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG Chuyên ngành: Khoa học môi trường Mã số: 60 85 02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN MẠNH KHẢI Hà Nội - 2013 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường MỤC LỤC Mở đầu Chƣơng - Tổng quan 1.1 Bauxite tiềm bauxite 1.1.1 Bauxite 1.1.2 Quá trình hình thành bauxite 1.1.3 Thành phần khoáng vật bauxite 1.1.4 Tiềm bauxite giới Việt Nam 1.1.4.1 Tiềm bauxite giới 1.1.4.2 Tiềm bauxite Việt Nam 1.2 Công nghệ sản xuất alumin 10 1.2.1 Công nghệ làm giàu chế biến quặng bauxite 10 1.2.2 Công nghệ sản xuất alumin 12 1.2.3 Công nghệ sản xuất nhôm khu vực Tây Nguyên 16 1.3 Thành phần tính chất Bùn đỏ 21 1.3.1 Vấn đề bùn thải – bùn đỏ 21 1.3.2 Thành phần bùn đỏ 22 1.4 Độc tính bùn đỏ 26 1.5 Các phương hướng sử dụng bùn đỏ giới Việt Nam 27 1.5.1 Các phương hướng sử dụng bùn đỏ giới 27 1.5.1.1 Sử dụng bùn đỏ sản xuất vật liệu xây dựng 28 1.5.1.2 Sử dụng bùn đỏ sản xuất gốm thủy tinh 29 1.5.1.3 Sử dụng bùn đỏ xử lý nước 29 1.5.2 Các phương hướng sử dụng bùn đỏ Việt Nam 31 1.6 Quá trình ổn định hóa rắn 32 1.6.1 Ổn định hóa rắn 32 1.6.2 Cơ chế trình ổn đinh hóa rắn 33 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Chƣơng – Đối tƣợng phƣơng pháp nghiên cứu 36 2.1 Đối tượng nghiên cứu 36 2.2 Phương pháp nghiên cứu 37 2.2.1 Phương pháp sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng 37 2.2.2 Phương pháp ngâm chiết xác định độc tính vật liệu 40 2.2.2.1 Xác định dung môi chiết 41 2.2.2.2 Quy trình chiết 42 2.2.2.3 Xác định hàm lượng kim loại nặng 42 2.2.3 Phương pháp xác định thành phần khoáng vật vật liệu 43 2.2.4 Phương pháp thử nghiệm vật lý 43 2.2.5 Phương pháp xác định độ co ngót gạch nung 44 2.2.6 Phương pháp phân tích đánh giá tổng hợp 44 2.2.7 Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp 44 Chƣơng – Kết thảo luận 45 3.1 Bùn đỏ Tây Nguyên vấn đề môi trường 45 3.1.1 Đặc điểm bauxite khu vực Tây Nguyên 45 3.1.2 Thành phần tính chất bùn đỏ vấn đề môi trường 46 3.1.2.1 Hàm lượng oxit 47 3.1.2.2 Các nguyên tố phóng xạ 48 3.1.2.3 Thành phần kim loại nặng mẫu bùn đỏ 50 3.1.2.4 Thành phần giới mẫu bùn đỏ 51 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình ổn định hóa rắn 51 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cấu trúc vật liệu 54 3.2.2 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến dịch chiết mẫu 56 3.2.2.1 Kết xác định dung môi chiết 56 3.2.2.2 Giá trị pH dịch chiết mẫu 57 3.2.2.3 Kết đo kim loại nặng dịch chiết mẫu 59 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ co ngót 61 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường 3.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ cứng vật liệu 63 Kết luận kiến nghị 66 Tài liệu tham khảo 68 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 1.1 Các phương án sử dụng bauxite 11 Hình 1.2 Công nghệ Bayer chế biến alumin từ bauxite 13 Hình 1.3 Quy trình sản xuất alumin 14 Hình 1.4 Quy trình sản xuất alumin cơng nghệ Bayer Tây Nguyên 18 Hình 1.5 Một số phương án sử dụng bùn đỏ 28 Hình 2.1 Quy trình sử dụng bùn đỏ sản xuất vật liệu xây dựng 37 Hình 3.1 Ủ vật liệu 52 Hình 3.2 Hình dạng gạch 50 x 50 x 10 52 Hình 3.3 Cho vật liệu vào dung mơi chiết 52 Hình 3.4 Chiết dịch 52 Hình 3.5 Thao tác định hình gạch 53 Hình 3.6 Hình dạng gạch 230 x 110 x 63 55 Hình 3.7 Biểu đồ biến đổi thành phần khống theo nhiệt độ 52 Hình 3.8 Sự thay đổi pH dịch lắc trước sau thêm axit HCl 57 Hình 3.9 Sự phụ thuộc pH dịch chiết mẫu vào nhiệt độ nung mẫu 58 Hình 3.10 Biến thiên nồng độ kim loại nặng dịch chiết theo nhiệt độ 57 nung Hình 3.11 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ co ngót vật liệu 62 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tài nguyên bauxite châu lục giới Bảng 1.2 Trữ lượng khai thác bauxite giới Bảng 1.3 Sản xuất nhôm kim loại giới Bảng 1.4 Thống kê mỏ bauxite laterite miền nam Việt Nam Bảng 1.5 Tiêu hao kiềm bauxite cho sản xuất alumin 15 Bảng 1.6 Thành phần bùn đỏ số nhà máy alumin giới 22 Bảng 1.7 Thành phần bùn đỏ 23 Bảng 1.8 Thành phần bùn đỏ dung dịch bám theo bùn đỏ dự án Lâm 24 Đồng Bảng 1.9 Thành phần bùn đỏ dung dịch bám theo bùn đỏ dự án 25 Nhân Cơ Bảng 3.1 Thành phần quặng bauxite nguyên khai khu mỏ Tây 45 Nguyên Bảng 3.2 Hàm lượng oxit bùn đỏ Tây Nguyên, Việt Nam 47 Bảng 3.3 Đồng vị phóng xạ hàm lượng U, Th, K mẫu 48 quặng bauxite Bảng 3.4 Hoạt độ phóng xạ riêng số đồng vị phóng xạ tự nhiên 49 mẫu bùn đỏ Bảng 3.5 Hàm lượng U, Th, K mẫu liều hiệu dụng năm 49 phông xạ gamma gây Bảng 3.6 Hàm kim loại nặng bùn đỏ 50 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Bảng 3.7 Thành phần giới mẫu bùn đỏ 51 Bảng 3.8 Kết phân tích XRD cho gạch nung nhiệt độ khác 54 Bảng 3.9 pH mẫu lắc với nước cất 56 Bảng 3.10 pH dịch chiết sau bậc chiết 58 Bảng 3.11 Kết phân tích kim loại nặng mẫu 60 Bảng 3.12 Độ co ngót gạch nung 61 Bảng 3.13 Kết phân tích đặc tính vật lý gạch 63 Bảng 3.14 Cường độ uốn nén cho gạch đất sét nung 64 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường MỞ ĐẦU Việt Nam ba nước có trữ lượng quặng bauxite đứng đầu giới, đến bauxite trở thành nguồn tài nguyên quan trọng Việt Nam Phần lớn trữ lượng bauxite Việt Nam tập trung Tây Nguyên, đặc biệt tỉnh phía Nam Tây Nguyên Lâm Đồng Đắc Nông [6] Hiện nay, Việt Nam bắt đầu triển khai xây dựng hai nhà máy sản xuất alumin đầu tiên, công suất 600.000 tấn/năm: nhà máy alumin Tân Rai nhà máy alumin Nhân Cơ Nhà máy vào hoạt động thử nghiệm cuối năm 2012 nhà máy thứ hai theo kế hoạch bắt đầu hoạt động sản xuất vào năm 2014 Tuy nhiên, vấn đề bất cập lớn triển khai dự án nhôm Tây Nguyên vấn đề môi trường sinh thái Các chuyên gia nước thành viên Hội đồng tương trợ kinh tế xem xét dự án nhôm Việt Nam khuôn khổ hợp tác đa phương song phương cho dự án có ảnh hưởng tiêu cực đến mơi trường sinh thái khu vực diện rộng [50] Khi khai thác bauxite, trước mắt bắt buộc phải phá huỷ toàn thảm thực vật để bốc lớp đất phủ bề mặt lớp khoáng vật chứa bauxite với độ sâu hết chiều dày thân quặng Toàn vùng đồi núi dần biến thành đất trống, khơng có khả trồng trọt khơng giữ độ ẩm Một vấn đề quan trọng mà tất nước sản xuất alumin quan tâm vấn đề bùn thải q trình chế biến quặng, cịn gọi bùn đỏ Đặc trưng bùn đỏ có pH cao có kích thước hạt mịn, nhỏ 1mm Do đó, bùn thải khô dễ phát tán bụi vào khơng khí gây nhiễm, tiếp xúc với bụi gây bệnh da, mắt Nước thải từ bùn nước chảy tràn qua hồ bùn đỏ tiếp xúc với da gây tác hại ăn mòn da, gây độ nhờn làm da khơ ráp, sưng tấy, loét mủ vết xước da [8] Đặc biệt, nguy gây ô nhiễm nguồn nước ngầm cao lưu giữ bùn với khối lượng lớn thời gian dài Lượng bùn phát tán mùi hơi, hóa chất gây nhiễm, ăn mòn loại vật liệu Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Một số thành phần hóa học bùn đỏ: Fe2O3, Al2O3, SiO2 TiO2, Na2O, K2O, CaO số nguyên tố kim loại có giá trị như: V, Ga Bên cạnh đó, bùn đỏ cịn chứa số ngun tố phóng xạ, kim loại nặng, chất thải nguy hại, oxalate gây tác động xấu cho sức khỏe người môi trường [8] Trước kia, để lưu trữ bùn đỏ, hầu hết nhà máy sản xuất alumin chứa bùn đỏ ao mở nước bay chiết xuất kiềm Phải vài năm, trình tự nhiên kết thúc bùn khơ cịn lại chơn cất trộn với đất Tuy nhiên, sau cố vỡ bể chứa bùn đỏ nhà máy sản xuất nhôm miền Tây Hungary hậu cho thấy việc chứa bùn đỏ chưa phải giải pháp tốt, mà phải tìm giải pháp hữu hiệu để xử lý, làm giảm nguy cơ, rủi ro bùn đỏ đến mơi trường, sử dụng chất thải loại nguyên vật liệu cho trình sản xuất tạo sản phẩm khác, mang lại lợi ích kinh tế không gây tác động xấu đến sức khỏe người môi trường Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: ―Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ nung đến q trình ổn định hóa rắn bùn đỏ sản xuất vật liệu xây dựng” cần thiết để tận dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng Đề tài luận văn tốt nghiệp với nội dung gồm: - Nghiên cứu trình sản xuất thành phần bùn đỏ hai nhà máy Nhân Cơ Tân Rai - Xây dựng quy trình sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng - Xác định đặc tính lý, cấu trúc vật liệu - Thử độ an toàn vật liệu Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường lượng lớn H+ (từ CH3COOH) trung hịa với OH- có vật liệu Sau đó, dịch chiết bậc 2, bậc 3: lượng xút có mẫu đa số trung hịa dịch chiết bậc 1, nên lượng NaOH lại với hàm lượng thấp, thêm dung môi chiết để chiết bậc 2, bậc 3, lượng NaOH hịa tách nên khơng ảnh hưởng nhiều đến pH dung mơi chiết Chính thế, lần chiết sau pH dịch chiết gần với pH dung môi, không chịu ảnh hưởng nhiều mẫu Khi nhiệt độ nung mẫu tăng, pH bậc chiết lại có xu hướng giảm, 600oC, pH dịch chiết bậc 5,61 bậc 5,33 Trong đó, 1000oC, pH dịch chiết bậc 5,27 bậc 5,23 Có khác biệt pH dịch chiết thay đổi nhiệt độ nung mẫu nhiệt độ nung tăng cao, hàm lượng NaOH lớn bị cố định, lưu giữ thành phần khoáng vật mới, khoáng vật khơng bị hịa tan, thơi chiết dung mơi chiết Chính mẫu nung nhiệt độ cao ảnh hưởng đến dịch chiết ít, làm pH dung môi chiết bị biến đổi so với ban đầu Ở nhiệt độ nung mẫu cao, khác biệt pH dịch chiết bậc chiết thấp so với mẫu nung nhiệt độ thấp 3.2.2.3 Kết đo kim loại nặng dịch chiết mẫu Để thử nghiệm tính nguy hại, vật liệu phân tích theo yêu cầu phương pháp EPA 1311 kết so sánh với ngưỡng cho phép kim loại nặng QCVN 07: 2009/BTNMT Theo phương pháp EPA, sử dụng dịch chiết gạch cuối đo kim loại nặng, với tiêu kim loại nặng như: Cu, Zn, Pb, Cd Kết phân tích kim loại nặng dịch chiết thể Bảng 3.11 Theo bảng kết phân tích kim loại nặng, thấy thay đổi đáng kể, đây, nồng độ kim loại nặng có giá trị nhỏ Thậm chí, Pb Cd gần không phát thấy dịch chiết với ngưỡng phát kim loại máy đo 0,5 µg/l 66 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường Bảng 3.11 Kết phân tích kim loại nặng mẫu Cu Zn Pb Cd (µg/l) (µg/l) (µg/l) (µg/l) 600oC 10,149 1,1633 kph kph 700oC kph 1,5055 1,7551 kph 800oC 5,1815 1,5 kph kph 900oC 18,487 kph kph 1000oC kph 6,5922 kph kph Hình 3.10 Biến thiên nồng độ kim loại nặng dịch chiết theo nhiệt độ nung Theo biểu đồ biến thiên nồng độ kim loại nặng thay đổi nhiệt độ nung: tăng dần nhiệt độ lên, nồng độ kim loại bất thường theo xu hướng khác nhau, nhiên tất nhiệt độ nung khác nhau, kết phân tích 67 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường kim loại nặng dịch chiết gạch cho kết thấp so với ngưỡng chất thải nguy hại theo QCVN 07 : 2009 Điều chứng tỏ trình nung gạch, kim loại cố định khoáng, kết cấu gạch không bị rửa trôi ngâm chiết 3.2.3 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ co ngót Để tạo hình cho gạch, hỗn hợp vật liệu phải trộn với nước để có tính dẻo, tính dính, tạo liên kết phần tử, trước đưa gạch vào lò nung, gạch phơi khơ khơng khí Trong q trình phơi này, gạch bị nước dần, làm cho kích thước gạch giảm dần Gạch ướt khn có kích thước cạnh lớn 50mm x 50mm x 10mm, phơi khơ cạnh dài có kích thước trung bình 48,75mm x 49,1mm x 9,7mm Tức sau phơi, kích thước gạch cịn 97,5% so với ban đầu, hay gạch bị ngót khoảng 7,13% Bảng 3.12 Độ co ngót gạch nung Kích thƣớc trung Tỉ lệ thể tích so bình cạnh gạch với gạch ƣớt (mm xmm x mm) (%) Gạch ướt 50 x 50 x 10 100 Gạch khô 48,75 x 49,1 x 9,7 92,87% 7,13% 600oC 48,16 x 48,25 x 9,63 89,51% 10,49% 700oC 47,9 x 48,02 x 9,60 88,32% 11,68% 800oC 47,5 x 47,31 x 9,55 85,84% 14,16% 900oC 46,68 x 47,10 x 9,49 83,46% 16,54% 1000oC 45,85 x 45,76 x 9,40 78,89% 21,11% Loại gạch 68 Co ngót (%) Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Sau phơi khô gạch nung lên nhiệt độ 600, 700, 800, 900 1000oC, q trình nung, thành phần hóa học khống vật gạch thay đổi, tạo co ngót trương nở Kích thước gạch thay đổi kích thước sau nung thể Hình 3.9 Hình 3.11 Ảnh hƣởng nhiệt độ nung đến độ co ngót vật liệu Như vậy, tăng nhiệt độ nung lên, độ co ngót gạch cao, từ 600 đến 700oC chênh lệch độ co ngót nhiệt độ khơng nhiều Ở 600oC gạch bị ngót 10,49%, lên 700oC gạch co ngót 11,68 % (tăng thêm 1,19%) Nhưng 700 đến 1000oC, gạch co ngót với cường độ lớn hơn, co ngót nhiệt độ thể rõ ràng, 800oC gạch co ngót 14,16%, đến 900oC 16,54% (tăng 2,38% so với 800oC) đặc biệt cao 1000oC, độ co ngót 21,11% (tăng 4,57% so với 900oC) Có thể giải thích cho co ngót khơng theo nhiệt độ là: giai đoạn từ gạch ướt đến lúc gạch khô giai đoạn gạch bị nước nhiều (từ độ ẩm 20 – 30% sang độ ẩm – 3%), sau từ giai đoạn gạch khô đến nhiệt độ nung 700oC, giai đoạn xảy co ngót q trình nước vật lý tinh thể ngậm nước đốt cháy thành phần hợp chất hữu cơ, chuyển 69 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường thành phần hữu thành khí bay đi, cịn lại phần tro gạch Ở giai đoạn 800 đến 1000oC, xảy biến đổi mạnh mẽ thành phần khoáng vật bên gạch, goethite FeOOH chuyển dạng Fe2O3, giải phóng H2O; quartz nhiệt độ chuyển sang dạng vơ định hình dạng thủy tinh lỏng, tham gia tạo khoáng hợp chất; làm cho giai đoạn này, gạch bị giảm kích thước đáng kể giảm khối lượng Tóm lại nung lên nhiệt độ cao khối lượng kích thước gạch giảm 3.2.4 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến độ cứng vật liệu Để xác định độ cứng vật liệu, cần đưa vật liệu kích cỡ gạch thực Tiến hành pha trộn phụ gia tương tự trên, theo tỉ lệ thành phần Nhưng gạch đóng với kích cỡ lớn: 230mm x 110mm x 63mm sấy, nung theo quy trình sản xuất gạch cơng nghiệp nhiệt độ nung 1000oC thời gian 24 Gạch sau nung xác định đặc tính khả chịu uốn, chịu nén, độ hút nước theo TCVN 6355:2009 Kết phép phân tích đặc tính vật lý gạch thể Bảng 3.13 Bảng 3.13 Kết phân tích đặc tính vật lý gạch [13,14,15] STT Tên tiêu Đơn vị Kết Phƣơng pháp thử Cường độ nén Mpa 7,7 TCVN 6355-2:2009 Cường độ uốn Mpa 2,8 TCVN 6355-3:2009 Độ hút nước % 19,5 TCVN 6355-4:2009 Theo TCVN 1451:1998 – Yêu cầu kĩ thuật cho gạch đất sét nung: - Cường độ uốn nén tương ứng với loại mác gạch trình bày Bảng 3.14 70 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Bảng 3.14 Cƣờng độ uốn nén cho gạch đất sét nung Mác gạch Cƣờng độ nén (Mpa) Cƣờng độ uốn (Mpa) Trung bình Nhỏ cho Trung bình Nhỏ cho cho mẫu thử mẫu thử cho mẫu thử mẫu thử M200 20 15 3,4 1,7 M150 15 12,5 2,8 1,4 M125 12,5 10 2,5 1,2 M100 10 7,5 2,2 1,1 M75 7,5 1,8 0,9 M50 3,5 1,6 0,8 - Độ hút nước gạch đặc đất sét nung không lớn 16% [12] Nếu so sánh kết phân tích đặc tính gạch với TCVN 1451:1998, thấy yêu cầu cường độ nén, gạch đạt giá trị 7,7: tương ứng với mác M75, yêu cầu cường độ uốn, gạch đạt giá trị 2,8: tương ứng với chất lượng gạch mác M150 Như vậy, xét đến tiêu cường độ uốn cường độ nén, vật liệu có đủ khả sản xuất gạch từ M75 Tuy nhiên, so sánh gạch với yêu cầu kĩ thuật độ hút nước: theo TCVN 1451:1998, mác gạch, yêu cầu độ hút nước cho gạch đất sét nung ln 16%, cịn gạch từ ngun liệu bùn đỏ lại có độ hút nước 19,5%, cao so với tiêu chuẩn Do đặc điểm bùn đỏ có kích thước hạt nhỏ, hàm lượng huyền phù cao, độ hút nước cao, nên trình sản xuất gạch, cần lượng nước lớn để gạch 71 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường có khả tạo hình gắn kết với Khi so sánh khối lượng gạch trước nung sau khỏi lò: - Trước nung 2,5 kg/viên (sau sấy khô) - Sau nung 1,6 kg/viên Trong đó, với loại gạch đất sét thơng thường kích thước, có khối lượng trung bình > 2,2 kg Như vậy, so sánh gạch làm từ bùn đỏ gạch đất sét thông thường, độ xốp gạch bùn đỏ cao điều giải thích cho khả hút ẩm cao gạch bùn đỏ Như vậy, với nghiên cứu trước đặc tính hóa lý bùn đỏ Tây Nguyên nghiên cứu phương pháp sản xuất gạch nung sở để đưa hướng nghiên cứu cho luận văn Cũng nghiên cứu phương pháp sản xuất gạch, nghiên cứu đặt vấn đề tính an toàn cho người sử dụng gạch, tức gạch sản xuất vừa phải đáp ứng yêu cầu tính lý vật liệu xây dựng, vừa phải đảm bảo tính an tồn mơi trường sức khỏe người: pH, hàm lượng kim loại nặng, phóng xạ 72 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mơi trường KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Với kết nghiên cứu ban đầu cho thấy, việc sử dụng bùn đỏ làm nguyên liệu cho sản xuất gạch nung hợp lý, góp phần làm giảm tác động xấu đến môi trường hoạt động sản xuất alumin gây Khi giữ nguyên tỉ lệ phối trộn mẫu, nâng dần nhiệt độ nung lên, thành phần khống mẫu có thay đổi đáng kể Ở nhiệt độ cao, hàm lượng quartz mẫu giảm (39,93% 600oC xuống 9,64% 1000oC), hàm lượng khoáng hematite tăng (16,36% 600oC lên 38,53 % 1000oC) Hàm lượng albite có xu hướng giảm khơng đáng kể, hàm lượng zeolite biến thiên ít, mức ổn định Kết đo pH dịch chiết mẫu sau lần chiết cho thấy, dịch chiết mẫu sau có pH thấp dịch chiết mẫu sau pH ổn định, pH lần chiết không chênh lệch nhiều Còn thay đổi nhiệt độ nung mẫu, tăng nhiệt độ nung lên pH dịch chiết có xu hướng giảm không nhiều Lấy dịch chiết cuối mẫu nhiệt độ nung khác để đo tiêu kim loại nặng Cu, Zn, Pb, Cd cho thấy, tiêu Pb Cd, tất nhiệt độ nung khơng phát được, cịn tiêu Zn Cu mức thấp, nằm ngưỡng cho phép chất thải nguy hại nồng độ trung bình môi trường tự nhiên Khi đưa nhiệt độ nung gạch lên cao độ co ngót vật liệu lớn, nhiệt độ nung 600oC gạch bị giảm 10,5% thể tích 1000oC 21,11% Đưa nguyên liệu vào sản xuất gạch theo quy trình sản xuất gạch cơng nghiệp: kích cỡ 230mm x 110mm x 63mm nung theo nhiệt độ lị nung cơng nghiệp (1000oC) để xác định tính chất vật lý gạch Gạch có độ chịu nén đạt tiêu chuẩn gạch M75 cường độ chịu uốn đạt M150 Tuy nhiên, so 73 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường sánh với yêu cầu kĩ thuật độ hút nước, gạch đạt độ hút nước 19,5%, cịn u cầu kĩ thuật 16% Đây nguyên liệu có hàm lượng huyền phù cao, lưu giữ nước tốt, nên gạch nung lên có độ rỗng cao, tăng khả hút nước Nếu so sánh với gạch đất sét nung thơng thường kích cỡ gạch tự bùn đỏ có khối lượng nhỏ nhiều (>0,6 kg/viên, với kích cỡ nhau) KIẾN NGHỊ Với kết nghiên cứu cho thấy, ưu khuyết điểm tính chất vật lý nên loại gạch từ bùn đỏ sử dụng để xây dựng nhà, chịu tác động thời tiết, cần có nghiên cứu thêm để tăng cường ưu điểm loại gạch này: nhẹ, chịu uốn, chịu nén khắc phục nhược điểm: độ hút nước cao để sử dụng cho xây dựng ngồi trời Với độ xốp cao, gạch có tiềm sử dụng cho mục đích vật liệu cách nhiệt xây dựng dân dụng Tiến hành với thí nghiệm vật liệu với tỉ lệ phối trộn bùn đỏ:cao lanh:cát khác sử dụng phụ gia khác có tiềm như: tro bay, bột đá vơi để có nhiều loại gạch với chức khác hay sản xuất loại vật liệu xây dựng khác Nhà nước cần hỗ trợ nhà khoa học doanh nghiệp triển khai mạnh mẽ ứng dụng lĩnh vực tận dụng chất thải rắn bùn đỏ nhằm giải vấn đề môi trường coi dạng tài nguyên tiềm cho phát triển kinh tế 74 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bộ Khoa học công nghệ (2001), TCVN 6866:2001 - An toàn xạ Giới hạn liều nhân viên xạ dân chúng Bộ tài nguyên môi trường (2009), QCVN 07: 2009 - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia ngưỡng chất thải nguy hại Trần Ngọc Dư (2012), ―Xử lý bùn đỏ chất thải sau q trình cơng nghệ chế biến quặng bauxite‖, Giải pháp công nghệ mới, thân thiện môi trường, Tạp chí Mơi trường thị Việt Nam, 75(3), tr 29-31 Hồ Sĩ Giao, Mai Thế Toản (2008), ―Dự án khai thác, chế biến bauxite Tây Nguyên vấn đề môi trường‖, Tài nguyên Môi trường, (7), tr.51 Lưu Đức Hải, Trần Văn Quy, Nguyễn Xuân Huân, Trần Văn Sơn (2012), ―Nghiên cứu số đặc tính hóa học vật lý bùn đỏ nhằm định hướng sản xuất vật liệu xây dựng‖, Tạp chí khoa học ĐHQG, Khoa học Tự nhiên Công nghệ 28(4S), tr 53-60 Lưu Đức Hải (2012), ―Thu thập số liệu, tư liệu công nghệ sản xuất alumin, thành phần tính chất bùn đỏ tư liệu nước‖, Nghiên cứu khả chế tạo vật liệu xây dựng TF bùn đỏ phát sinh công nghệ sản xuất alumin Tây Nguyên, Đại Học Quốc gia Hà Nội Lê Thanh Hải (2007), ―Nghiên cứu xử lý tái sử dụng số loại bùn thải chứa kim loại nặng ứng dụng q trình ổn định hóa rắn‖, Tạp chí phát triển Khoa học Cơng nghệ, 10(1), tr 55-60 Nguyễn Mạnh Khải (2012), ―Nghiên cứu tác động độc hại nguy gây tác động môi trường bùn đỏ‖, Nghiên cứu khả chế tạo vật liệu xây dựng TF bùn đỏ phát sinh công nghệ sản xuất alumin Tây Nguyên, Đại Học Quốc gia Hà Nội 75 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường Nguyễn Ngọc Minh (2012), ―Thu thập phân tích phương pháp quy trình cơng nghệ sử dụng bùn đỏ để sản xuất vật liệu xây dựng‖, Nghiên cứu khả chế tạo vật liệu xây dựng TF bùn đỏ phát sinh công nghệ sản xuất alumin Tây Nguyên, Đại Học Quốc gia Hà Nội 10 Minh Quang (2009), ―Dự án khai thác bauxite Đăk Nơng – Cơ hội cho địa phương nghèo‖, Tài nguyên Môi trường, (9), tr.28 11 Trần Văn Sơn (2012), ―Thiết lập quy trình cơng nghệ sử dụng bùn đỏ để sản xuất gạch xây gốm nung‖, Nghiên cứu khả chế tạo vật liệu xây dựng TF bùn đỏ phát sinh công nghệ sản xuất alumin Tây Nguyên, Đại Học Quốc gia Hà Nội 12 TCVN 1451:1998 - Gạch đặc đất sét nung 13 TCVN 6355-2:2009 - Xác định cường độ nén 14 TCVN 6355-3:2009 - Xác định cường độ uốn 15 TCVN 6355-4:2009 - Xác định độ hút nước 16 TCVN 6476:1999 - Gạch bê tông tự chèn 17 TCVN 6477:1999 - Gạch block tự chèn 18 Tổng cơng ty khống sản (2006), ―Đánh giá tác động môi trường Tổ hợp bauxite Lâm Đồng‖ 19 Tổng Cục Địa chất Khoáng sản (2011), Điều tra đánh giá tổng thể tiềm quặng bauxite, quặng sắt laterit miền Nam Việt Nam, Hà Nội 20 Bùi Cách Tuyến, Mai Thế Toản (2009), ―Công nghiệp khai thác Bauxite - sản xuất alumina - nhôm khu vực Tây Nguyên: Tiềm thách thức‖, Tạp chí tài nguyên Môi trường, (8), tr 12 21 Nguyễn Thành Vạn (2012), ―Tài nguyên bauxite Việt Nam phát triển bền vững‖ 76 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường 22 Nguyễn Khắc Vinh (2009), ―Tài nguyên bauxite Thế giới Việt Nam‖, Tạp chí tài nguyên môi trường (số 7), tr 49-51 Tiếng Anh 23 A Collazo, D Fernández, M Izquierdo, X.R Nóvoa, C Pérez (2005), ―Evaluation of red mud as surface treatment for carbon steel prior painting‖, Progress in Organic Coatings, (52), pp 351–358 24 B Koumanova, M Drame, M Popangelova (1997), ―Phosphate removal from aqueous solutions using red mud wasted in bauxite Bayer's process‖, Resources, Conservation and Recycling, (19), pp 11- 20 25 C Klauber, M Gräfe, G Power (2011), ―Bauxite residue issues: II options for residue utilization‖, Hydrometallurgy, (108), pp 11 – 32 26 Claudia Brunori, Carlo Cremisini, Paolo Massanisso (2005), ―Reuse of a treated red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility‖, Journal of Hazardous Materials (B117), pp 55–63 27 D Tuazon , G.D Corder (2008), ―Life cycle assessment of seawater neutralised red mud for treatment of acid mine drainage‖, Resources, Conservation and Recycling, (52), pp 1307–1314 28 Édith Poulin , Jean-Franỗois Blais, Guy Mercier (2008), Transformation of red mud from aluminium industry into a coagulant for wastewater treatment‖, Hydrometallurg, (92), pp 16–25 29 Hanifi Binic, Orhan Aksogan, Derya Bakbak (2009), ―Sound insulation of fibre reinforced mud brick walls‖, Construction and Building Materials, (23), pp 1035–1041 30 Houda Mekki, Michael Anderso, Mourad Benzina (2008), ―Valorization of olive mill wastewater by its incorporation in building bricks‖, Journal of Hazardous Materials, 158), pp 308–315 77 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Mụi trng 31 Hỹlya Genỗ-Fuhrman, Jens Christian Tjell (2004), Increasing the arsenate adsorption capacity of neutralized red mud‖, Journal of Colloid and Interface Science, (271), pp 313–320 32 Li Zhong, Yifei Zhang Yi Zhang (2009), ―Extraction of alumina and sodium oxide from red mud by a mild hydro-chemical process‖, Journal of Hazardous Materials, (172), pp 1629–1634 33 LIU Chang-jun, LI Yan-zhong, LUAN Zhao-kun (2007), ―Adsorption removal of phosphate from aqueous solution by active red mud‖, Journal of Environmental Sciences, (19), pp 1166–1170 34 M Giugliano and A Paggi j' (1985), ―Use of tannery sludge in brick production‖, Waste Management & Research, (3), pp 361 -368 35 Mária Omastová, Jan Proken (2007), ―Synthesis and characterization of red mud/polyaniline composites: Electrical properties and thermal stability‖, European Polymer Journal, (43), pp 2471–2480 36 Ran Zhang, Shili Zheng, Shuhua Ma, Yi Zhang (2011), ―Recovery of alumina and alkali in Bayer red mud by the formation of andradite - grossular hydrogarnet in hydrothermal process‖, Journal of Hazardous Materials, (189), pp 827–835 37 S.P Raut, R.V Ralegaonkar, S.A Mandavgane (2011), ―Development of sustainable construction material using industrial and agricultural solid waste: A review of waste-create bricks‖, Construction and Building Materials, (25), pp 4037–4042 38 Shaobin Wang, H.M Ang, M.O Tadé (2008), ―Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes‖, Chemosphere, (72), pp 1621–1635 78 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường 39 Snigdha Sushil, Vidya S Batra (2008), ―Catalytic applications of red mud, an aluminium industry waste: A review‖, Applied Catalysis B: Environmental, (81), pp 64–77 40 Soo-Jin Park, Byung-Ryul Jun (2005), ―Improvement of red mud polymermatrix nanocomposites by red mud‖, Journal of Colloid and Interface Science, (284), pp 204–209 41 U Danis (2005), ―Chromate removal from water using red mud and crossflow microfiltration‖, Desalination, (181), pp 135-143 42 V Jobbágy , J Somlai, J Kovács, G Szeiler, T Kovács (2009), ―Dependence of radon emanation of red mud bauxite processing wastes on heat treatment‖, Journal of Hazardous Materials, (172), pp 1258–1263 43 Wanchao Liu, Jiak uan Yang (2009), ―Application of Bayer red mud for iron recovery and building material production from alumosilicate residues‖, Journal of Hazardous Materials, (161), pp 474–478 44 Weiwei Huang, Shaobin Wang, Zhonghua Zhu (2008), ―Phosphate removal from wastewater using red mud‖, Journal of Hazardous Materials, (158), pp 35–42 45 Xiaoming Liu, Na Zhang, Henghu Sun, Jixiu Zhang (2011), ―Structural investigation relating to the cementitious activity of bauxite residue — Red mud‖, Cement and Concrete Research, (41), pp 847– 853 46 Yanju Liu, Ravi Naidu, Hui Ming (2011), ―Red mud as an amendment for pollutants in solid and liquid phases‖, Geoderma, (163), pp –12 47 Ying Zhao, Jun Wang, Zhaok un Luan (2009), ―Removal of phosphate from aqueous solution by red mud using a factorial design‖, Journal of Hazardous Materials, (165), pp 1193–1199 79 Luận văn Thạc sĩ Khoa học Môi trường 48 Ying Zhao , Lie-yu Zhang, Fan Ni, Beidou Xi (2011), ―Evaluation of a novel composite inorganic coagulant prepared by red mud for phosphate removal‖, Desalination, (273), pp 414 –420 Trang web 49 http://bauxite.world-aluminium.org/refining/process.html 50 http://moitruong.xaydung.gov.vn/moitruong/module/news/viewcontent.asp?ID= 533&langid=1 51 http://cie.net.vn/vn/Thu-vien/Cong-nghe-san-xuat/Tong-quan-ve-qua-trinhhinh-thanh-khai-thac-va-che-bien-Bauxite-va-San-xuat-nhom.aspx 52 http://vampro.vn/cong-trinh-khoa-hoc/tai-nguyen-khoang-san/tai-nguyenbauxite-o-viet-nam-va-su-phat-trien-ben-vung.aspx 53 http://www.sochemvn.com/index.php/nha-may-hoa-chat-tan-binh-2 80 ... mẫu bùn đỏ 50 3.1.2.4 Thành phần giới mẫu bùn đỏ 51 3.2 Ảnh hưởng nhiệt độ đến q trình ổn định hóa rắn 51 3.2.1 Ảnh hưởng nhiệt độ nung đến cấu trúc vật liệu 54 3.2.2 Ảnh hưởng. .. dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng Sừ dụng bùn đỏ (độ ẩm 2%) làm vật liệu xây dựng xu hướng để làm giảm khối lượng bùn thải sau sản xuất alumin Quá trình sử dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng thực... không gây tác động xấu đến sức khỏe người môi trường Xuất phát từ thực tế trên, đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hƣởng nhiệt độ nung đến q trình ổn định hóa rắn bùn đỏ sản xuất vật liệu xây dựng? ?? cần thiết