CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
4.3. Phương án tái chế xúc tác thải của quá trình cracking dầu ăn thải làm nguyên
nguyên liệu sản xuất gạch không nung
Sau quá trình cracking dầu ăn thải thành nhiên liệu sinh học, xúc tác FCC thải được thu hồi và xử lý. Quá trình bổ sung xúc tác FCC thải làm nguyên liệu thay thế một phần cốt liệu trong quá trình sản xuất gạch không nung được thực hiện.
4.3.1.!Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác FCC thải đến tính chất gạch bê tông 4 lỗ thu được lỗ thu được
Khi gạch được lưu thông ở thị trường, điều quan trọng là mác gạch theo TCVN 6477:2016 phải đạt và sau đó là khối lượng (tỷ trọng) của gạch càng thấp càng tốt. Do ảnh hưởng đến chi phí vận chuyển và nhân công xây dựng. Tuy vậy, yếu tố ngoại quan, bề ngoài của viên gạch cũng có ý nghĩa nhất định đến sự lựa chọn của khách hàng. Do xúc tác FCC thải có kích thước hạt rất nhỏ (40 - 100 µm) nên nếu gạch sản
xuất với hàm lượng xúc tác FCC thải càng cao thì viên gạch càng sáng màu và càng mịn. Tuy nhiên, do hạt FCC thải có độ mịn và độ xốp cao hơn cát thông thường nên khi tăng hàm lượng FCC thải, lượng xi măng sử dụng cũng phải tăng lên mới đủ đảm bảo quá trình bê tông hoá.
Trong cơ cấu chi phí nguyên liệu thì xi măng chiếm phần cao nhất, do đó, trong quá trình khảo sát, đầu ra là khả năng đạt TCVN 6477:2016 và thành phần nguyên liệu luôn được thay đổi theo hướng tối thiểu lượng xi măng sử dụng.
Hình 4.7. GKN 4 lỗ với các tỉ lệ FCC thải khác nhau.
Bảng 4.6. Ảnh hưởng của hàm lượng xúc tác FCC thải đến các tính chất của gạch 4 lỗ thu được theo TCVN 6477:2016
Mẫu gạch Cường độ nén (MPa) Độ rỗng (%) Độ thấm nước
(L/m2h) Độ hút nước (%) 4F00X15 5,2 30,56 1,7 10,23 4F05X15 5,9 30,68 2,5 11,34 4F10X15 4,7 30,70 3,1 12,12 4F15X25 6,8 30,62 2,8 12,21 4F20X25 4,3 30,59 2,9 13,06
Từ kết quả củaBảng 4.6 khi tăng hàm lượng của xúc tác FCC thải xu hướng chung là độ hút nước tăng dần và cường độ nén giảm dần. Một phần là do FCC thải
có tính xốp cao nên khả năng hút nước sẽ tăng lên, lượng xi măng nếu không bổ sung thêm sẽ dẫn đến khả năng chịu lực của vật liệu sẽ bị giảm. Đối với GKN thông thường được sản xuất tại công ty Ngôi Sao Bình Dương thì thành phần xi măng tối ưu đối với nguyên liệu là cát-đá mi là 15% (mẫu 4F00X15). Khi thay thế 5% cát-đá mi bằng xúc tác FCC thải thì hàm lượng xi măng 15% vẫn đảm bảo được sản phẩm đạt tiêu chuẩn. Tuy nhiên, khi tăng tiếp hàm lượng FCC thải lên 15% thì hàm lượng xi măng bắt buộc phải tăng đến 25% thì sản phẩm mới đạt được các chỉ tiêu theo tiêu chuẩn. Khi hàm lượng xi măng cao 30-35% thì có thể đáp ứng được hàm lượng FCC thải cao, tuy nhiên do xi măng chiếm giá cao nhất trong nguyên liệu, việc sử dụng hàm lượng xi măng trên 35% làm cho sản phẩm khó đạt được hiệu quả kinh tế.
Qua các tính toán hiệu quả kinh tế thì mẫu 4F15X25 được lựa chọn cho các bước thử nghiệm tiếp theo.
4.3.2.!Đánh giá tính nguy hại của sản phẩm GKN
Để đánh giá tính nguy hại của sản phẩm GKN sử dụng FCC thải làm nguyên liệu, mẫu gạch 4F15X25 được lựa chọn làm mẫu đại diện. Theo các nghiên cứu trước, hàm lượng kim loại nặng trong thành phần ban đầu của FCC thải chỉ có Ni và V là đáng quan tâm, nên tính nguy hại sẽ được đánh giá trên kết quả phân tích hàm lượng của 2 kim loại này. Hàm lượng Ni, V tuyệt đối và nồng độ các cation Ni, V trong dung dịch sau ngâm chiết được so sánh với hàm lượng giới hạn trong QCVN 07:2009/BTNMT.
Bảng 4.7. Kết quả phân tích hàm lượng tuyệt đối và nồng độ ngâm chiết của vật liệu GKN FCC
Kim loại Hàm lượng tuyệt đối, H (ppm) Nồng độ ngâm chiết, C (mg/l)
QCVN 2009 GKN sử dụng FCC thải QCVN 2009 GKN sử dụng FCC thải Ni 1.400 685 70 0,462 V 500 97 25 0,142 Kết luận Đạt Đạt
Qua Bảng 4.7nhận thấy hàm lượng Ni và V thấp hơn mức cho phép rất nhiều, do quá trình bê tông hóa vật liệu đã cản trở xúc tác FCC thải thôi nhiễm các kim loại nặng ra ngoài môi trường.
Có thể kết luận việc sử dụng FCC thải để sản xuất GKN hoàn toàn có cơ sở khoa học và cần thiết. GKN sử dụng xúc tác FCC thải làm nguyên liệu sản xuất không phải là chất thải nguy hại theo QCVN 07:2009/BTNMT.
Bên cạnh đó, kết quả phân tích hoạt độ phóng xạ theo phương pháp hệ phổ kế gamma phông thấp cũng được trình bày ở Bảng 4.8. Trong đó hoạt độ riêng được tính bằng cách chia hoạt độ của đồng vị phóng xạ trong mẫu cho khối lượng mẫu dùng để tro hóa (khối lượng mẫu tươi).
Bảng 4.8. Kết quả phân tích hoạt độ phóng xạ của vật liệu GKN FCC theo phương pháp hệ phổ kế gamma phông thấp
Tên mẫu Hoạt độ riêng (Bq/Kg) Hoạt độ A (Bq)
K-40 U-238 Th-232 K-40 U-238 Th-232
GKN FCC 308 ± 18 29 ± 2 38 ± 3 464 - 521 43 - 49 56 - 65 Theo QCVN6:2010/BKHCN, quy chuẩn kỹ thuật quốc giavề an toàn bức xạ - phân nhóm và phân loại nguồn phóng xạ thì đối với một nguồn phóng xạ đơn lẻ:
Tỷ số hoạt độ phóng xạ = A/D!
∀ là đơn vị đánh giá mức độ an toàn phóng xạ Trong đó:
A là hoạt độ của nguồn phóng xạ tại thời điểm xem xét, tính bằng TBq. D là giá trị đặc trưng cho mức độ nguy hiểm của đồng vị phóng xạ của nguồn phóng xạ, tính bằng TBq. Giá trị D được quy định tại Phụ lục 2 của QCVN 6:2010/BKHCN.
Bảng 4.9. Kết quả tỷ số hoạt độ phóng xạ của vật liệu GKN FCC
Đồng vị phóng xạ Giá trị D (TBq) A (TBq) Tỷ số HĐPX K-40 CL 500.10-12 Cực nhỏ U-238 CL 45.10-12 Cực nhỏ Th-232 CL 60.10-12 Cực nhỏ
CL là viết tắt của chữ cực lớn. Khi giá trị D của đồng vị phóng xạ là CL (cực lớn) thì tỷ số hoạt độ phóng xạ của nguồn phóng xạ tạo bởi đồng vị phóng xạ đó sẽ có giá trị là cực nhỏ và nguồn phóng xạ sẽ được xếp vào nhóm 5. Nhóm 5 bao gồm nguồn phóng xạ hoặc tập hợp nguồn phóng xạ có tỷ số hoạt độ phóng xạ nhỏ hơn 0,01 và là nguồn phóng xạ loại có mức độ nguy hiểm dưới trung bình. Khi tiếp xúc gần các nguồn phóng xạ nhóm 5: Phần lớn là không nguy hiểm cho con người. Không người nào có thể bị tổn thương bởi nguồn phóng xạ loại này.
Như vậy, sản phẩm GKN sử dụng xúc tác FCC thải hoàn toàn đáp ứng tiêu chuẩn vật liệu không nguy hiểm phóng xạ và không phải nhóm chất thải rắn nguy hại.