CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.4. Công nghệ xử lý, tận dụng bùn thải mạ điện
1.4.2. Nghiên cứu tận thu bùn thải làm men bột màu
Bùn thải công nghiệp từ dây chuyền mạ điện thường chứa nhiều kim loại là nguồn nguyên liệu rất tốt để sản xuất chất màu gốm sứ, màu cho gạch. Tuy nhiên đây cũng là nguồn nguy hại đến môi trường và sức khỏe con người nếu không thải bỏ, tận dụng đúng cách. Các nghiên cứu về kinh tế và môi trường trong tận dụng nguồn thải này để chế tạo bột màu gốm vô cơ và vật liệu xây dựng.
1.4.2.1. Nghiên cứu công nghệ tận thu bùn thải làm men màu tại Việt Nam
- Đề tài “Nghiên cứu tái sử dụng bùn thải giàu kim loại nặng trong sản xuất vật liệu xây dựng” của Nguyễn Thị Hà và nnk (2006) đã nghiên cứu xử lý sơ bộ bã thải
rắn giàu kim loại nặng Cr, Ni, Fe...từ quy trình xử lý nước thải của dây chuyền mạ và thử nghiệm giải pháp tận dụng bã thải làm bột màu vô cơ trong sản xuất gạch lát vỉa hè, gạch lát nền. Tính khả thi về kinh tế, kỹ thuật và môi trường cũng đã được đánh giá cụ thể để làm cơ sở triển khai áp dụng trong thực tể. Kết quả cho thấy bã thải chứa 70% nước; hàm lượng niken, crom và sắt tương ứng 20; 4,5 và 2,5%. Bùn thải sau khi được xử lý sơ bộ với qui trình đơn giản, chi phí thấp được tận dụng thay thế một phần bột màu vô cơ cho sản xuất gạch (lát nền và gạch lát vỉa hè). Ti lệ thay thế bột màu tối ưu khoảng 5%, thay thế nguyên liệu thô là 20%. Kiểm tra các thông số kĩ thuật của sản phẩm gạch cho thấy yêu cầu về độ nén, độ uốn, độ cong vênh, kích thước... đều đáp ứng tiêu chuẩn của các Mac gạch sử dụng phổ biến trong xây dựng. Tính an tồn về mơi trường được đánh giá qua nồng độ Ni, Cr, và Fe trong nước mưa sau khi ngâm sản phẩm trong 2-21 ngày (pH của nước mưa ngâm biến thiên trong khoảng 5,6 - 6,9). Kết quả cho thấy nồng độ kim loại trong nước ngâm đều dưới mức TCVN 5945-2005: Ni<0,5; Cr<0,l và Fe<5mg/1. Tính tốn chi phí lợi ích thấy rằng giải pháp tận dụng bã thải thay thế bột màu vô cơ trong sản xuất gạch lát vỉa hè cho hiệu quà kinh tế khá cao và đảm bảo an tồn về mơi trường [5].
- Năm 1999, nghiên cứu của Nguyễn Quốc Bình, Nguyễn Văn Phước và nnk cho thấy các loại bùn thuộc ngành da, xi mạ nếu nung ở nhiệt độ 6000C thì các kim loại nặng sẽ bị oxi hóa, khả năng hoa tan trong nước kém, nếu nung ở nhiệt độ 3600C thì chất hữu cơ trong chất thải chưa cháy hết và vẫn có khả năng gây ơ nhiễm môi trường, tuy nhiên ơ nhiễm kim loại nặng hịa tan hầu như khơng xảy ra và có thể xử lý bằng bê tơng hóa. Đối với bùn thải của nhà máy cơ khí có chứa nhiều oxit sắt, sau khi làm khơ hoặc sấy sơ bộ có thể tái sử dụng cho mục đích làm gạch men màu, gốm sứ [2].
1.4.2.2. Nghiên cứu công nghệ tận thu bùn thải làm men màu trên thế giới
- Trong nghiên cứu của Pandey MK, Jenssen PD tại Nga năm 2015 đã đưa ra kết quả thử nghiệm đối với bùn thải chứa sắt từ nhà máy xử lý nước ngầm ở Tomsk khi gia nhiệt ở 8000C sắt có chứa bùn thải có sắc tố màu đỏ gạch được hình thành. Nghiên cứu đã đề xuất sơ đồ cơng nghệ để sản xuất các men màu từ oxit sắt thu được từ bùn thải để ứng dụng trong công nghiệp xây dựng. Các thành phần và tính chất của vật liệu
và sản phẩm đã đảm bảo tiêu chuẩn tại OOO Akvatom (Tomsk, Nga).[51]
- Trong nghiên cứu “Tận dụng chất thải công nghiệp để sản xuất bột màu sắt III oxit” của Zhang C và nnk (2012) cho thấy bùn thải từ hoạt động luyện kim và khai thác khoáng sản chứa nhiều màu của sắt III oxit là một nguồn sắt ở dạng spinel ferrite với cấu trúc chung MFe2O4 (trong đó M là một kim loại hoá trị II như Ca và Zn). Chất thải này đã được đồng nhất hóa bởi ZnO và CaCO3 theo các tỷ số khác nhau về nồng độ n (Ca): n (Zn): n (Fe) và nung ở nhiệt độ 1000-1095°C. Phân tích khống vật (XRD) của các xỉ luyện kim đã xác nhận sự hình thành kẽm ferrite và hematit (Ca từ các thành phần phản ứng được đưa vào các pha khác). Màu tạo thành tương đương với màu sắc của mẫu được tổng hợp từ hoá học. Màu được tạo thành được áp dụng trong sơn alkyd - nhựa và có khả năng chống ăn mịn tốt [57].
- Yassine A, Ali K và nnk (2007) đã tổng hợp và mô tả đặc điểm màu đỏ từ crôm-thiếc Ca (Cr, Sn) SiO5, Cách tiếp cận mới sử dụng bùn mạ từ quá trình mạ Cr/Ni làm chất màu đã được thử nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy các chất màu gốm có độ tinh khiết cao và tạo màu đỏ tía do sự xuất hiện của Cr4+ và Cr3+ và Ni2+ trong mẫu bùn. Màu sắc đã đạt tiêu chuẩn và ở công thức tối ưu cho thấy chất lượng tốt hơn so với một số màu thương mại do có mặt niken [56].
- Trong nghiên cứu của Chen và nnk (2015) các chất màu men gốm đen có cấu trúc sợi đã được sản xuất từ bùn thải từ sản xuất da chứa crôm. Bùn sau khi nung ở 1100 0C trong 1 giờ có chứa crom ơxít với tỉ lệ gần bằng oxit crom công nghiệp. Sau khi tổng hợp men màu đen bằng cách thiêu kết lớp sét và kiểm tra, so sánh màu phối với các màu thương mại dựa trên các giá trị được đo bằng phương pháp quang phổ UV-Vis thấy rằng màu được tạo thành khi nung ở 12000C với hàm lượng 35-55% theo khối lượng tạo ra men màu đen chất lượng tốt [35].