3.1 .Tính chất vật lý và hóa học của mẫu bùn đỏ
3.2. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối liệu đến khả năng ổn định hóa rắn
3.2.4. Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến độ cứng của vật liệu
Sau khi làm thí nghiệm 10 mẫu với các tỷ lệ phối trộn khác nhau ở kích thước gạch 50x50x10mm, đánh giá cảm quan về độ cứng của sản phẩm. Lựa chọn mẫu CT7 và CT10 để tạo sản phẩm kích cỡ lớn (230mm x 110mm x 63mm) và được sấy nung theo đúng quy trình trong sản xuất gạch cơng nghiệp ở nhiệt độ nung
là 1000oC trong thời gian 24 giờ. Gạch sau nung được xác định các đặc tính như
khả năng chịu uốn, chịu nén, độ hút nước theo TCVN 6355:2009. Kết quả của phép phân tích đặc tính vật lý của gạch được thể hiện trong Bảng 3.19
Bảng 3.19. Kết quả phân tích các đặc tính vật lý của gạch [19, 20, 21]
STT Tên chỉ tiêu Đơn vị
Kết quả Phương pháp thử Mẫu CT7 Mẫu CT10 1 Cường độ nén MPa 5.9 7.7 TCVN 6355-2:2009
2 Cường độ uốn MPa 2.2 2.8 TCVN6355-3:2009
3 Độ hút nước % 22.2 19.5 TCVN6355-4:2009
- Cường độ uốn và nén tương ứng với các loại mác gạch được trình bày trong Bảng 3.20.
Bảng 3.20. Cường độ uốn và nén cho gạch đất sét nung[18]
Mác gạch
Cường độ nén (Mpa) Cường độ uốn (Mpa)
Trung bình cho 5 mẫu thử Nhỏ nhất cho 1 mẫu thử Trung bình cho 5 mẫu thử Nhỏ nhất cho 1 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 5 1,8 0,9 M50 5 3,5 1,6 0,8
- Độ hút nước của gạch đất sét nung không lớn hơn 16% [21].
Nếu so sánh kết quả phân tích đặc tính của gạch với TCVN 1451:1998, có thể thấy đối với yêu cầu về cường độ nén: mẫu CT7 đạt được giá trị 5,9 MPa lớn hơn cường độ chịu nén của gạch Mac 50; mẫu CT10 đạt giá trị 7,9MPa lớn hơn cường độ chịu nén của gạch Mac 75. Đối với yêu cầu về cường độ uốn: mẫu CT7 có giá trị là 2,2MPa tương ứng với chất lượng của gạch mac 100, cịn mẫu CT10 có giá trị 2,8MPa tương ứng với chất lượng của gạch mac 150. Như vậy, ta thấy rằng tỷ lệ phối trộn của mẫu CT10 có chất lượng tốt hơn mẫu CT7 cả về cường độ chịu nén và cường độ uốn, tuy chất lượng chưa cao nhưng cả 2 đều có khả năng sản xuất được gạch từ Mac 50.
Tuy nhiên, khi so sánh với yêu cầu kỹ thuật về độ hút nước theo TCVN 1451:1998, đối với mọi Mac gạch, yêu cầu về độ hút nước cho gạch đất sét nung ln 16%, cịn gạch từ ngun liệu bùn đỏ này của mẫu CT7 là 22,2% và mẫu CT10 là 19,5% đều cao hơn so với tiêu chuẩn. Điều này có thể được giải thích là do: thứ nhất: quá trình nhào trộn nhiên liệu là thủ công nên lượng nước cho vào để nhào trộn là tương đối lớn, trong quá trình nung nước trong gạch bay hơi tạo nỗ hổng cho sản phẩm; thứ hai: vì gạch được đóng thủ cơng nên lực nén ép nhỏ, cấu trúc gạch xốp cũng là nguyên nhân tạo nên nhiều lỗ hổng làm độ hút nước cao.
Do đặc điểm của bùn đỏ là có kích thước hạt nhỏ, hàm lượng huyền phù cao, độ hút nước cao, nên trong quá trình sản xuất gạch, cần một lượng nước lớn để gạch có khả năng tạo hình và gắn kết với nhau. Khi so sánh trọng lượng gạch trước khi nung và sau khi ra khỏi lò:
- Trước khi nung 2,5 kg/viên (sau khi sấy khô)
- Sau khi nung 1,6 kg/viên
Trong khi đó, với các loại gạch đất sét thơng thường cùng kích thước, có khối lượng trung bình > 2,2 kg. Như vậy, khi so sánh gạch được làm từ bùn đỏ và gạch đất sét thông thường, độ xốp của gạch bùn đỏ cao hơn và điều này có thể giải thích cho khả năng hút ẩm cao của gạch bùn đỏ.
Như vậy, với những nghiên cứu trước đây về đặc tính lý hóa của bùn đỏ Tây Nguyên và các nghiên cứu về phương pháp sản xuất gạch nung là cơ sở để đưa ra hướng nghiên cứu mới cho luận văn. Cũng là phương pháp nghiên cứu sản xuất gạch nhưng ở nghiên cứu này đặt ra là tìm ra tỷ lệ phối trộn thích hợp nhất để sản xuất ra loại gạch có chất lượng tốt, có độ ứng dụng thực tiễn cao, có tính an toàn cho người sử dụng gạch nghĩa là gạch sản xuất ra vừa phải đáp ứng các yêu cầu về cơ lý của vật liệu xây dựng, vừa phải đảm bảo tính an tồn đối với mơi trường và sức khỏe con người: độ pH, hàm lượng kim loại nặng, độ phóng xạ.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN
1. Bùn đỏ Tây nguyên có Thành phần cơ giới của bùn đỏ phân loại theo hình
tam giác đều là thịt pha cát (cát chiếm 57,056%; limơn 33,814%; sét 9,130%). Thành phần hố học bùn đỏ gồm các oxit có hàm lượng tương ứng, theo % trọng lượng: Fe2O3 - 30,8; SiO2 - 31,7; Al2O3 - 15,6; TiO2 - 2,58; Na2O - 3,14, CaO - 3,51; K2O - 0,11; MgO - 0,27; MnO - 0,02; P2O5 - 0,22. Hàm lượng một số kim loại nặng tương ứng, mg/kg là: Cu - 53,50; Cd - 3,09; Pb - 1,21 thấp hơn tiêu chuẩn QCVN 03:2008/ BTNMT. Bùn đỏ có thể sử dụng làm vật liệu xây dựng..
2. Khi ta thay đổi các tỷ lệ phối trộn khác nhau và giữ nguyên nhiệt độ nung ở
1000oC thì đều cho kết quả thành phần khoáng là khác nhau trong đó hàm
lượng khoáng hematite, quazt và albite thay đổi rõ rệt theo các tỷ lệ phối trộn, trong khi đó zeolite và nephenil tương đối ổn định.
3. Kết quả kiểm tra về độ thôi kiềm ra bên ngồi mơi trường của vật liệu cho
thấy: giá trị pH của các dung dịch đều nhỏ hơn ngưỡng giới hạn về độ kiềm theo QCVN 07-2009 BTNMT. Sau q trình ổn định đóng rắn kết hợp gia nhiệt, vật liệu an tồn với mơi trường về độ kiềm.
4. Kết quả đo pH của dịch chiết mẫu sau 3 lần chiết cho thấy, ở các dịch chiết
mẫu sau có pH thấp hơn dịch chiết mẫu đầu tiên và càng về sau pH ổn định, nhưng pH giữa các lần chiết không chênh lệch nhiều. Khi ta thay đổi tỷ lệ phối trộn khác nhau ở mỗi công thức ta thấy rằng pH ở dịch chiết bậc 1 của mẫu CT1 là cao nhất (5,48), sau đó đến mẫu CT6 (5,36), và giảm dần ở các cơng thức mẫu cịn lại.
5. Lấy dịch chiết cuối cùng của mẫu ở các công thức khác nhau để đo các chỉ
xuất hiện ở tất cả các mẫu công thức, nồng độ của Cu chỉ thấy xuất hiện ở mẫu CT3 (5,8) và CT8 (1,35); còn nồng độ của Zn xuất hiện ở tất cả các mẫu giá trị của nó đạt mức thấp nhất ở mẫu CT6 (1,39) và đạt giá trị cao nhất ở mẫu CT3. Nhưng ở đây nồng độ các kim loại nặng đều có giá trị rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều lần so với quy định QCVN 07 – 2009 về chất thải nguy hại.
6. Khi 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 đơ lị nung cơng
nghiệp (1000oC) để xác định tính chất vật lý của gạch. Cả 2 mẫu gạch CT7
và CT10 đều đạt cường độ chịu nén tương ứng với Mac 50 và Mac 75; đạt cường độ chịu uốn tương ứng với Mac 100 và Mac 150. Tuy nhiên khi so sánh với yêu cầu kỹ thuật về độ hút nước thì mẫu gạch CT7 và CT10 đều có độ hút nước cao hơn so với yêu cầu kỹ thuật là dưới 16%. Đây là do nguyên liệu có hàm lượng huyền phù cao, lưu giữ nước tốt, nên gạch nung lên sẽ có độ rỗng cao, tăng khả năng hút nước. Nếu so sánh với gạch đất sét nung thơng thường cùng kích cỡ 230 x 110 x 63mm thì gạch làm từ bùn đỏ có khối lượng nhỏ hơn nhiều
KIẾN NGHỊ
1.Từ kết quả nghiên cứu cho thấy, do các ưu khuyết điểm về tính chất vật lý nên loại gạch từ bùn đỏ có thể sử dụng để xây dựng trong nhà, ít chịu tác động của thời tiết, nhưng cần nghiên cứu thêm các cơng thức khác để có thể tăng cường các ưu điểm của loại gạch này: nhẹ, chịu uốn, chịu nén và khắc phục được một số nhược điểm như: độ hút nước cao để có thể sử dụng cho việc xây dựng ở ngồi trời. Với độ xốp cao gạch có tiềm năng sử dụng cho mục đích là vật liệu cách nhiệt trong xây dựng dân dụng.
2.Tiến hành nghiên cứu thêm các tỷ lệ phối trộn khác hoặc sử dụng thêm một số các loại phụ gia khác có tiềm năng như: bột đá vơi, tro bay, mùn cưa… để tạo ra được các loại gạch có ưu điểm lớn sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau.
3.Nhà nước cần hỗ trợ các nhà khoa học và các doanh nghiệp triển khai mạnh mẽ các ứng dụng trong lĩnh vực tận dụng chất thải rắn là bùn đỏ nhằm giải quyết vấn đề môi trường và coi đó như dạng tài nguyên mới tiềm năng cho phát triển kinh tế.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Đào Duy Anh, Nguyễn Văn Hạnh (2009), “Nghiên cứu đặc điểm khống hóa
nhằm định hướng cơng nghệ tuyển quặng sét Trúc Thôn, Hải Dương”, Viện
khoa học vật liệu – Viện KH&CN Việt Nam
2. Bộ Khoa học và công nghệ (2001), TCVN 6866:2001 - An toàn bức xạ. Giới
hạn liều đối với nhân viên bức xạ và dân chúng.
3. Bộ tài nguyên và môi trường (2009), QCVN 07: 2009 - Quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về ngưỡng chất thải nguy hại.
4. Nguyễn Văn Chiển và nnk, (1986). Các vùng tự nhiên Tây Nguyên. Nhà xuất
bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1985
5. 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 mơi trường, Tạp chí
Mơi trường đô thị Việt Nam, 75(3), tr. 29-31.
6. Hồ Sĩ Giao, Mai Thế Toản (2008), “Dự án khai thác, chế biến bauxite Tây
Nguyên và vấn đề môi trường”, Tài nguyên và Môi trường, (7), tr.51.
7. Lưu Đức Hải, Trần Văn Quy, Nguyễn Xuân Huân, Trần Văn Sơn (2012),
“Nghiên cứu một số đặc tính hóa học và vật lý cơ bản của bùn đỏ nhằm
định hướng sản xuất vật liệu xây dựng”, Tạp chí khoa học ĐHQG, Khoa
học Tự nhiên và Công nghệ 28(4S), tr. 53-60.
8. Lưu Đức Hải (2012), “Thu thập các số liệu, tư liệu về công nghệ sản xuất
alumin, thành phần và tính chất của bùn đỏ trong các tư liệu trong và ngoài nước”, Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây dựng TF bùn đỏ phát sinh
9. Lê Thanh Hải (2007), “Nghiên cứu xử lý và tái sử dụng một số loại bùn thải chứa kim loại nặng bằng ứng dụng q trình ổn định hóa rắn”, Tạp chí phát
triển Khoa học và Công nghệ, 10(1), tr. 55-60.
10. Bùi Thị Huế (1013), “ 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
11. Nguyễn Mạnh Khải (2012), “Nghiên cứu tác động độc hại và nguy cơ gây tác
động môi trường của bùn đỏ”, Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây
dựng TF bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất alumin ở Tây Nguyên,
Đại Học Quốc gia Hà Nội.
12. Đoàn Văn Kiển, (2008), Những định hướng phát triển bền vững công nghiệp
nhôm của TKV tại Đắk Nông – Lâm Đồng. Báo cáo hội nghị ngày
25/12/2008, Thành phố Hồ Chí Minh
13. Nguyễn Ngọc Minh (2012), “Thu thập và phân tích phương pháp và quy trình
cơng nghệ sử dụng bùn đỏ để sản xuất vật liệu xây dựng”, Nghiên cứu khả
năng chế tạo vật liệu xây dựng TF bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất alumin ở Tây Nguyên, Đại Học Quốc gia Hà Nội.
14. Minh Quang (2009), “Dự án khai thác bauxite ở Đăk Nông – Cơ hội cho địa
phương thốt nghèo”, Tài ngun và Mơi trường, (9), tr.28.
15. Trần Văn Sơn (2012), “Thiết lập quy trình cơng nghệ sử dụng bùn đỏ để sản
xuất gạch xây gốm nung”, Nghiên cứu khả năng chế tạo vật liệu xây dựng
TF bùn đỏ phát sinh trong công nghệ sản xuất alumin ở Tây Nguyên, Đại
Học Quốc gia Hà Nội.
16. Đặng Trung Thuận và nnk, (1998), Báo cáo đánh giá sơ bộ tác động môi trường
của dự án tiền khả thi tổ hợp bauxite – nhôm Lâm Đồng (1998).
17. Đặng Trung Thuận và nkk (2010), Khai thác bauxite và phát triển bền vững
18. TCVN 1451:1998 - Gạch đặc đất sét nung 19. TCVN 6355-2:2009 - Xác định cường độ nén 20. TCVN 6355-3:2009 - Xác định cường độ uốn 21. TCVN 6355-4:2009 - Xác định độ hút nước 22. TCVN 6476:1999 - Gạch bê tông tự chèn 23. TCVN 6477:1999 - Gạch block tự chèn.
24. TKV, (2007& 2009), Báo cáo ĐTM dự án Alumina Nhân Cơ tháng 4/2007 và
tháng 1/2009.
25. Tổng hội Địa chất và Hội hóa học (2009), Báo cáo tại hội thảo khoa học về
bauxite Tây Nguyên, tháng 4/2009, Hà Nội,2009
26. Tổng cơng ty khống sản (2006), “Đánh giá tác động môi trường Tổ hợp
bauxite Lâm Đồng”.
27. Tổng Cục Địa chất và Khoáng sản (2011), Điều tra đánh giá tổng thể tiềm năng
quặng bauxite, quặng sắt laterit miền Nam Việt Nam, Hà Nội.
28. Thông báo số 245-TB/TW ngày 24/04/2009 kết luận của Bộ Chính Trị về Quy
hoạch phân vùng thăm dò, khai thác, chế biến, sử dụng quặng bauxite giai đoạn 2007 – 2015, có xét đến 2025.
29. Thông báo số 650/TTG-KTN ngày 29/04/2009 của thủ tướng chính phủ về phát
triển ngành cơng nghiệp khai thác bauxite và sản xuất Alumina.
30. Tài liệu hội thảo “ Tài nguyên khoáng sản và phát triển bền vững ở Việt Nam”,
Hà Nội, 14/05/2010.
31. Bùi Cách Tuyến, Mai Thế Toản (2009), “Công nghiệp khai thác Bauxite - sản
xuất alumina - nhôm tại khu vực Tây Nguyên: Tiềm năng và thách thức”,
32. Lê Văn Trảo, Phạm Văn Mẫn, (1995), Bauxit Việt Nam. Báo cáo hội nghị khoa học Địa chất Việt Nam, Hà Nội, tr.85 - 96
33. Nguyễn Thành Vạn (2012), “Tài nguyên bauxite ở Việt Nam và sự phát triển
bền vững”.
34. Nguyễn Khắc Vinh (2009), “Tài nguyên bauxite trên Thế giới và Việt Nam”,
Tạp chí tài ngun và mơi trường (số 7), tr. 49-51.
Tiếng Anh
35. 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.
36. 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.
37. C. Klauber, M. Gräfe, G. Power (2011), “Bauxite residue issues: II. options for
residue utilization”, Hydrometallurgy, (108), pp. 11 – 32.
38. 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.
39. 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.
40. Édith Poulin , Jean-Franỗois Blais, Guy Mercier (2008), Transformation of red
mud from aluminium industry into a coagulant for wastewater treatment”,
41. Hani Binic, Orhan Aksogan, Derya Bakbak (2009), “Sound insulation of bre reinforced mud brick walls”, Construction and Building Materials, (23), pp. 1035–1041.
42. 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.
43. 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.
44. 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.
45. LIU Chang-jun, LI Yan-zhong, LUAN Zhao-kun (2007), “Adsorption removal