CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. NGHIÊN CỨU CHẤT LƯỢNG TRO XỈ LÒ ĐỐT RÁC THẢI SINH
HOẠT VÀ XỈ LÒ CAO NHÀ MÁY LUYỆN THÉP TẠI VIỆT NAM
1.3.1. Nghiên cứu đánh giá chất lượng tro xỉ lò đốt rác thải sinh hoạt hoạt
Với dân số ước tính 94,6 triệu người (năm 2020), mỗi ngày cả nước thải ra khoảng 35.000 - 40.000 tấn rác sinh hoạt. Công nghệ xử lý rác bằng phương pháp đốt có nhiều ưu điểm như giảm thể tích của rác thải tới 80 - 90%, khơng cần diện tích đất lớn để chơn lấp trong bối cảnh các bãi chôn lấp đang ngày càng quá tải. Tuy nhiên, quá trình đốt rác lại phát sinh lượng chất
thải rắn là tro xỉ với tỷ lệ dao động khoảng 15 - 25%. Theo tính tốn, các nhà máy xử lý rác thải có tạo ra điện năng sẽ sản sinh ra bình quân 25 tấn tro xỉ/MW. Như vậy, trong các năm tới khi lượng rác thải từ các nhà máy đốt rác tăng lên đồng nghĩa lượng tro xỉ sinh ra cũng sẽ tăng theo [22,23].
Quy trình vận hành: Xe chuyên dụng vận chuyển rác sinh hoạt đến bể chứa rác. Tại bể chứa rác dàn cần trục và gầu ngoạm bốc và nạp rác lên cửa nạp nguyên liệu; theo máng trượt, rác được chuyển đến buồng đốt và thực hiện q trình đốt.
Lị đốt liên tục, theo 3 giai đoạn: sấy khô, đốt cháy, đốt bổ sung. Bụi tro chưa cháy hết sau khi lắng được quay lại buồng đốt, cặn hữu cơ sau xử lý nước thải cũng được quay lại buồng đốt để đốt tiếp cho đến khi ra xỉ thải. Do nhiệt độ trong lò đốt khoảng 950oC nên tận dụng nguồn nhiệt này để phát điện, tại buồng đốt có thu hồi nhiệt để chuyển hóa năng lượng từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi. Sau đó hơi được chuyển tới tuabin và nối với máy phát tương thích để phát điện [24].
Hình 1.4. Mơ hình lị đốt rác thải sinh hoạt
Như vậy, xỉ thải ra từ lò đốt rác phát điện bao gồm 02 loại: (1) Tro thô là chất thải rắn còn lại sau khi thiêu đốt chất thải; (2) Tro mịn là loại tro bay được giữ lại trong quá trình xử lý khí thải lị đốt (theo QCVN
30:2010/BTNMT). Tro thơ chủ yếu là tro xỉ than đáy lò và tro mịn là phần tro bay tròn nhẵn có kích thước hạt <10μm
Hiện nay chưa có con số thống kê chính xác lượng và tỷ lệ sử dụng tro xỉ từ lị đốt rác thải sinh hoạt trên tồn thế giới. Sử dụng tro xỉ như một loại phụ gia cho chế tạo vật liệu xây dựng, với kích thước nhỏ và dạng tròn, về vật lý, tro mịn từ lị đốt rác thải có khả năng lấp đầy các lỗ rỗng trong vật liệu xây dựng, trở thành các “con lăn” giữa các vật liệu làm tăng độ linh động của vật liệu và làm giảm lượng nước cấp trong q trình phối trộn.Ngồi ra, với các vật liệu bê tông khối lớn, để tránh nứt nẻ và tăng cường độ, người ta thường thay thế từ 15 đến 30% xi măng trong cấp phối bằng tro mịn.
Hiện nay chưa có tiêu chuẩn quy định về chất lượng tro bay đối với bê tông geopolymer. Việc đánh giá chất lượng tro bay vẫn giựa trên các tiêu chuẩn tro bay dùng trong bê tông. Yêu cầu kỹ thuật đối với tro bay ở Việt Nam được quy định theo tiêu chuẩn TCVN 10302:2014, trong bảng dưới đây:
Bảng 1.5 Chỉ tiêu chất lượng tro bay dùng cho bê tông và vữa xây
Chỉ tiêu Loại tro bay Lĩnh vực sử dụng – mức a b c d
1. Tổng hàm lượng ôxit SiO2 + Al2O3 + Fe2O3, % khối lượng, không nhỏ hơn
F C
70 50 2. Hàm lượng lưu huỳnh, hợp chất lưu
huỳnh tính quy đổi ra SO3, % khối lượng, không lớn hơn
F 3 5 3 3
C 5 5 6 3
3. Hàm lượng canxi ôxit tự do CaOtd, % khối lượng, không lớn hơn
F - - - -
C 2 4 4 2
4. Hàm lượng mất khi nung MKN, % khối lượng, không lớn hơn
F 12 15 8* 5*
C 5 9 7 5
5. Lượng sót sàng 45m, % khối lượng, F
khơng lớn hơn
* Khi đốt than Antraxit, có thể sử dụng tro bay với hàm lượng mất khi nung tương ứng: - lĩnh vực c tới 12 %; lĩnh vực d tới 10 %, theo thỏa thuận hoặc theo kết quả thử nghiệm được chấp nhận
Ngoài việc được coi là một loại vật liệu bền vững với mơi trường do sử dụng chất kết dính là phế thải tro bay từ các nhà máy nhiệt điện, geopolymer làm từ tro bay cịn có một số những ưu điểm như: Cường độ nén, cường độ uốn cao; Tính biến dạng và co ngót nhỏ; Khả năng chịu nhiệt rất tốt và khả năng chống ăn mịn hóa chất tuyệt vời.
Tro bay được lấy trực tiếp từ các silo chứa. Mẫu được lấy và bảo quản theo tiêu chuẩn TCVN 10320:2014. Sau đó được đưa về phịng thí nghiệm để thí nghiệm các chỉ tiêu cơ lý, hóa theo tiêu chuẩn TCVN 8262:2009 , 14TCN 108-1999 và TCVN 10320:2014.
1.3.2. Nghiên cứu đánh giá chất lượng xỉ lò cao.
Xỉ lò cao là chất thải được phát sinh trong quá trình luyện thép từ các tạp chất đưa vào lị luyện. Thành phần hóa của xỉ lị cao thơng thường gồm canxi oxit (CaO) và silic oxit (SiO2) là các thành phần chính. Chúng chứa nhiều vơi khi so sánh với đất và đá trong tự nhiên. Ngồi ra chúng cịn chứa nhôm oxit (Al2O3) và magiê oxit (MgO). Xỉ hạt lị cao có hoạt tính mạnh do cấu trúc dạng thủy tinh, chúng có thể tạo sản phẩm thủy hóa đặc chắc trong mơi trường kiềm [25].
Hiện nay chưa có tiêu chuẩn qui định về chất lượng xỉ lị cao làm chất kết dính kiềm hoạt hóa dùng cho bê tơng geopolymer.
Tại nhà máy luyện thép, xỉ lò cao được lấy từ các bãi chứa xỉ hạt đã được làm nguội hoặc trên bang tải xỉ. Mẫu được lấy và bảo quản theo tiêu chuẩn TCVN 11586:2016 – Xỉ hạt lò cao nghiền mịn dùng cho bê tông và vữa . Mẫu xỉ hạt lò cao được đưa về phịng thí nghiệm để nghiền mịn bằng
máy nghiền clanhke trong phịng thí nghiệm với thời gian nghiền là 16 giờ. Yêu cầu kỹ thuật đối với xỉ lò cao nghiền mịn được nêu trong bảng sau:
Bảng 1.6 Yêu cầu kỹ thuật của xỉ hạt lò cao nghiền mịn
Chỉ tiêu Mức
S60 S75 S95 S105 1. Khối lượng riêng, g/cm3 , không nhỏ hơn 2,8
2. Bề mặt riêng, cm2 /g, không nhỏ hơn 2 750 3 500 5 000 7 000 3. Chỉ số hoạt tính cường độ, %, khơng nhỏ
hơn 7 ngày 28 ngày 91 ngày - 60 80 55 75 95 75 95 - 95 205 - 4. Tỷ lệ độ lưu động, %, không nhỏ hơn 95 95 90 85
5. Độ ẩm, %, không lớn hơn 1,0
6. Hàm lượng magiê oxit (MgO), %, không
lớn hơn 10,0
7. Hàm lượng anhydric sulfuric (SO3), %,
không lớn hơn 4,0
8. Hàm lượng ion clorua (Cl), %, không lớn
hơn 0,02
9. Hàm lượng mất khi nung (MKN), %,
CHƯƠNG 2. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ HÓA CHÂT