CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LOẠI RÁC THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG
2.2.4. Phân loại tro bay
Theo tiêu chuẩn DBJ08-230-98 của thành phố Thượng Hải, Trung Quốc, tro bay được phân làm hai loại là tro bay có hàm lượng canxi thấp và tro bay có hàm lượng
DUT.LRCC
canxi cao [37]. Tro bay có chứa hàm lượng canxi 8% hoặc cao hơn (hoặc CaO tự do trên 1%) là loại tro bay có hàm lượng canxi cao [37]. Do đó, CaO trong tro bay hoặc CaO tự do được sử dụng để phân biệt tro bay có hàm lượng canxi cao với tro bay hàm lượng canxi thấp. Theo cách phân biệt này thì tro bay có hàm lượng canxi cao có màu hơi vàng trong khi đó tro bay có hàm lượng canxi thấp có màu hơi xám. Theo cách phân loại của Canada, tro bay được chia làm ba loại [23]:
- Loại F: Hàm lượng CaO ít hơn 8%
- Loại CI: Hàm lượng CaO lớn hơn 8% nhưng ít hơn 20%
- Loại C: Hàm lượng CaO lớn hơn 20%
Trên thế giới hiện nay, tro bay thường được phân loại theo tiêu chuẩn ASTM C618.
Theo cách phân loại này thì phụ thuộc vào thành phần các hợp chất mà tro bay được phân làm hai loại là loại C và loại F (Bảng 2.3).
Bảng 2.3: Tiêu chuẩn tro bay theo ASTM C618 Các yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM
C618
Đơn vị
Lớn nhất /nhỏ nhất
Nhóm
F Nhóm C Yêu cầu hóa học
SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 % nhỏ nhất 70 50
SO3 % lớn nhất 5 5
Hàm lượng ẩm % lớn nhất 3 3
Hàm lượng mất khi nung % lớn nhất 5 5 Yêu cầu hóa học không bắt buộc
Chất kiềm % 1,5 1,5
Yêu cầu vật lý
Độ mịn (+325) % lớn nhất 34 34
Hoạt tính pozzolanic so với xi măng (7
ngày) % nhỏ nhất 75 75
Hoạt tính pozzolanic so với xi măng
(28 ngày) % nhỏ nhất 75 75
Lượng nước yêu cầu % lớn nhất 105 105
Độ nở trong nồi hấp % lớn nhất 0.8 0.8
DUT.LRCC
Các yêu cầu theo tiêu chuẩn ASTM C618
Đơn vị
Lớn nhất /nhỏ nhất
Nhóm
F Nhóm C Yêu cầu độ đồng đều về tỷ trọng % lớn nhất 5 5 Yêu cầu độ đồng đều về độ mịn % lớn nhất 5 5
* Phân loại theo tiêu chuẩn ASTM - C618 của Mỹ [24]:
+ Tro bay là loại F nếu tổng hàm lượng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) lớn hơn 70%.
+ Tro bay là loại C nếu tổng hàm lượng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) nhỏ hơn 70%.
* Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 10302 - 2014 [2]: Phụ gia hoạt tính tro bay dùng cho bê tông, vữa xây và xi măng tro bay được phân loại như sau:
- Theo thành phần hóa học, tro bay được phân thành 2 loại:
+ Tro axit: tro có hàm lượng canxi oxit đến 10%, ký hiệu: F + Tro bazơ: tro có hàm lượng canxi oxit lớn hơn 10%, ký hiệu: C - Theo mục đích sử dụng, tro bay được phân thành 2 loại:
+ Tro bay dùng cho xi măng;
+ Tro bay dùng cho bê tông và vữa xây.
Nhu cầu tiêu thụ điện năng trên thế giới không ngừng tăng lên theo tốc độ phát triển của nền kinh tế. Các nguồn cung cấp điện năng mới hiện nay đang phát triển nhanh chóng phải kể đến như năng lượng mặt trời, năng lượng gió, năng lượng thủy điện,…
Tuy có nhiều ưu điểm và được khuyến khích sử dụng nhưng các nguồn cung cấp điện năng này hiện nay mới chỉ đáp ứng được một lượng rất nhỏ nhu cầu điện năng toàn cầu và chỉ tập trung ở một vài nước phát triển. Nguồn cung cấp điện năng chủ yếu vẫn dựa trên các nguồn truyền thống, sử dụng nhiên liệu hóa thạch chiếm một tỷ trọng lớn.
Mỹ là một trong các quốc gia tiêu thụ điện năng hàng đầu thế giới và cũng là nước có sản lượng các sản phẩm từ quá trình đốt cháy than đá trong các nhà máy nhiệt điện lớn của thế giới. Năm 2007, Mỹ đã tạo ra hơn 125 triệu tấn các sản phẩm từ than đá bao gồm tro bay, tro đáy lò, xỉ lò,… Phần trăm sử dụng tro bay ở Mỹ đã giảm trong những năm 2007 - 2010, nhưng sau đó tỷ lệ sử dụng tro bay lại tăng. Năm 2010, lượng tro bay tạo ra là 480 triệu tấn và với tốc độ tăng trưởng 20 triệu tấn mỗi năm, dự kiến lượng tro bay tạo ra ở Trung Quốc hiện nay đạt trên 500 triệu tấn [25]. Khối lượng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng và phần trăm sử dụng tro bay ở Trung Quốc từ 2001 - 2008 thể hiện ở Hình 2.6.
DUT.LRCC
Hình 2.6: Biểu đồ lượng tro bay tạo thành, tro bay sử dụng và phần trăm sử dụng tro bay ở Trung Quốc từ 2001-2008
Ở Ấn Độ, một lượng lớn tro bay tạo ra trong quá trình đốt cháy than của các nhà máy nhiệt điện. Lượng tro bay tạo ra hàng năm liên tục tăng từ khoảng 1 triệu tấn vào năm 1947 lên khoảng 40 triệu tấn trong năm 1994 và năm 2012 vào khoảng 131 triệu tấn. Kể từ 1996 - 1997 đến 2010 - 2011, lượng tro bay sử dụng vào trong các lĩnh vực công nghiệp cũng tăng (năm 1996 - 1997 là 9.63% đến năm 2010 - 2012 là 56%). Năm 2009 - 2010 ở Ấn Độ đạt được mức độ sử dụng tro bay cao nhất 63%. Khi lượng than đá sử dụng trong các nhà máy nhiệt điện càng nhiều thì các sản phẩm phụ của quá trình đốt cháy nhiên liệu như xỉ than hay tro bay sinh ra cũng tăng theo. Thống kê của các nhà khoa học Hy Lạp cho thấy lượng tro bay sinh ra gần như tỷ lệ tuyến tính với lượng nhiên liệu than đá được sử dụng. Theo ước tính, lượng tro bay thải ra trên toàn cầu khoảng trên 700 triệu tấn. Sản lượng và phần trăm sử dụng tro bay của một số nước được trình bày trong Bảng 2.4.
Bảng 2.4: Sản lượng và phần trăm sử dụng tro bay ở một số nước [26]
TT Nước sản xuất Sản lượng tro bay hàng năm (triệu tấn)
Tro bay sử dụng (%)
1 Trung Quốc (2010) 480 67
2 Ấn Độ (2012) 131 54
3 Mỹ (2010) 70 45
4 Đức 40 85
5 Anh 15 50
DUT.LRCC
TT Nước sản xuất Sản lượng tro bay hàng năm (triệu tấn)
Tro bay sử dụng (%)
6 Australia 10 85
7 Canada 6 75
8 Pháp 3 85
9 Đan Mạch 2 100
Ở Việt Nam, phần lớn các nhà máy nhiệt điện đốt than chủ yếu tập trung ở phía Bắc, do gần nguồn than. Tổng công suất các nhà máy nhiệt điện đang vận hành tính ở thời điểm 2010 là 4.250 MW và dự kiến vào năm 2020 sẽ là 7.240 MW [10]. Tro bay từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010 - 2030 được trình bày ở Bảng 2.5.
Bảng 2.5: Tro bay từ các nhà máy nhiệt điện trong giai đoạn 2010-2030
TT Năm Công suất, MW
Tiêu thụ than, triệu tấn/năm
Lượng tro bay, triệu tấn/năm
1 2010 4250 12.75 3.82 - 4.46
2 2015 6240 18.72 5.61 - 6.55
3 2020 7240 21.72 6.51 - 7.60
Nguồn cung cấp than nhiên liệu trong nước cho các nhà máy điện thường là loại than chất lượng thấp, có độ tro lớn hơn 31 ÷ 32%, thậm chí đến 43 ÷ 45%. Do đó, các nhà máy nhiệt điện thải ra lượng tro bay khá lớn, có thể chiếm tới 20-30% lượng than sử dụng. Với suất tiêu hao than trung bình khoảng 500 g/kWh. Trong khi đó, các nhà máy sản xuất xi măng, vật liệu xây dựng, các công trình xây dựng đang có nhu cầu rất lớn về sử dụng tro bay và hoàn toàn có thể tiêu thụ hết số tro bay được xử lý từ sản xuất điện. Để giải quyết các vấn đề này, Thủ tướng Chính phủ đã có Quyết định 1696/QĐ- TTg ngày 23/9/2014 về một số giải pháp xử lý tro, xỉ, thạch cao của các nhà máy nhiệt điện, nhà máy phân bón hóa chất để sản xuất vật liệu xây dựng. Đây là cơ sở pháp lý quan trọng cho các giải pháp, tổ chức thực hiện xử lý để sử dụng nguồn rác thải này làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng.