TÁI CHẾ CHẤT THẢI TỪ KHAI THÁC THAN ĐỂ THU HỒI THAN VÀ SẢN XUẤT GẠCH THÂN THIỆN MÔI TRƯỜNG
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Các nghiên cứu quy mô phòng thí nghiệm cho thấy: sự đốt cháy của lượng lớn các hạt than
Làm tăng kích thước lỗ rỗng trong gạch nung.
Tỷ lệ hấp thụ nước cao, làm suy giảm hiệu quả lâu dài của gạch nung.
Mục đích của nghiên cứu
Mục đích của nghiên cứu
Thu hồi lượng than còn lại trong đá thải than đá (CMWR)
Sản xuất gạch nung từ các chất thải tách ra gọi là chất thải từ mỏ than thải (đã loại bỏ cacbon) đã qua xử lý (TCMT).
Khảo sát tính khả thi của sản xuất gạch nung từ CMWR không loại bỏ than và so sánh với đá phiến sét tự nhiên.
Hình 3. Đống đá thải của quá trình khai thác than đá ở thành phố Jerada, Ma-rốc
(a): một khối lớn loại cũ dưới dạng chất thành đống hình nón, trải dài trên diện tích bề mặt 15 ha và có độ cao 95 m (Darmane và cộng sự, 2009).
(b): bao gồm các đống chất thải than thấp hơn.
Làm xấu đi mỹ quan xung quanh
Làm xấu đi mỹ quan xung quanh
Gây ô nhiễm môi trường đất - nước - không khí
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KHU VỰC NGHIÊN CỨU
3 mẫu được đưa qua rây 2 mm, sấy khô ở nhiệt độ thấp (60°C), được
đồng nhất và bảo quản trong túi nhựa kín. Nguyên liệu sản xuất
gạch
Nguyên liệu sản xuất gạch
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Hình 4. Thu hồi than và mô hình hoá - sản xuất gạch thân thiện sinh thái.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Hình 5. Phân bố cỡ hạt của đá thải than đá (CMWR), chất thải từ mỏ than đã qua xử lý (TCMT)
và vật liệu đá phiến sét tham khảo (ShB).
Độ mịn của các hạt đảm bảo gạch có chất lượng bề mặt tốt hơn, mang lại hình dáng thẩm mỹ và độ bền cơ học cao, khả năng nung kết ở nhiệt độ thấp hơn.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC Độ co rút
Sự hấp thu nước
Độ bền uốn
Mật độ
Hình 6.
Sự thay đổi các đặc tính cơ học và vật lý
của
gạch nung có chứa lên đến 100% chất thải
than đá
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC
Bảng 7. Các thành phần hóa học của CMWR, TCMT, ShB
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC
Bảng 7. Các thành phần khoáng của CMWR, TCMT, ShB
Các kết quả kiểm tra khoáng vật cho thấy thạch anh (SiO2) chiếm ưu thế trong tất cả các mẫu nghiên cứu.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC
Do sự phân hủy của một số khoáng chất liên quan đến các phản ứng phức tạp, kết quả của quá trình nung tạo ra các dạng kết tinh và vô định hình mới. Sự mất mát trong than đá và đá phiến sét về cơ bản được giải thích như sau:
+ Sự mất nước (0-200oC);
+ Sự phân hủy của chất hữu cơ (chủ yếu là than đá) (425-680oC);
+ Cuối cùng là sự phân hủy các khoáng cacbonat.
Các khối lượng giảm đạt được phù hợp với kết quả của LOI đối với các mẫu CMWR, TCMT và ShB lần lượt là 12.5, 8.75 và 6.45% (Bảng 7).
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC
Bảng 7. Các thành phần kim loại rửa trôi của CMWR, TCMT, ShB
Hầu hết các chất gây ô nhiễm đều ở mức yêu cầu đối với chất thải trong bãi chôn lấp. Do đó, chất thải than đá có thể được coi là chất thải không nguy hại.
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
KẾT QUẢ THU ĐƯỢC
Các điều kiện nung (850-1050oC) đủ để phân hủy toàn bộ các chất hữu cơ, cacbonat và sunfua phát thải CO2 và SO2.
Phát thải CO2 từ gạch CMWR cao hơn so với TCMT và ShB.
Lượng khí axit hoá (SO2) tương tự như trong trường hợp mẫu CMWR và ShB, trong khi mẫu TCMT thấp hơn đáng kể.
Bảng 10. Khí thải trong quá trình đốt của các mẫu được lựa chọn (CMWR, TCMT và ShB).
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
Hình 7. Sơ đồ minh họa các cách được đề xuất để quản lý tốt nhất chất thải than mỏ một cách bền vững và hiệu quả
Việc bổ sung chất thải vào hỗn hợp gốm có thể:
Cải thiện chất lượng gạch và giảm chi phí sản xuất.
Làm tăng độ bền của gốm và cải thiện màu sắc của chúng.
Làm giảm nhiệt độ nung Tiết kiệm nguồn năng lượng.
Các kim loại nặng độc hại bị ràng buộc một cách an toàn trong khối gốm và không gây ra các tác động có hại trong tương lai.
Quan trọng cho sự phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ và kêu gọi nghiên cứu bổ sung ở mức độ thay thế hoặc tỷ lệ thích hợp, tùy theo từng trường hợp, sẽ cải thiện tính chất của các gốm xây dựng.