Một số phương pháp lưu giữ bã thải bauxit khác nhau đã được sử dụng trong ngành công nghiệp alumin. Sự khác nhau cơ bản giữa các phương pháp là độ ẩm của bã thải khi nó được thải ra khu chứa. Nói chung khi tỷ lệ các chất rắn trong bã thải bauxit tăng (tức là tỷ lệ chất lỏng giảm), tỷ trọng cuối cùng của bã thải bauxit tăng lên, và độ cao lưu giữ cho phép đối với bã thải bauxit cũng tăng lên. Kết quả là
ở nồng độ rắn cao, một lượng lớn bã thải bauxit có thể được chứa trong cùng một diện tích đất. Đây là một điểm quan trọng trong điều kiện không có nhiều diện tích đất.
Phương pháp lưu giữ chất thải hiệu quả nhất là phương pháp “thải khô chồng lớp”, với phương pháp này lượng bã thải bauxit có thể được chứa trong một diện tích đất cho trước lớn hơn ít nhất gấp 2,5 lần so với phương pháp thải ướt chồng đống. Tuy nhiên, việc áp dụng phương pháp thải khô chồng lớp chỉ khả thi với điều kiện địa hình tương đối bằng phẳng và lượng mưa thấp đến trung bình.
Đối với việc chứa bã thải bauxit trong thung lũng, đòi hỏi sự chú ý hết sức cẩn thận đến từng chi tiết để đảm bảo sự hoàn thiện của công tác xây dựng.
Hình 1.5: Hiệu suất lưu giữ của một số phương pháp lưu giữ bã thải bauxit
- Giảm độ pH của bã thải
Để giảm sự rủi ro gắn liền với việc lưu giữ bã thải bauxit, người ta mong muốn giảm tính kiềm (độ pH) của bã thải. Đây là bước tiếp theo của Tầm nhìn phát triển bền vững của Alcoa đối với bã thải bauxit. Lợi ích của việc giảm độ pH của bã thải bauxit bao gồm:
• Giảm rủi ro môi trường đối với nguồn nước • Dễ dàng phục hồi khu chứa bã thải bauxit
• Vận chuyển và chế biến bã thải bauxit dễ dàng hơn.
• Trung hòa bằng nước biển (chỉ phù hợp với các nhà máy nằm ở ven biển) • Cacbon hóa (Công nghệ của Alcoa)
• Bổ sung hóa chất chẳng hạn như axit (thường giá thành cao).
Việc làm giảm độ kiềm của bã thải bauxit đòi hỏi kinh phí bổ sung và làm tăng chi phí vận hành. Tuy nhiên những chi phí này được bù đắp bởi những lợi ích về môi trường và lợi ích trong vận hành.
Alcoa đã phát triển một công nghệ gọi là công nghệ cacbon hóa để giảm độ pH của bã thải bauxit. Công nghệ này đã được áp dụng ở quy mô toàn diện ở nhà máy alumin Kwinana của Alcoa ở Tây Australia. Trong phương pháp này, khí cacbonic (CO2) được đưa vào phản ứng hóa học với bã thải bauxit. Kết quả là độ pH của bã thải bauxit giảm đáng kể và việc phát khí thải nhà kính giảm. Ở Kwinana, khí cacbonic sẵn có được thải ra từ một nhà máy chế biến gas gần đó. Tuy nhiên có thể áp dụng công nghệ “chiếm các bon” bằng khí cacbonic lấy từ ống khói nhà máy điện.
Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ cacbon hóa cho bã thải bauxit 1.1.6.3. Kinh nghiệm phục hồi Mỏ - Tây Australia [4]
Alcoa lần đầu tiên được cấp giấy phép khai thác ở TâyAustralianăm 1961, và bắt đầu khai thác năm 1962. Công việc phục hồi mỏ đầu tiên được tiến hành năm 1966, bốn năm sau khi bắt đầu khai thác. Đến năm 2005, tổng diện tích bị ảnh hưởng bởi khai thác lên tới 15.000 hecta, và 12.500 hecta trong tổng diện tích đó (khoảng
85%) đã được phục hồi. Hiện nay, Alcoa sản xuất tổng cộng khoảng 8 triệu tấn alumin một năm tại ba nhà máy sản xuất alumin ở Tây Australia.
Hoạt động khai thác bauxit của Alcoa tại Tây Australia được tiến hành trong khu vực rừng bạch đàn trên cao nguyên Darling. Đây là một hệ sinh thái duy nhất mà không thể tìm thấy ở bất kỳ nơi nào khác trên thế giới. Khoảng 600 hecta được khai thác và phục hồi mỗi năm. Khai thác ở độ sâu không lớn (khoảng 4m) và được thực hiện bằng việc sử dụng máy ủi, máy xúc và xe tải. Các mỏ bauxit xuất hiện với lớp đất đá phủ mỏng trên đỉnh và sườn các đồi.
Mục tiêu phục hồi mỏ của Alcoa là tạo dựng một hệ sinh thái rừng bạch đàn tự tồn tại và phát triển tự nhiên và được quy hoạch để duy trì và nâng cao tất cả việc sử dụng đất rừng đã từng tồn tại trước khai thác: bảo tồn, sản xuất gỗ, tích trữ nước, vui chơi giải trí và những giá trị về rừng khác. Quy trình phục hồi của Alcoa đã được xây dựng và cải tiến liên tục trong vòng 35 năm qua, và bao gồm các công đoạn sau:
• San lấp hố mỏ • Xới ban đầu • Phủ lại đất trồng
• Hoàn lại môi trường sống cho động vật • Xới lần cuối và gieo hạt
• Trồng các loài cây “cứng đầu” • Bón phân
• Liên tục theo dõi giám sát và quản lý khu vực được phục hồi.
Một mục tiêu môi trường quan trọng là phục hồi 100% sự phong phú về chủng loài thực vật của rừng nguyên sinh cho khu vực phục hồi vào thời điểm một năm sau khi công việc phục hồi được hoàn thành. Trong khi mục tiêu này đã đạt được vào năm 2000, việc đảm bảo để mục tiêu này vẫn tiếp tục đạt được là một thách thức nhằm cải thiện hơn nữa chương trình phục hồi.
San lấp hố mỏ là công đoạn đầu tiên trong quy trình phục hồi. San lấp hố mỏ là tái tạo lại cảnh quan của hố mỏ đã được khai thác, loại bỏ thành vách và đáy hố mỏ, chôn các tảng đá lớn và tạo bề mặt trên cùng của hố mỏ phù hợp với địa hình xung quanh. San lấp hố mỏ còn tạo cơ hội để kiểm soát việc thoát nước trong khu vực hố mỏ. Việc thiết kế san lấp hố mỏ đảm bảo nước được giữ lại trong hố mỏ và ngăn cản đất bị nước cuốn trôi ra khu vực rừng xung quanh. Hố mỏ sau khi đã được san lấp và tạo mặt bằng lần cuối cùng thì thấp hơn khu vực rừng xung quanh 30-40cm.
Điều này cho phép khu vực được phục hồi ở cùng độ cao với khu vực rừng xung quanh sau khi lớp đất trồng được phủ trở lại. Gỗ vụn và đá ở rìa của hố mỏ được lấy đi để đảm bảo không có rào cản nào được tạo ra giữa khu vực phục hồi và rừng xung quanh.
Công đoạn xới ban đầu được tiến hành sau khi hố mỏ đã được san lấp và trước công đoạn phủ lại lớp đất trồng. Mục đích của công đoạn xới ban đầu là làm tơi đất và cầy xới đất nền. Điều này rất quan trọng vì độ rắn của đáy hố mỏ lớn hơn rất nhiều độ rắn của khu vực không bị khai thác xung quanh do bị lún ép bởi các thiết bị khai thác mỏ nặng và việc lấy đi lớp quặng bauxit tơi xốp trong quá trình khai thác. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc xới sâu tạo điều kiện cho rễ cây và nước ăn sâu vào đất và do vậy giúp cho thực vật phát triển thành rừng tự tồn tại và phát triển tự nhiên. Alcoa đã cam kết với chính phủ xới sâu tất cả các hố mỏ và xới hầu hết các hố mỏ với độ sâu thấp nhất là 1,2m. Xới sâu được tiến hành cho 80% hố mỏ (loại trừ sườn dốc thành hố mỏ và các đống chất thải) tới độ sâu 1,5m hoặc lớn hơn. Sau khi xới, một máy san ủi được sử dụng để san ủi bề mặt chuẩn bị sẵn sàng cho việc rải lại lớp đất đá phủ và lớp đất trồng.
Lớp đất đá phủ và lớp đất trồng trên cùng được phủ trở lại hố mỏ sau công đoạn xới ban đầu. Việc phủ lại đất được thực hiện bằng các máy cạp ủi lớn. Máy cạp ủi cạp một khối lượng lớn đất và sau đó rải một lớp mỏng trên bề mặt hố mỏ đã được san lấp. Chiều dầy của lớp đất rải thay đổi phụ thuộc vào khu vực trước đây có lớp đất đá phủ và lớp đất trồng đã được lấy đi. Một số khu vực rừng có lớp đất đá phủ và lớp đất trồng rất mỏng. Chiều dầy trung bình của lớp đất đá phủ và lớp đất trồng khoảng 30 cm. Sau khi lớp đất đá phủ đã được rải trở lại, lớp đất trồng được rải một lớp mỏng (khoảng 15cm) phía trên lớp đất đá phủ. Tốt nhất là lớp đất trồng được rải trực tiếp trở lại khu vực phục hồi từ các hố mỏ vừa được phát quang; điều này làm tăng đến mức cao nhất số lượng hạt giống có trong lớp đất trồng và do đó chúng ta có thể có được số lượng cao nhất các chủng loài thực vật có thể trong khu vực phục hồi.
Sau công đoạn rải trở lại lớp đất đá phủ và lớp đất trồng, hố mỏ được xới theo chu vi với độ sâu xới thấp nhất 0,8m bằng một máy ủi ba lưỡi xới. Việc xới đất được tiến hành theo chu vi trên cùng một độ cao để tăng khả năng trữ nước của đất. Rãnh luống tạo ra xung quanh còn có thể ngăn chặn xói mòn đất. Hạt giống được gieo ngay sau khi xới bởi một máy gieo hạt điều khiển bằng máy tính gắn trên máy ủi đã được sử dụng để xới đất. Nghiên cứu chỉ ra rằng thời điểm gieo hạt là quan trọng và tốt nhất là trong điều kiện đất khô giữa tháng 12 và tháng 4 của năm.
Hạt giống lưu giữ tự nhiên trong lớp đất trồng và hạt giống được gieo bằng máy trong thời điểm xới đất sẽ phục hồi phần lớn các loài thực vật của rừng bạch đàn cho khu vực mỏ được phục hồi. Tuy nhiên có một số loài thực vật sản sinh ra rất ít hạt giống và do đó các loài này rất khó được phục hồi bằng các hạt giống của lớp đất trồng hoặc các hạt giống thu gom được, có thể gọi loài thực vât này là “cứng đầu”. Tiêu chí đa dạng thực vật với 100% sự phong phú chủng loài bao gồm cả yêu cầu 20% các loài thực vật “cứng đầu”. Năm 2007, vườn ươm cây của Alcoa sản xuất 219800 cây với 25 loài “cứng đầu” khác nhau. Hàng năm vào mùa đông các cây loài “cứng đầu” được trồng thủ công trên 600 ha khu vực phục hồi. Tỷ lệ cây sống từ 60% đến 80% sau 18 tháng.
Bón phân được tiến hành như là công đoạn cuối cùng của quy trình phục hồi mỏ. Bón phân được tiến hành một lần. Phân bón chứa ni-tơ, phốt-pho và ka-li và còn có đồng, molip-đen và kẽm vi dinh dưỡng. Quy trình bón phân đã được xem xét đánh giá và cải tiến liên tục hàng năm. Nghiên cứu của Alcoa về kỹ thuật bón phân đã xác định rằng phương pháp bón phân hiệu quả nhất là bón phân từ trên không bằng máy bay lên thẳng. Bón phân từ trên không tránh được việc sử dụng máy móc chạy trên các luống xới, trong thực tế, việc sử dụng máy chạy trên các luống xới không an toàn cho người vận hành máy và làm cho lớp đất trồng bị nén chặt.
Giám sát khu vực phục hồi được tiến hành để đánh giá kết quả của công tác phục hồi, xác định những khu vực đòi hỏi phải làm lại, cải thiện các kỹ thuật phục hồi và quyết định việc phát triển bền vững dài hạn của phục hồi. Những tiêu chí về hoàn thành phục hồi đề ra các tiêu chuẩn mà công việc phục hồi của Alcoa cần phải đạt được để Chính phủ chấp nhận trách nhiệm quản lý các khu vực đã được phục hồi. Công việc giám sát nhằm xác định liệu những tiêu chuẩn này đã đạt được hay chưa. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.1.6.4. Sản xuất alumin và xử lý bùn đỏ của Trung Quốc [4]