STT Tính chất Đơn vị Tấm thạch cao từ bã thải photpho Tấm thạch cao mat thủy tinh Tấm thạch cao GYPROC 1 Cường độ nén Kg/cm2 95 120 115 2 Khả năng chống cháy (độ bền nhiệt ở 1500oC) Giờ 4,0 5,2 4,5 3 Độ giảm âm dB 32 45 35
Từ bảng 3.13 thấy rằng: tính chất cơ lý của tấm thạch cao- vải thủy tinh cao hơn hẳn hai loại còn lại.
3.9.3. Khả năng cách nhiệt của các tấm ngăn thạch cao và tấm thạch cao –vải thủy tinh tinh
Để thử nghiệm khả năng cách nhiệt của các mẫu tấm thạch cao (TC) và tấm thạch cao – vải thủy tinh (TC-VTT), chúng tôi tiến hành như trình bày trong phần 2.5.9. Nhiệt độ chênh lệch giữa hai ngăn biểu thị khả năng cách nhiệt của tấm TC và tấm TC-VTT. Kết quả được trình bày trong bảng 3.14.
Bảng 3.14: Khả năng cách nhiệt của các tấm ngăn thạch cao và tấm thạch cao –vải thủy tinh
Tấm thạch cao(TC) Tấm thạch cao-vải thủy tinh(TC-VTT) Ngăn thứ nhất [oC] Ngăn thứ hai [oC] Nhiệt độ chênh lệch ∆T[oC] Ngăn thứ nhất [oC] Ngăn thứ hai [oC] Nhiệt độ chênh lệch ∆T[oC] 50 38 14 50 32 17 Kết quả từ bảng 3.14 cho thấy: nhiệt độ chênh lệch giữa hai ngăn TC là 14oC và nhiệt độ chênh lệch giữa hai ngăn TC-VTT là 17oC. Điều này cho thấy dùng vật liệu tấm thạch cao có gia cường bằng vải thủy tinh thì có khả năng cách nhiệt tốt hơn.
3.10. SƠĐỒ QUY TRÌNH XỬ LÝ, TÁI CHẾ BÃ THẢI PHOTPHO
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu đã trình bày ở trên , chúng tôi đề xuất sơ đồ công nghệ xử lý, tái chế bã thải photpho của nhà máy DAP Hải Phòng như sau:
52
Hình 3.7. Sơđồ quy trình xử lý, tái chế bã thải photpho * Mô tả quy trình:
+ Bước 1: Bã thải photpho (gyps) được sàng để loại bỏ sạn và các cục hạt có
kích thước quá to, sau đó được cho vào thiết bị trung hòa. Ở đây dung dịch sữa vôi Ca(OH)2 được vào khuấy đều, để phản ứng trung hòa axit diễn ra triệt để (kiểm tra pH
Sàng loại sạn và các cục to Trung hòa Tuyển trọng lực Chất tập hợp VH- 2004 Chất tạo bọt (NH4)2CO3 Loại bỏ Al2O3, Fe2O3... Tách SiO 2 Bơm qua sàng 0,15 mm Lọc, rửa sạch bằng nước Sản phẩm thạch cao CaSO4.1/2 H2O Sấy ở160oC, trong 7 giờ
Chất đen nổi lên được vớt ra Bã thải photpho
Dung dịch nước vôi Ca(OH)2
53
bằng giấy quì). Trong quá trình khuấy các tạp chất đen, bọt lẫn chất bẩn nổi lên trên được vớt ra.
+ Bước 2: hỗn hợp bã thải và dung dịch sữa vôi qua thiết bị tuyển trọng lực để tách CaSO4 , SiO2 với các oxit có tỷ trọng lớn. Tại đây chất tập hợp, chất tạo bọt được thêm vào để tách các tạp chất là các oxit có tỷ trọng lớn như A2O3, Fe2O3, MgO.... ở đáy thiết bị. Sau giai đoạn tuyển hỗn hợp dung dịch được bơm qua sàng rây có kích thước lỗ 0,15 mm để tách SiO2. Tiến hành lọc và rửa lại nhiều lần bằng nước để thu thạch cao.
+ Bước 3: sản phẩm sau khi loại bỏ SiO2 chủ yếu là thạch cao (CaSO4.2H2O) được sấy ở 160oC, trong 7 giờ để thu thạch cao CaSO4.1/2H2O. Sau đó, tiến hành nghiền, sàng để có độ mịn đạt yêu cầu,rồi đem đi đóng gói.
3.11. ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN SẢN XUẤT QUI MÔ PILOT, CHẾ THỬ VÀ ỨNG DỤNG SẢN PHẨM TẤM NGĂN THẠCH CAOĐ
3.11.1. Đề xuất phương án sản xuất qui mô pilot
Áp dụng quy trình trên chúng tôi đã tiến hành mẻ lớn 10kg nhằm ổn định công nghệ và tiến tới áp dụng cho quy mô pilot. Đơn nguyên liệu cần tái chế bã thải gyps và hiệu suất thu hồi được trình bày trong bảng 3.15.
Bảng 3.15: Đơn nguyên liệu sử dụng để tái chế bã thải gyps và hiệu suất thu hồi thạch cao từ bã thải Gyps
STT Nguyên liệu Giá trị mẻ
nhỏ [g]
Giá trị mẻ
lớn, [kg]
1 Bã thải photpho (Bã gyps) 400 10
2 Khối lượng vôi Ca(OH)2 14,8 0,37
3 Chất tập hợp VH-2004 0,06 0,015
4 Chất tạo bọt (NH4)2CO3 0,03 0,0075
5 Khối lượng thạch cao thu được sau quá trình tái chế 350 8,5 6 Hiệu suất thu sản phẩm thạch cao 87,5% 85%
Điều kiện công nghệ tái chế bã thải photpho DAP Hải Phòng tạo sản phẩm thạch cao được thực hiện đúng như quy trình đã trình bày ở trên
+ Bước 1: Bã thải photpho (gyps) được sàng qua lưới để loại bỏ sạn và các cục hạt có kích thước quá to, sau đó lấy 10kg bã thải sau khi sàng ở dạng bột mịn cho vào xô 25 lít.
54
Vôi bột 0,37kg được hòa tan trong 20 lít nước, lọc phần tạp chất thu được dung dịch sữa vôi. Sau đó dung dịch sữa vôi Ca(OH)2 được cho vào thùng 25 lít chứa bã thải khuấy đều bằng máy khuấy tốc độ 400 vòng/phút trong 1 giờ. Chất đen nổi lên thành váng được vớt ra. Sau 1 giờ kiểm tra phản ứng trung hòa axit diễn ra triệt để chưa bằng giấy quì tím (không làm đổi màu quì tím là phản ứng đã trung hòa hết).
+ Bước 2: 0,015kg chất tập hợp VH-2004 và 0,0075kg chất tạo bọt (NH4)2 được thêm vào để tách các tạp chất là các oxit có tỷ trọng lớn như A2O3, Fe2O3, MgO.... ở đáy thiết bị. Hỗn hợp huyền phù thu được trong giai đoạn này thành phần chủ yếu là CaSO4 , SiO2 .
Sau đó, hỗn hợp huyền phù này được đổ qua sàng rây có kích thước 0,15 mm, ở phía dưới sàng có thùng chứa 25 lít. Các hạt CaSO4 có kích thước nhỏ hơn sẽ lọt qua sàng vào thùng chứa ở phía dưới, còn SiO2 có kích thước hạt lớn hơn nằm trên sàng. Thành phần SiO2 được thu gom lại đem đi chôn lấp hoặc có thể tinh chế sạch làm phụ gia chất độn cho cao.
Phần hỗn hợp ở trong thùng chứa phía dưới sàng chủ yếu là thạch cao, được đổ qua sàng có kích thước 0,063mm để loại bỏ nước thu lấy sản phẩm.Tiến hành rửa lại 2-3 lần bằng nước để thu thạch cao.
+ Bước 3: sản phẩm sau khi loại nước ở trên là thạch cao (CaSO4.2H2O) được sấy ở 160oC, trong 7 giờ để thu thạch cao CaSO4.1/2H2O. Tiếp theo tiến hành nghiền, sàng để có độ mịn đạt yêu cầu, rồi đem đi đóng gói, hoặc chế thử sản phẩm ứng dụng.
Từ bảng 3.15 ở trên cho thấy hiệu suất thu hồi sản phẩm thạch cao từ bã thải gyps ở mẻ lớn là 85%, còn lại khoảng 15% thành phần chủ yếu là SiO2 ở dạng hạt rắn có lẫn các tạp chất. Định hướng xử lý SiO2 là làm sạch, tách loại các tạp chất có thể dùng làm chất độn trong gia công chế biến các sản phẩm cao su kỹ thuật.
3.11.2. Chế thử và ứng dụng sản phẩm tấm ngăn thạch cao
Trên cơ sở lặp lại thí nghiệm ở trên với quy mô mẻ lớn (10kg/một lần) 12 lần thực nghiệm, sản phẩm thạch cao thu được hơn 100kg ở dạng bột mịn. Lượng thạch cao thu được này được sử dụng một phần để chế tạo 10 tấm ngăn thạch cao và thạch cao-vải thủy tinh kích thước 1.5 x 1.0 x 0.05m. Trong quá trình thực hiện, đề tài đã phối hợp với công ty TNHH một thành viên công nghệ và truyền thông 3I để ứng dụng các tấm thạch cao đã chế tạo để ngăn chỗ làm việc cho cán bộ công nhân viên. Sau
55
hơn 2 tháng thử nghiệm, kết quả đánh giá chất lượng mẫu tấm ngăn chế từ bã thải phopho của nhà máy DAP Hải Phòng như sau:
+ Tấm ngăn ổn định, không bị biến dạng, cong vênh, sứt mẻ. + Bề mặt tấm ngăn phẳng, mịn, không bị biến màu, bong tróc.
Điều này cho thấy: những tấm ngăn chế từ bã thải phopho của nhà máy DAP Hải Phòng có chất lượng, công dụng tương đương và có thể thay thế các tấm ngăn đang được sử dụng tại công ty hiện nay.
3.11.3. Đề xuất phương án sản xuất pilot (xem phụ lục 6) 3.12. DỰ KIẾN GIÁ THÀNH SẢN PHẨM
Sau khi tính toán nguyên vật liệu, vật tư , trang thiết bị, công lao động và các chi phí khác, đề tài xây dựng giá thành dự kiến cho hai loại vật liệu đã nghiên cứu: thạch cao, tấm thạch cao và tấm thạch cao – vải thủy tinh như sau:
Dự tính giá thành cho 1 tấn thạch cao chế biến từ bã thải Gyps
1. Chi phí phân xưởng a. Nguyên liệu Bã thải Gyps(công vận chuyển) 1200 kg x 1.000đ/kg 1.200.000 Vôi bột Ca(OH)2 45kg x 3.000đ/kg 135.000 Chất tập hợp 0,6 kg 300.000 Chất tạo bọt 0,3 kg 150.000 b. Công lao động 1.000.000
c. Vật liệu mau hỏng + bao bì 500.000
d. Khấu hao thiết bị 1.000.000
e. Điện, nước 100.000
f. Khấu hao nhà xưởng 400.000
Tổng chi phí phân xưởng 4.785.000
2. Quản lý phí 5% 239.25 Cộng 5.024.25 3. Thuế VAT 10% 502.425 4. Giá thành có thuế 5.526.675 5. Dự kiến giá bán 8.000.000 6. Lợi nhuận 2.475.325
56
Dự tính giá thành tấm thạch cao – vải thủy tinh (tính cho 1m2 sản phẩm – dạng tấm, dày 10mm)
1. Chi phí phân xưởng Tấm thạch cao Tấm TC-VTT a. Nguyên liệu Thạch cao 3 kg x 10.000đ/kg 30.000 30.000 Vải sợi thủy tinh 0,45 kg x 35.000đ/kg - 15.750
b. Công lao động 10.000 10.000
c. Vật liệu mau hỏng + bao bì 2.000 2.000
d. Điện, nước 1.000 1.000
e. Khấu hao nhà xưởng (1%) 2.000 2.000
Tổng chi phí phân xưởng 45.000 60.750
2. Quản lý phí (5%) 2.250 3.038
3. Giá thành 47.250 63.788
4. Thuế VAT (10%) 4.725 6.378
5. Giá thành có thuế VAT 51.975 70.167
6. Dự kiến giá bán 70.000 90.000
57
MỘT SỐ HÌNH ẢNH KHI TRIỂN KHAI CỦA ĐỀ TÀI
Hình 3.8. Bãi chứa bã thải GYPS cao như
núi
Hình 3.9. Bã thải photpho nhà máy DAP Hải Phòng
Hình 3.10. Sản phẩm thạch cao sau khi sấy
ở 150oC – 170oC
Hình 3.11. Sản phẩm thạch cao chế biến từ bã thải
58
Hình 3.12. Mẫu sản phẩm tấm thạch cao Hình 3.15. Sản phẩm tấm thạch cao- vải thủy tinh (TC-VTT)
59
KẾT LUẬN
Với mục tiêu tận dụng nguồn nguyên liệu bã thải phốt pho của nhà máy DAP, nghiên cứu qui trình công nghệ sản xuất thạch cao tấm ngăn, có khả năng cách âm, cách nhiệt và chống cháy tốt, ứng dụng trong xây dựng và công nghiệp, góp phần bảo vệ môi trường. Sau gần một năm thực hiện đề tài, với sự cố gắng của tập thể cán bộ tham gia nghiên cứu đề tài đã đạt được một số kết quả sau:
1. Đã xác định được thành phần bã thải photpho của nhà máy DAP Hải Phòng chủ yếu là CaSO4 với hàm lượng 83,32% khối lượng, thành phần SiO2, Al2O3, Fe2O3 chiếm khoảng 15,4%, còn lại là lượng nhỏaxit H2SO4, axit H3PO4.
2. Đã nghiên cứu lựa chọn công nghệ và xác định các điều kiện thích hợp cho quá trình xử lý, chế biến bã thải photpho để chế tạo thạch cao. Quá trình xử lý, chế biến bã thải để chế tạo thạch cao trải qua 3 giai đoạn chính: Giai đoạn 1: xử lý bã thải bằng dung dịch Ca(OH)2 để loại bỏ các axit, Al2O3 và nâng cao hàm lượng thạch cao. Giai đoạn 2: tuyển trọng lực để tách tạp chất có khối lượng riêng lớn chủ yếu là Al2O3, Fe2O3... Giai đoạn 3: giai đoạn nung, sấy để thu sản phẩm thạch cao.
3. Phân tích tính chất sản phẩm cho thấy thạch cao chế tạo từ bã thải gyps có chất lượng tương đương so với sản phẩm thạch cao hiện có trên thị trường: Hàm lượng CaSO4 lớn hơn 95%, độ trắng 87,9- 91,7, khối lượng riêng 2,35g/cm3, độ ẩm 1%, độ mịn 4%, cường độ chịu nén 95 kg/cm2, lượng nước tiêu chuẩn 0,65, thời gian bắt đầu đông kết 6,2 phút, thời gian kết thúc đông kết là 19 phút.
4. Đã tiến hành chế tạo thử hơn 100kg sản phẩm thạch cao từ bã thải photpho của nhà máy DAP Hải Phòng và sử dụng một phần sản phẩm này để chế tạo 10 tấm ngăn thạch cao gia cường bằng vải thủy tinh,kích thước 1,5x1x0,05m. Đồng thời đã tiến hành thử nghiệm 05 tấm ngăn thạch cao thực tế tại công ty TNHH một thành viên 3I. Kết quả thử nghiệm cho thấy những tấm ngăn chế từ bã thải phopho của nhà máy DAP Hải Phòng có chất lượng, công dụng tương đương và có thể thay thế các tấm ngăn đang được sử dụng hiện nay.
5. Đã đã xây dựng sơ đồ quy trình công nghệ xử lý, tái chế thạch cao từ bã thải gyps, đề xuất phương án sản xuất quy mô pilot và dự kiến giá thành cho sản phẩm.
60
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Báo cáo Diễn biến Môi truờng Việt Nam 2004 – Chất thải rắn. http://khoamoitruonghue.edu.vn/.
2. Bộ Tài nguyên và Môi truờng Tổng cục Môi truờng . Báo cáo đánh giá tác động môi trường các dự án sản xuất hóa chất cơ bản. Hà nội, 2009.
3. S. S. Bhadauria*, Rajesh B. Thakare. Utilisation of phosphogypsum cement mortar and concrete. Conference on Our word in concrete & structure. Singapore, p.16 – 17, 2006.
4. Mouhamadou Bassir Diop , Awa Alioune Ndiaye. Phosphogypsum based cement formulation in agreement with standard portland in framwork of a concrete code policy for thermal and energetic efficiency of the building African Concrete Code Symposium , p 306 - 312,2005.
5. European commission. HUELVA sites: Phosphogypsum piles and CRI-9 . Directorate-general for energy– Nuclear Energy D4 - Radiation Protection SPAIN. 2009.
6. Pradyot S. Deshpande . The determination of appropriate phosphogypsum: Class C fly ash: portland type II cement composition for use in marine applications. B.E., Swami Ramanand Teerth Marathwada University, India, p1-272, 2003. 7. Manish Vashishtha*, Papireddy Dongara , Dhananjay Singh. Improvement in
properties of urea by phosphogypsum coating. International Journal of Vol.2,
ChemTech No.1, pp 36-44, 2010. 8. International Atomic Energy Agency (IAEA). Naturally occurring radionuclides
in phophogypsum. Vienna International Centre in Austria, 2010.
9. Milos B. Rajkovic and Dragan V.Toskovic. Investigation of the possibilities of phosphogypsum application for building partitioning walls-elements of a prefabricated house. BIBLID, 33, p.71-92, 2002.
10.Central pollution control board (Ministry of Environment & Forests) .Guidelines for Management and Handling of Phosphogypsum Generated from Phosphoric Acid Plants. Parivesh Bhawan, East Arjun Nagar ,DELHI, 2012.
61
11.T. Siva Sankar Reddy, D. Rupesh Kumar, and H. Sudarsana Rao. A study on strength characteristics of phosphogypsum concrete. Asian Journal of Civil Engineering (Building and housing) Vol.11, No.4, p. 411-420, 2010.
12.R.F. Korcak. Chapter 7: Agricultural Uses of Phosphogypsum, Gypsum, and Other Industrial Byproducts. U.S. p.120-126.1990.
13.Wilson, Sr.; Eddie K.Process for treating phospho-gypsum waste product from wet-acid process of making phosphoric acid. Gravely, Lieder & Woodruff, U.S. (Memphis, TN) November 15, 1983.
14.Manufacture of Cement from Industrial Byproducts. Chemistry and Industry, Feb. 1991.
15.Production of Sulphuric Acid and Cement from Phosphogypsum Using the SJ Process. Chemical Age of India, vol. 27, 1996.
16.http://www.tranthachcao.org/tam-thach-cao.html 17.http://www.thegioithachcao.com/. 18.http://www.khoahocphothong.com.vn/news/detail/11619/nghien-cuu-dung-ba- thai-gyp-thay-the-thach-cao-nhap-ngoai.html 19.http://www.vicem.vn/view/chi-tiet-tin-tuc/tan-dung-thach-cao-nhan-tao-tu-khi- thai-nha-may-nhiet-dien-hoa-chat-de-lam-vlxd-va-giam-thieu-o-nhiem-moi- truong/15/321.aspx
20.Rafael Pérez-López, José Miguel Nieto. Dynamics of contaminants in phosphogypsum of the fertilizer industry of Huelva (SW Spain): From phosphate rock ore to the environment.Applied Geochemistry 25, p. 705–715, 2010.
21.Violeta Leskeviciene, Dalla Nizeviciene . Anhydrite binder calcined from phosphogypsum. Ceramics – Silikáty 54 (2), p.152-159, 2010.
22.http://vietnamnet.vn/vn/kinh-te/19827/lafarge-boral-gypsum-mo-rong-san-xuat- tai-viet-nam.html.
23.EFMA (European Fertilizer Manufacturers’ Association). Production of phosphoric acid. Best Available Techniques for Pollution Prevention and Control in the European Fertilizer Industry Booklet No. 4 of 8. Belgium. 2000.
24. National Lime Association The Versatile Chemical. GYPSUM. The information published in this section is an excerpt from"Lime Facts" bulletin provided courtesy of National Lime Association.
62
25.Donald W. Olson. Gypsum. U.S. Geological Survey Minerals yearbook, p351- 355, 2001.
26.Jaume Porta. Methodologies for the analysis and characterization of gypsum in soils: A review.J. Geoderma 87, p. 31–46, 1998.
27.Viện Hóa Học Công Nghiệp VN. Công trình nghiên cứu khoa học công nghệ và ứng dụng triển khai sản xuất thuốc tập hợp tuyển apatit Lào Cai (từ 5/1991- 12/2004. Tổng công ty hóa chất VN, 2005.
28.Feasability Analysis: A Comparison of Phosphogysum and Uranium Mill Tailing Waste Unit Designs Office of Solid Waste. U.S. Environmental Protection Agency. January, 1997.
29.Mohammad Al-Farajat.Role of Gypsum Wastes in Polluting Groundwater and Enhancing Eutrophication. Jordan Journal of Civil Engineering,in Coasts of Aqaba , Volume 3, No. 3, 2009.
30. Wisconsin. Waste Gypsum Wallboard as a Soil Amendment on Construction