ƯỜ Ạ Ọ TR NG Đ I H C CÔNG NGHI P VI T TRÌ

SVTH: Phạm Đức Sơn

Nguyễn Văn Tám

Tạ Tiến Thành

Ngô Thu Thủy

Nguyễn Thị Thủy

Ệ Ệ ƯỜ KHOA CÔNG NGH  MÔI TR Ệ NG

ỏ

ệ 1.Khái ni m bùn đ

ỏ ấ ặ

ượ ế  quá trình tinh ch   c tách ra

ặ ằ ặ ỏ

• ữ ố

ỏ

ộ ượ ỏ ị

ạ ng nh  xút NaOH và dung d ch aluminat  ể ồ ế ượ • Bùn đ  là ch t th i c a qu ng thoát ra t ả ủ ừ qu ng theo quy trình Bayer sau khi    Al2O3 đ ặ ớ ả ứ kh i qu ng b ng ph n  ng v i NaOH đ c. ặ ư ầ  Ngoài nh ng thành ph n v n có trong qu ng bauxite nh   ấ ắ oxit s t, oxit silic, oxit titan và các t p ch t khác bùn đ  còn  ứ có ch a m t l natri mà không th  thu h i h t đ c

ộ ừ • Bùn đ  là CTR có ki m tính cao,pH dao đ ng t ề 10­12.Bùn

ướ ạ ấ

c h t r t m n (trung bình là 10 micromet). ẽ ả ấ ệ

ấ ỏ ỏ đ  có kích th ể ả ấ ả ị • Đ  s n xu t 1 t n alumin b ng công ngh  Bayer s  th i ra  ằ ỏ kho ng 1,5 ­ 2,0 t n bùn đ .

•  Bảng thành phần của bùn đỏ

CaO

Fe2O3

Al2O3

SiO2

Na2O

TiO2

30-60% 10-20% 3-50%

2-10%

2-8%

10%

Hình ảnh về bùn đỏ

ỏ

ạ ủ 2. Tác h i c a bùn đ

ứ ấ ị ấ ộ ạ ư l

•  Do còn ch a m t t

ể

ỏ

ườ ẽ ỏ ộ ạ ườ ế ọ nh t đ nh hoá ch t đ c h i nh  xút  ồ ng không th  thu h i  ể c. Bùn đ  n u dính vào da s  gây b ng nguy hi m  ế t ch t  i (vì đây là m t d ng b ng hoá h c),gi

ậ ộ ỷ ệ ị NaOH và dung d ch aluminat natri th ỏ ế ế ượ h t đ cho con ng ỏ sinh v t và cây c .

• ị ỏ ẽ ề ớ

ỏ ồ

ộ ạ ẽ ố

ấ ế ạ ớ ư ấ ể ặ

ấ Dung d ch bùn đ  s  phân ly thành nhi u pha v i các c  h t  ỡ ạ ạ ỡ ạ khác nhau, trong đó có pha c  h t siêu nh  g m các kim lo i  ỡ ạ ớ ạ ấ ặ n ng đ c h i s  ng m xu ng đ t, còn các pha c  h t l n l i  ể không th  liên k t l i v i nhau khi g p m a r t nguy hi m,  ễ ị d  b  trôi l p.

ỏ ẽ ố ư

ậ ủ ồ ị ự ự ủ ả ỷ

• Các đ p c a h  bùn đ  s  gi ng nh  các đ p h  thu  đi n,  ậ ỷ ệ ồ ỏ ướ ạ t t o ra, nên  ph i ch u l c do áp l c thu  tĩnh c a bùn đ   ấ r t kém an toàn.

ẫ

ể ườ ọ ườ ự ố ẫ ng  ng d n khí hay đ

ố ỏ ễ • Bùn đ  có th  gây ra s  c  nghiêm tr ng (ăn mòn, d n đ n  ế ệ ặ ề t  ng s t. Đi u đ c bi ồ ướ ạ ư c h  l u khi

ỏ ắ ỏ làm h ng) đ ̀ ơ la  nguy c  bùn đ  làm ô nhi m các ngu n n ể ứ ị ỡ b  ch a b  v .

ỏ

ử ng pháp x  lý bùn đ ấ ỏ

ặ ỏ

ề ả

ướ ằ ặ ợ ng h p nhà máy đ t

ể ặ

• ụ ồ ỏ ả

ươ 3.Ph •  X  lý ph n ch t l ng đi kèm bùn đ  ho c phát sinh trong  ầ ử ồ ấ ử ụ ỏ ằ h  bùn đ  b ng cách tái s  d ng trong dây chuy n s n xu t  ườ ể ặ c bi n (tr ho c trung hoà b ng n ằ ạ c nh bi n) ho c trung hoà b ng CO2. ến hành hoàn th , ph c h i môi  ổ

Chôn l p bùn đ  đã th i, ti tr

ỏ ừ ứ ấ ng. • X  lý bùn đ  t

ụ ườ ư ậ  bãi th i, dùng cho các  ng d ng nh  v t  ế ế ạ ng, ch  bi n

ặ t khác...

ườ ả ử ệ li u xây d ng (g ch, ngói, bê tông...), làm đ ệ ậ ệ ơ s n, ch  t o các v t li u đ c bi ử ươ ọ ả ượ ự ế ạ • Vi c l a ch n các ph ng án x  lý bùn đ  sau th i đ c

ỏ ụ ể

ế

ế ư ỏ ươ

ấ ng án ch  bi n bùn đ  đang đ ệ ệ ệ

ệ ự ệ ệ ự th c hi n tùy theo các nhà máy alumin c  th , tuy nhiên hi n  ượ ổ ươ ng án chôn l p, hoàn th  chi m  u th  và đ nay ph c áp  ượ ế ế ộ ụ c nghiên  d ng r ng rãi, ph ứ ả ể ự ử c u, th  nghi m vì chi phí đ  th c hi n cao, hi u qu  kinh  ế ấ  th p. t

ươ

ấ

3.1 Ph

ng pháp chôn l p

ả • H  ch a bùn đ  là m t b  ph n c a h  th ng s n xu t  ấ

ồ

c thi ố ế ế ấ ỹ ể t k  r t k  đ   ầ ướ c ng m theo

• ệ ố c

c xây d ng h  th ng thoát n ướ

ả ồ

ấ

ả ả ấ ồ ứ ộ ộ ỏ ậ ủ ệ ố ượ ừ ặ  qu ng bauxite, h  này đ alumina t ấ ỏ ỏ ấ ố ch ng th m ch t l ng trong bùn đ  xu ng n ề ề ứ chi u đ ng và chi u ngang. ồ ẽ ượ ể ố ự ướ  Đ  ch ng tràn, h  s  đ ỉ ư ồ ả ả m a hoàn ch nh xung quanh h  b o đ m không có n c  ự ớ ồ ồ ẽ ạ ạ ố ư m a ch y xu ng h  gây tràn h . H  s  n o s ch l p th c  ớ ớ ớ ượ c cán lót 2 l p đ t sét ( dày 60 cm ) v i l p  bì, bùn... và đ ệ ố ố ậ ở ữ ỹ ả ị  gi a. B o đ m ch ng th m tuy t đ i. lót v i đ a k  thu t

ỏ ượ

c ngăn ra thành nhi u ô nh  và l ầ

ướ c th i ch a xút ) đ  đ a n

ứ c xút  ệ ế ế i nhà máy Alumin s  d ng cho công ngh  ch  bi n

ỏ

ẽ ấ ấ ử ụ ư ế ễ ả

• M i h  đ ỗ ồ ượ ỏ ẽ ề ng bùn đ  s   ả ừ ượ ệ ử c th i theo t ng ô. Khi đ y ô thì dùng công ngh  x  lý  đ ể ư ướ ả ủ ế ướ c ( ch  y u là n hút n ử ụ ở ạ này tr  l ấ Alumin và qua đó cũng làm khô bùn đ . Sau đó s  l p đ t  ả ả đ m b o chôn vĩnh vi n n u nh  không s  d ng ch t th i  này.

ủ

ỏ

ộ 3.2 Trung hòa đ c tính c a bùn đ

ướ

ử ụ

ể ự

c b ng s  d ng n

•  Cách này có th  th c hi n đ

ữ

ứ

ệ ượ ằ ạ

ằ

ứ

ỏ ầ

ố

ả

ỉ ể ể c bi n đ  trung hòa. •  Đ  ki m c a bùn s   gi m t ủ ừ ẽ ả ể ớ ễ

ố ể ị ự

c  ể ề bi n. Nh ng nghiên c u đăng trên t p chí môi sinh v   ươ ng pháp này ch  ra r ng, c  1 kh i bùn đ  c n 2  ph ố ướ kh i n ộ ề ừ ự ồ ạ ủ ả ủ i c a các nghiên c u, s  t n t ể ẽ ạ ủ ả

ế ủ

ộ ả  12 xu ng kho ng 8.5; đ   ượ c. Theo  pH v a ph i đ  l p r  cây có th  ch u đ ng đ ứ ớ ộ ượ lí gi ng l n  i c a m t l ướ c bi n s  t o thành các hidroxit  Ca2+ và  Mg2+ trong n ướ ạ d

i d ng k t t a, làm gi m pH c a bùn.

ỏ ấ ế ọ ỏ

ổ ể 3.3 L c b  và thay th  các đ c ch t trong bùn đ     Có th  s  d ng các ph ể ử ụ

ấ ươ ng pháp  ệ ộ ng pháp trao đ i ion đ  thay  natri  ằ ộ ố ế

ư ể ể ọ

ế ả ổ

ứ ỏ ấ ố ổ ỉ ả t cho 1 kh i bùn đ , ph i

ng pháp khác

3.4 M t s  ph • ươ và hidroxite trong NaOH b ng kali và photphat. Ph ả này đã cho th y m t s  k t qu  trong phòng thí nghi m,  ư ạ nh ng ch a th  tri n khai đ i trà vì chi phí màng l c và khó  ề ờ ữ khăn v  th i gian trao đ i. Nh ng k t qu  nghiên  c u ch  ra  ể ệ ằ r ng đ  vi c trao đ i ion hoàn t . ấ m t 10 ngày ộ ố ươ ế ể ồ

ủ ồ  phân chu ng bón

ố ộ ồ ữ ơ ử ụ ườ ng s  d ng than bùn  ỏ ủ ỏ ầ ậ  Tìm ki m các ngu n ph i tr n đ  trung hòa bùn đ : c n t p  trung khai thác các ngu n h u c  có tính acid: than bùn chua  (pH < 4), tăng c ph  lên trên bùn đ .

ử ệ ỏ

ả ả ạ ồ • Trên n n bùn đ  đã x  lý trung hòa, kh o nghi m các nhóm  ệ i hi u

ấ ồ ế ạ ồ ề ự ậ ợ ặ th c v t ho c cây tr ng thích h p có kh  năng đem l ờ ả ạ ả  và đ ng th i c i t o ­ tái t o đ t tr ng.  qu  kinh t

4.Công nghệ thu hồi bùn đỏ

Bauxit+NaOH

ề

ớ

ộ

Nghi n và tr n bauxit v i NaOH

ở

Hòa tan

220­250

o C

Pha l ngỏ

ọ

ặ Bùn(Fe2O3, SiO2 …)                      l c                              NaOH đ c

ử

ầ

R a 4­6 l n                       Aluminat nhôm(NaAlO

ố ơ 2 )      B c h i

ộ ồ ọ

ỏ

Bùn đ                                Làm ngu i r i l c                dd NaOH loãng

ồ ứ

H  ch a bùn                            Hydrat nhôm

Nung

Alumin(Al2O3 )

ế

Thuy t minh quy trình

ỏ ồ

nhi ề ệ ộ ừ t đ  t ộ ớ 0C t o ạ  220 – 250

ượ ồ

•

2O3, SiO2, TiO2, i công đo n

ở ạ ạ

ừ  quá trình l c có ch a hàm l ượ ử c r a ng ằ ọ ượ ừ c t ồ ượ c Aluminat nhôm. ượ ng Fe ầ ồ ư  4 – 6 l n r i đ a tr  l ng Aluminat nhôm còn sót l

• ử ượ ọ ừ ầ ỏ ạ i. ượ ẫ c g i là bùn đ  và đ c d n

quá trình r a đ ỏ

ượ ng Aluminat nhôm thu đ c làm • Bauxit khai thác t ừ ỏ ượ c nghi n nh  r i đem tr n v i dd   m  đ ở NaOH, sau đó đ c hòa tan  ọ ượ thành pha lõng r i đem l c đ ứ  Bùn t … đ ọ l c nh m thu h i l  Ph n bùn t ồ ứ ế đ n h  ch a bùn đ .  •  L

ộ ồ ế ọ ượ ừ c t ộ ầ ữ ạ ọ ượ  công đo n l c đ ạ ẩ ả

ngu i r i ti n hành đem l c m t l n n a. S n ph m t o ra  ừ t quá trình này là Hydrat nhôm .

ế ụ ượ • L ệ ộ t đ

0C. S n ph m cu i cùng đ

ả ẩ ở c ti p t c đem nung   nhi ừ ố  công  c t o ra t

ượ ng Hydrat nhôm này đ ả ạ ấ

ượ ạ kho ng 1100 ắ đo n nung là Alumin nguyên ch t màu tr ng. • Quá trình làm ngu i r i l c Aluminat nhôm thu đ ộ ồ ọ

ố ơ ự

i  ặ

ượ ậ ượ c dd  ướ  nhiên d ở ạ  d ng đ c.  ầ c t n thu và tu n hoàn

ể  d ng loãng, sau đó đ  cho b c h i t ặ ờ ạ ặ ở ạ  d ng đ c này đ ề ả ấ ở ở ạ NaOH  ệ ề đi u ki n ánh sáng m t tr i t o thành dd NaOH  ị Dung d ch NaOH  tr  thành dây chuy n s n xu t.

ộ ố ứ ủ ụ ỏ 5. M t s   ng d ng c a bùn đ

ệ

ồ ạ ể ệ ỏ ượ ự c dùng làm nguyên li u đ  thu h i các kim lo i

nh    s t,nhôm ,titan...

ỉ

ỏ ớ ừ ượ a .Trong lĩnh v c luy n kim     Bùn đ  đ ư ắ   Thu h i s t ồ ắ  Ph ồ ươ ng pháp x  cacbon:tr n bùn đ  v i đá vôi và sôđa r i  ồ c thu h i tính và đ

.

ắ ớ i 98% s t

ứ ồ

ộ

ộ ả ắ ị ử ề ạ nung ch y,s t b  kh  v  d ng có t ươ ể ừ ằ b ng ph ng pháp tuy n t  Nung ch y trong lò đi n:trong quá trình này có t ệ ả ỏ ượ ch a trong bùn đ  đ ả ử ắ ồ ắ ề ạ ớ ử

c thu h i.  Nung ch y trong lò cao:tr n bùn v i than đá trong lò cao đ   ể kh  s t r i sau đó thêm vôi vào kh  hoàn toàn s t v  d ng  kim lo iạ

  Thu h i nhôm ồ ả ỏ ể ầ ạ ượ i đ c

ể ồ ị Khi nung ch y bùn đ  đ  thu h i s t,ph n x  còn l ử ằ r a b ng dung d ch Na ỉ ồ ắ 2CO3 đ  thu h i nhôm.

  Thu h i titan

ử ồ ừ ầ c thu h i t i sau khi r a tách

ầ ấ ệ ồ các

ỏ ự

ể ừ  bùn đ  cao g p 2 l n so v i vi c thu h i titan t ư  nhiên khác nh  rutil hay inmenite. ự

ấ ậ ệ b .S n xu t v t li u xây d ng  S n xu t xi măng Portland ấ

ứ ầ

ủ ạ

ế ỏ ủ ế ủ ượ c xem là nguyên li u

ồ ạ ượ  ph n bã còn l Titan đ ở ả nhôm,tuy nhiên nó không kh  khi b i vì chi phí đ  tách titan  ớ ừ t khoáng t ả ả Xi măng Portland ch a thành ph n ch  y u là các silicate và  aluminete c a canxi,nhôm và silic.oxit c a các kim lo i này  ệ ỏ có trong bùn đ  ,vì th  bùn đ  cũng đ ấ ể ả đ  s n xu t xi măng.

ượ ng bùn

ỏ ượ ử ụ đ  đ

• Tuy nhiên do bùn đ  ch a l ắ ỏ ứ ượ ng oxit s t cao nên l ế ạ c s  d ng h n ch  trong xi măng. ỏ ượ ử ướ ẽ • Thêm vào ch  5­8% bùn đ  đã đ ỉ

c x  lý tr ắ ủ ả ờ

ỏ ượ ử ụ ượ ụ c s  làm tăng  ế ự ng l c và gi m th i gian đóng r n c a xi măng,n u  ơ ẽ ớ c s  d ng l n h n s  có tác d ng ng ng bùn đ  đ c

Xi măng Portland

ườ c ượ l i.ạ l

ả

ự ỏ ớ ấ thích h p (25­50%) đ  s n

  S n xu t g ch xây d ng ấ ạ  Khi tr n bùn đ  v i đ t sét t  l ỉ ệ ệ ợ ộ ố ấ

c khi nung ượ c năng t đ  nung vì v y s  ti

ượ ộ ể ả ự ẽ ả ớ ấ ạ xu t g ch xây d ng s  c i thi n m t s  tính ch t so v i  ư ấ ừ ấ ả ạ  đ t sét nh : g ch s n xu t t ướ ệ ự ườ ng l c cho vi c gia công tr ­Tăng c ệ ậ ẽ ế ệ ộ ạ ­H  nhi t  ki m đ ng l

ể ề ỉ ượ  Ngoài ra, ta còn có th  đi u ch nh đ

ổ ượ ắ ớ ạ ằ b ng cách thay đ i l ợ c màu s c thích h p  i h n (25­50%)

ỏ ng bùn đ  trong gi

ấ ấ ộ

ế ả ộ ố

ấ ộ ệ ị ươ

ườ ồ t b  ph ng lên  ở ng n  nên  i ta cũng đã nghiên c u s  d ng bùn đ  vào lĩnh v c

ả ế

ấ ỏ ứ ử ụ ỷ ệ ộ ỏ ớ ấ  l   ồ t nh t là 75:25 r i sau đó nung

  S n xu t ch t đ n nh ẹ • M t s  khoáng sét hay phi n nham khi gia nhi ẹ ạ t o thành ch t đ n nh .bùn đ  cũng có tính tr ự ỏ ng ế này và đã đi đ n k t qu  là tr n bùn đ  v i đ t sét theo t ố ỏ bùn đ :sét là 50:50­90:10 ,t ẹ ể ọ đ  ta  thành ch t đ n nh . ả ộ ộ ố ạ

ỏ ớ ớ ấ ắ ố ấ ấ

ấ ớ ờ ế ố ơ ấ ạ ự ằ ớ t h n t m l p b ng t t

ấ ộ  S n xu t l p cách âm ấ ớ • Tr n bùn đ  v i th y tinh và m t s  lo i ch t r n khác đ   ủ ể ấ ả s n xu t t m l p ,t m l p này có tính ch t ch ng cháy  ổ ố ,ch ng l i s  thay đ i th i ti xenlulozo và nh a.ự

ấ ạ   Dùng làm ch t t o màu

ấ ạ ắ ủ ượ ụ c dùng làm ch t t o màu cho bê tông,th y tinh và  ng oxit

ượ ỏ ượ Bùn đ  đ ặ ủ ộ ậ ơ s n.đ  đ m đ c c a màu s c ph  thu c vào hàm l ắ s t có trong bùn và l ộ ng bùn cho vào.

ậ ệ ấ ụ c. Dùng làm v t li u h p ph

ầ ướ • H u h t các ch t ô nhi m trong n ấ

ộ ướ ậ ễ ườ

ả

ộ ươ ệ ng pháp hi u qu  và đ ấ ấ

ấ ệ ả ấ ắ

ỏ ượ ượ ứ c  ng

ụ ẻ ề ễ

ệ ố ỏ ượ ứ ử ả c  ng d ng trong x  lý khí th i

ế ầ ả c th i và n c ng m  ộ ố ớ ế ồ gây đ c đ i v i con ng i ,đ ng v t và cây tr ng ,vì th   ầ ượ ạ ỏ ướ ử c lo i b  .Trong các ph ng pháp x  lý n chúng c n đ c  ươ ượ ứ ụ ượ ấ c xem là ph c  ng  .H p ph  đ ạ ụ ổ ế ụ d ng r ng rãi nh t.than ho t tính là ch t h p ph  ph  bi n  ấ ấ nh t tuy nhiên vi c s n xu t và tái sinh thì r t đ t . • Bùn đ  đ ấ ấ c xem là ch t h p ph  r  ti n và đ ạ ỏ ụ ư ấ d ng trong vi c lo i b  các ch t ô nhi m nh  các anion,kim  ấ ữ ơ ộ ạ ặ lo i n ng ,thu c nh m và các ch t h u c . • Ngoài ra,bùn đ  còn đ ụ ỗ ể ấ ớ

ơ ụ ế .N u tr n bùn v i than chì  thì h n h p này có th  h p ph   ượ đ ộ c  khí SO ợ ệ 2 trong lò h i công nghi p

ả ấ ụ ấ d .S n xu t ch t keo t

ế ướ ườ

c Anh tr ỏ ớ ế ớ c chi n tranh th  gi ậ ặ

ặ ể ử ướ ề ơ Ở ướ ử ứ i ta đã x   i th  2 ng  n ể ắ ặ ể 2SO4  đ m đ c đ  chuy n s t  lý bùn đ  v i axit HCl ho c H ụ và nhôm oxit thành các clorua ho c sunfat có tác d ng keo t ị sau đó ph i khô và nghi n m n đ  x  lý n ụ ả c th i.

ứ ứ ụ ấ c nghiên c u  ng d ng làm ch t xúc tác cho

e .Dùng làm ch t xúc tác  Bùn đ  đã đ ỏ ộ ố ấ ượ ả ứ ư

ớ ự

ể ả ấ

ợ ỏ ệ ấ

ấ ử ệ ạ m t s  ph n  ng nh  hydro hóa,oxy hóa các  ặ ủ ủ hydrocacbon,cracking,phân h y amoniac v i s  có m t c a  ệ ổ ầ các h p ch t sunfua,chuy n đ i d u th i thành nhiên li u.  Bùn đ  thô cho hi u su t cho hi u su t ph n  ng th p nên  ệ ả ứ ẽ ng pháp x  lý s  làm tăng ho t

ủ ấ ộ ố ươ ụ vi c áp d ng m t s  ph ỏ tính xúc tác c a bùn đ

ạ ộ ỏ ẩ ề ẽ ạ ộ • Bùn đ  t m m t ho c nhi u kim lo i ho t đ ng s  làm tăng

ả ủ ệ ặ ả ứ hi u qu  c a ph n  ng .

ỏ ẩ ượ ả ứ c dùng cho ph n  ng phân

• Xúc tác bùn đ  t m 5%Ru đ ủ h y amoniac thành hydro.

ả ứ ử ẩ ỏ ơ • Cu t m trên bùn đ  xúc tác cho ph n  ng  kh  nit oxit...

Ậ

Ế

K T LU N

 Nh  v y cũng không ph i là không có ph

ả ạ ữ ọ

ữ ặ

ưở ườ ủ ử ư ậ ng án x  lý bùn  ầ ỏ ỏ ư đ  nh ng do nh ng tác h i nghiêm tr ng c a bùn đ  mà c n  ợ ả ph i khai thác qu ng m t cách h p lý đ  gi m thi u nh ng  ườ ả i con ng nh h ươ ủ ể ả i và môi tr ộ ỏ ớ ng c a bùn đ  t ể ng.