zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Kỹ Thuật - Công Nghệ

» Kiến trúc - Xây dựng

Nghiên cứu chế tạo gạch không nung bằng công nghệ geopolymer sử dụng tro bay và phế thải bùn đỏ để xây dựng nhà ở vùng cao nguyên Việt Nam

Chia sẻ: ViJakarta2711 ViJakarta2711 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

78
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết này giới thiệu kết quả nghiên cứu về quy trình chế tạo của loại vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ và tro bay đồng thời nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của loại vật liệu này trên cơ sở quá trình geopolymer hóa tro bay và bùn đỏ.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu chế tạo gạch không nung bằng công nghệ geopolymer sử dụng tro bay và phế thải bùn đỏ để xây dựng nhà ở vùng cao nguyên Việt Nam

Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 109 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO GẠCH KHÔNG NUNG BẰNG CÔNG NGHỆ GEOPOLYMER SỬ DỤNG TRO BAY VÀ PHẾ THẢI BÙN ĐỎ ĐỂ XÂY DỰNG NHÀ Ở VÙNG CAO NGUYÊN VIỆT NAM ThS. Vũ Huyền Trân Khoa Xây dựng, trường Đại học Xây dựng Miền Trung Tóm tắt: Bài báo này giới thiệu kết quả nghiên cứu về quy trình chế tạo của loại vật liệu tổng hợp từ bùn đỏ và tro bay đồng thời nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất của loại vật liệu này trên cơ sở quá trình geopolymer hóa tro bay và bùn đỏ. Kết quả cho thấy loại geopolymer này có các tính chất hoàn toàn phù hợp để làm vật liệu xây dựng nhà ở Tây Nguyên Việt Nam. 1. Đặt vấn đề: được sản xuất từ bùn đỏ và tro bay nhằm Theo Tập đoàn Công nghiệp Than - góp phần giải quyết các vấn đề trên. Khoáng sản Việt Nam (TKV), nước ta có trữ 1.1 Bùn đỏ: lượng Bauxite nguyên khai khoảng 5,5 tỷ tấn Bùn đỏ là chất thải không hòa tan sau và theo quy hoạch phát triển bauxite ở Tây quá trình hòa tách với NaOH ở nhiệt độ và Nguyên, sau 50 năm nữa thì sẽ thải ra 1,15 áp suất thích hợp. Đó là hỗn hợp của các hợp tỷ tấn bùn đỏ [1]. Thêm vào đó, một loại phế chất có trong các khoáng gốc, bauxite, sút dư thải khác của các nhà máy nhiệt điện là tro và các hợp chất được tạo thành trong quá bay cũng đang có trữ lượng đáng kể và sẽ trình Bayer. còn tăng hơn nữa khi nhiều nhà máy nhiệt Trong bùn đỏ, hàm lượng các chất rắn điện ra đời trong tương lai. Bên cạnh đó, có từ 10 đến 30%, pH khoảng 13-14 và lực chính phủ đang khuyến khích sử dụng các hút ion cao. Bề mặt riêng khoảng 10m2/g loại vật liệu không nung để giảm thiểu ô (100.000 cm2/g), 90% hạt có kích thước nhiễm môi trường và bảo vệ nguồn tài dưới 75µm. Đây là một trở ngại cho việc tái nguyên đất nông nghiệp. Do đó, tôi đã sử dụng bùn đỏ [2]. nghiên cứu về một loại vật liệu không nung Hình 1. Bùn đỏ ở nhà máy hóa chất Tân Bình dạng lỏng và dạng bột 1.2 Tro bay: Các hạt tro bay có dạng hình cầu, rất mịn, Tro bay (Hình 2) là một loại puzzolan kích thước 10 đến 100 m . nhân tạo, có hoạt tính cao, bao gồm silic Tro bay được sản xuất từ việc đốt than oxit, nhôm oxít, canxi oxit, mange oxit, lưu đá ở dạng bột mịn trong lò hơi đốt than của huỳnh oxít và một lượng than chưa cháy hết. nhà máy nhiệt điện. Những hạt bụi được đưa ra qua các đường ống khói sau đó được thu
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 110 hồi bằng phương pháp kết sương tĩnh điện pháp lốc xoáy [3]. hoặc máy thu chuyên dụng bắng phương Hình 2. Tro bay Từ đặc tính của bùn đỏ là có chứa hàm xây dựng nhà ở cho người dân có thu nhập lượng oxit nhôm và kiềm cao, còn tro bay thì thấp ở Tây Nguyên. có nhiều oxit nhôm và oxit silic vô định hình 2. Quá trình đóng rắn geopolymer của vật nên chúng tôi chọn hướng geopolymer hóa liệu tổng hợp từ tro bay - bùn đỏ: hai loại vật liệu này nhằm tạo ra một loại Geopolymer là loại vật liệu silico- vật liệu đóng rắn mà không cần nung để làm aluminate ba chiều có cấu trúc từ vô định gạch xây dựng nhà, thay thế một phần gạch hình tới bán tinh thể, cấu tạo bao gồm các đất sét nung. Đặc biệt, loại gạch xây này vì chuỗi tứ diện silic và nhôm liên kết với nhau đã tận dụng được các loại vật liệu phế thải bằng các nguyên tử oxi. tại địa phương nên rất thích hợp với nhu cầu Hình 3. a) Công thức cấu tạo geopolymer loại Na-poly(sialate-siloxo) của Barbosa (2000) b) Cấu trúc của geopolymer: x-tro bay chưa phản ứng hết, y-gel geopolymer Thuật ngữ Geopolymer được đặt ra vào - Geopolymer còn có thể được xem năm 1978 bởi Davidovits để gọi tên cho chất như là một kỹ thuật xử lý chất thải độc hại. kết dính alumino silicate mà ông đã tìm ra. - Geopolymer thể hiện các tính chất Các vật liệu geopolymer rất có lợi cho môi của một vật liệu tối ưu hơn xi măng. trường vì: Có thể nói geopolymer có một tiềm - Giảm đi lượng xi măng gây hiệu ứng năng to lớn đối với ngành ceramic, vật liệu nhà kính và có thể sử dụng 100% tro bay hay xây dựng cũng như vật liệu chịu lửa. Từ các xỉ trong khi xi măng chỉ có thể sử dụng 30% vật liệu rắn ban đầu để trở thành vật liệu tro bay hay xỉ. geopolymer thì phải trải qua các quá trình sau:
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 111 Vật liệu Vật liệu geopolymer aluminosilicate Phụ gia hoạt hóa Hòa tan Hoá keo Đông đặc Đông cứng Trong quá trình này, các vật liệu alumino cũng như xúc tác cho phản ứng trùng ngưng. silicate hoạt tính chính lànguồn cho quá trình Một cách ngắn gọn, quá trình geopolymer geopolymer hóa và phụ gia hoạt hóa thì cần hóa được thể hiện theo hai phản ứng thành thiết cho quá trình hòa tan oxit silic và nhôm phần (A) và (B) như sau [4]: 3. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm: Na2O: 6.64%, TiO2: 6.73%, Cr2O3: 0,.22%, 3.1 Tính chất của nguyên vật liệu sử P2O5: 0,24%, SO3: 0,44%, Cl: 0.15%. Hàm dụng: lượng oxit sắt khá cao 47.44% sẽ mang lại 3.1.1 Bùn đỏ: màu sắc đỏ đẹp cho gạch không nung. Nguồn gốc: Bùn đỏ được lấy từ nhà Độ pH=13: cho thấy có một lượng máy hóa chất Tân Bình, thành phố Hồ Chí kiềm khá lớn còn trong bùn đỏ. Lượng kiềm Minh. Bùn đỏ này được tận dụng để nhằm này có tác dụng thúc đẩy quá trình mục đích bổ sung thành phần hạt mịn cũng geopolymer hóa tro bay xảy ra. như cung cấp oxit nhôm và kiềm cho quá Kết quả phân tích X-ray (Hình 4) cho trình geopolymer hóa. thấy các thành phần khoáng chủ yếu trong Thành phần hóa của bùn đỏ (xác định bùn đỏ là gibsite (Al2O3.3H2O) 54,7%, bằng phương pháp XRF): Al2O3: 31.26%, geothite (FeOOH) 27,22%, hematite (Fe2O3) Fe2O3: 47.44%, SiO2: 6.17%, CaO: 0.41, 6,45 % và thạch cao (CaSO4.2 H2O) 7,8%. 55,000 Sodalite 1.23 % 50,000 Rutile 1.35 % 45,000 Hematite 6.45 % 40,000 Gibbsite 54.70 % 35,000 Goethite 27.22 % 30,000 Mullite 2:1 2.61 % 25,000 Gypsum 7.80 % 20,000 Anatase 1.66 % 15,000 Titanomagnetite 2.33 % Perowskite 2.16 % 10,000 5,000 0 -5,000 -10,000 -15,000 -20,000 -25,000 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Hình 4. Biểu đồ nhiễu xạ X-ray của mẫu bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 112 3.1.2 Tro bay: silicate rất phù hợp để chế tạo gạch không Nguồn gốc: tro bay loại F thấp canxi nung bằng cách geopolymer hóa. lấy từ nhà máy nhiệt điện Phả Lại. Kết quả phân tích X-ray (Hình 5) cho Độ hoạt tính: 86.1mg CaO/1g phụ gia. thấy tro bay có chứa các pha tinh thể chính Thành phần hóa học của tro bay: SiO2: là quartz và mulit. Ngoài ra còn có một 48.8%, Al2O3: 18.6%, Fe2O3: 6.3%, CaO: lượng nhỏ các pha tinh thể hematite và 0.8%, MgO: 0.7%, K2O : 3.5%, Na2O: magnetite. 0.98%, MKN: 20.32%. Tỷ lệ SiO2/ Al2O3= 2.6 nên đây là nguồn vật liệu alumino Hình 5. Kết quả phân tích biểu đồ nhiễu xạ X-ray của mẫu thử tro bay Thành phần hạt theo phương pháp từ 0,5 - 500 micromet. Tuy nhiên, Laser: cỡ hạt của mẫu tro bay có kích thước nhóm cỡ hạt chiếm chủ yếu là từ 40 - 50 micromet. Hình 6. Kết quả thành phần hạt theo phương pháp Laser của mẫu tro bay. Tro bay Buøn ñoû Phụ gia hoạt hóa Nước (Chất đóng rắn) Sấy Nghiền Trộn theo tỷ lệ thành phần ở nhiệt độ thích hợp Tạo hình Dưỡng hộ ở 70-100oC Sản phẩm Hình 7. Quy trình chế tạo mẫu
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 113 3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến tính chất khi đó cường độ chịu nén của các mẫu sử cơ lý của vật liệu geopolymer dụng 8 ml, 9 ml và 10 ml phụ gia hoạt hóa 3.3.1 Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia lần lượt là 156, 158 và 158 KG/cm2. Ở đây hoạt hóa (chất đóng rắn) và hàm lượng có thể thấy là cường độ của các mẫu sử dụng tro bay đến cường độ chịu nén: 8, 9 và 10 ml phụ gia hoạt hóa không khác Khi hàm lượng chất đóng rắn và tro bay nhau nhiều. tăng lên thì cường độ chịu nén của mẫu vật Khi sử dụng 8 ml phụ gia hoạt liệu cũng tăng theo. Trong khoảng tăng từ hóa/100g hỗn hợp với hàm lượng tro bay 8ml đến 10 ml phụ gia hoạt hóa/ 100 g hỗn tăng từ 40 đến 80% thì cường độ chịu nén hợp, cường độ chịu nén tăng đáng kể. Ở tuổi cũng tăng từ 110 đến 190 KG/cm2. Kết quả 6 ngày, cường độ chịu nén của mẫu sử dụng cũng tương tự khi sử dụng 6 ml phụ gia hoạt 4 ml phụ gia hoạt hóa là 120 KG/cm 2, trong hóa. Hình 8. Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia hoạt hóa và tro bay tới cường độ chịu nén của mẫu 3.3.2 Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia hoạt hóa và hàm lượng tro bay đến độ hút nước: Hình 9. Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia hoạt hóa va tro bay đến độ hút nước Khi hàm lượng phụ gia hoạt hóa tăng từ 3.3.3 Ảnh hưởng của hàm lượng phụ gia 4 dến 8 ml/100g hỗn hợp thì độ hút nước của hoạt hóa và hàm lượng tro bay đến hệ số vật liệu giảm đáng kể từ 10,3 xuống còn mềm: 6,3%. Bên cạnh đó, độ hút nước của vật liệu Tương tự như cường độ chịu nén và độ hút cũng giảm khi hàm lượng tro bay tăng lên. nước, khi hàm lượng phụ gia hoạt hóa và tro Cụ thể khi hàm lượng tro bay tăng từ 40 đến bay tăng lên thì hệ số mềm của vật liệu cũng 70% thì độ hút nước giảm từ 12,7 xuống còn tăng. Có thể thấy là khi lượng dùng phụ gia 5,2 %. tăng từ 4 đến 9 ml thì hệ số mềm tăng tương
Thông báo Khoa học và Công nghệ* Số 1-2013 114 ứng là 0,7 đến 0,927. Đối với mẫu sử dụng 8 cũng tăng từ 0,701 đến 0,951 khi lượng tro ml phụ gia/ 100g hỗn hợp thì hệ số mềm bay từ 40 tăng đến 80%. Hình 10. Ảnh hưởng của hàm lượng dùng tro bay và chất đóng rắn đến hệ số mềm 4. Kết luận chung: Với các tính chất như trên thì loại vật Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến liệu này hoàn toàn phù hợp để chế tạo gạch tính chất của vật liệu geopolymer từ bùn đỏ không nung. Cấp phối được đề xuất để có và tro bay cho thấy lượng dùng phụ gia hoạt thể áp dụng vào thực tế sản xuất như sau: hóa và tro bay có một vai trò rất quan trọng hàm lượng tro bay 50-60%, hàm lượng phụ đối với tính chất của loại vật liệu này. Khi gia là 6-8 ml/100 g hỗn hợp, nhiệt độ dưỡng gia tăng lượng phụ gia hoạt hóa và lượng tro hộ là 70oC, cường độ chịu nén 130-150 bay thì cường độ chịu nén, độ hút nước và KG/cm2, độ hút nước 6,3-9,7%, hệ số mềm hệ số mềm của vật liệu geopolymer được cải 0,8-0,9. thiện rõ rệt. Vật liệu geopolymer từ bùn đỏ và tro Với hàm lượng tro bay từ 40-80% và bay sử dụng nguồn nguyên liệu phế thải ở lượng dùng phụ gia hoạt hóa 4 - 10ml/ 100 g địa phương là loại vật liệu hoàn toàn phù với hỗn hợp thì cường độ chịu nén của loại vật sản xuất thực tế vì đáp ứng được yêu cầu kỹ liệu geopolymer từ bùn đỏ và tro bay có thể thuật và tính kinh tế. Đây là loại vật liệu đầy đạt được từ 100 -190 KG/cm2, độ hút nước từ triển vọng để phát triển kinh tế, xã hội và mỹ 5,2 đến 12,7% và hệ số mềm từ 0,7 đến 0,95. quan của vùng Tây Nguyên. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tia sáng. Năm nguy cơ, rủi ro và giải pháp. http://www.viet- studies.info /kinhte /Bauxit_TiaSang.htm. (07/11/2008). [2] Red mud production. http://www.redmud.org/Production.html. [3] American Coal Ash Association. Fly ash facts for highway engineers. Technical report documentation page. [4] Nguyễn Văn Chánh, Vũ Huyền Trân, Nguyễn Thị Thanh Thảo. 2010. Nghiên cứu chế tạo gạch không nung bằng công nghệ geopolymer sử dụng tro bay và phế thải bùn đỏ để xây dựng nhà ở vùng cao nguyên Việt Nam. Hội nghị Khoa Học và Công nghệ gắn với thực tiễn lần IV.

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí

65 tài liệu

2430 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.