Ạ Ọ
Ộ Ố Đ I H C QU C GIA HÀ N I
ƯỜ
Ọ Ự
Ạ Ọ
TR
NG Đ I H C KHOA H C T NHIÊN
ế
Bùi Th Huị
Ứ Ả
ƯỞ
Ệ Ộ
Ủ
NGHIÊN C U NH H
NG C A NHI T Đ NUNG
Ổ Ị
Ỏ Ả
Ắ
Ấ
Ế
Đ N QUÁ TRÌNH N Đ NH HÓA R N BÙN Đ S N XU T
Ự
Ậ
Ệ
V T LI U XÂY D NG
ọ
ườ
Chuyên ngành: Khoa h c môi tr
ng
ố
Mã s : 60 85 02
Ọ
Ậ
LU N VĂN TH C SĨ KHOA H C Ạ
Ọ
Ẫ
NG
ƯỜ ƯỚ I H
NG D N KHOA H C:
Ạ
Ả Ễ PGS.TS NGUY N M NH KH I
ộ Hà N i 2013
1
Ụ Ụ M C L C
M đ u ở ầ ....................................................................................................................1
ươ Ch ổ ng 1 T ng quan ...........................................................................................3
ề 1.1. Bauxite và ti m năng bauxite .............................................................................3
ấ ệ ả 1.2. Công ngh s n xu t alumin .............................................................................10
ấ ủ ầ 1.3. Thành ph n và tính ch t c a Bùn đ ỏ..............................................................21
ủ ộ 1.4. Đ c tính c a bùn đ ỏ........................................................................................26
ươ ướ ử ụ ế ớ ỏ ệ 1.5. Các ph ng h ng s d ng bùn đ trên th gi i và Vi t Nam .....................27
ị ổ 1.6. Quá trình n đ nh hóa r n ắ ................................................................................32
ươ ượ ươ ố ng 2 – Đ i t
ứ Ch ng pháp nghiên c u ng và ph .....................................................................................................................................
36
ượ nghiên ố Đ i t
ứ c u ng 2.1. .....................................................................................................................................
36
ươ nghiên Ph ng
ứ 2.2. c u pháp .....................................................................................................................................
37
ươ ự ử ụ ậ ỏ d ng bùn đ ng pháp s
ệ 2.2.1. Ph làm v t li u xây d ng .....................................................................................................................................
37
ươ ủ ế ậ ộ ị ng pháp ngâm chi ệ 2.2.2. Ph t xác đ nh đ c tính c a v t li u .....................................................................................................................................
40
ươ ủ ậ ậ ị
ệ ầ ng pháp xác đ nh thành ph n khoáng v t c a v t li u 2.2.3. Ph .....................................................................................................................................
43
ươ ử ệ nghi m pháp ậ v t Ph ng th
2.2.4. lý .....................................................................................................................................
2
43
ươ ủ ộ ị Ph ng pháp xác đ nh đ co ngót
ạ 2.2.5. c a g ch nung .....................................................................................................................................
44
ươ Ph ng pháp phân tích đánh giá
ợ ổ 2.2.6. t ng h p .....................................................................................................................................
44
ươ ứ ệ ố Ph ng pháp ậ th p li u thu th s
ấ c p 2.2.7. .....................................................................................................................................
44
ươ ả ng ế K t ả th o qu và 3 –
ậ lu n Ch .....................................................................................................................................
45
ườ ề ấ ỏ Bùn đ môi tr
3.1. ng Tây Nguyên và các v n đ .....................................................................................................................................
45
Ả ưở ệ ế ộ ổ ị nh h đ n quá trình ủ ng c a nhi t đ
ắ 3.2. n đ nh hóa r n .....................................................................................................................................
51
Ả ưở ủ ệ ế ấ ậ ộ ủ ng c a nhi nh h
ệ t đ nung đ n c u trúc c a v t li u 3.2.1. .....................................................................................................................................
54
Ả ưở ệ ế ế ộ ị nung đ n d ch chi ủ ng c a nhi nh h t đ
ẫ 3.2.2. t m u .....................................................................................................................................
56
Ả ưở ế ộ ộ nung đ n đ ủ ng c a nhi nh h đ ệ t
3.2.3. co ngót .....................................................................................................................................
61
Ả ưở ứ ế ệ ậ ộ nung đ n đ ủ ng c a nhi nh h t đ
ệ ộ 3.2.4. c ng v t li u .....................................................................................................................................
63
3
ế K t ậ lu n và ế ki n ị ngh
.....................................................................................................................................
66
tham ệ li u
ả Tài kh o .....................................................................................................................................
4
68
M Đ UỞ Ầ
ệ ướ ữ ượ ứ ặ ầ Vi ộ t Nam là m t trong ba n c có tr l ng qu ng bauxite đ ng đ u trên
ế ớ ữ ế ở ồ th gi ộ i, đ n nay bauxite đang tr thành m t trong nh ng ngu n tài nguyên quan
ủ ọ ệ ầ ớ ữ ượ ủ ệ ở tr ng c a Vi t Nam. Ph n l n tr l ng bauxite c a Vi ậ t Nam t p trung Tây
ặ ệ ủ ư ồ ỉ Nguyên, đ c bi ắ t là các t nh phía Nam c a Tây Nguyên nh Lâm Đ ng và Đ c
Nông [6].
ệ ệ ắ ầ ự ể ả Hi n nay, Vi ấ t Nam đã b t đ u tri n khai xây d ng hai nhà máy s n xu t
ấ ầ ấ alumin đ u tiên, công su t 600.000 t n/năm: nhà máy alumin Tân Rai và nhà máy
ạ ộ ử ệ ầ ơ ố alumin Nhân C . Nhà máy đ u tiên đi vào ho t đ ng th nghi m cu i năm 2012
ạ ộ ứ ế ạ ả ấ ẽ ắ ầ và nhà máy th hai theo k ho ch s b t đ u ho t đ ng s n xu t vào năm 2014.
ề ấ ậ ớ ự ể ấ ở ấ Tuy nhiên, v n đ b t c p l n nh t khi tri n khai các d án nhôm Tây Nguyên
ấ ườ ủ ướ ề là v n đ môi tr ng và sinh thái. Các chuyên gia c a các n ộ c thành viên H i
ươ ợ ế ự ở ệ ồ đ ng t ng tr kinh t khi xem xét d án nhôm Vi t Nam trong khuôn kh ổ
ươ ươ ự ề ẽ ằ ả ưở ợ h p tác đa ph ng và song ph ng đ u cho r ng d án s có nh h ự ng tiêu c c
ệ ộ ủ ộ ế đ n môi tr ự ườ và sinh thái c a khu v c trên m t di n r ng [50]. ng
ộ ấ ề ệ ọ ấ ả ướ ả ấ M t v n đ quan tr ng mà hi n nay t t c các n ề c s n xu t alumin đ u
ế ế ề ặ ấ ả ọ ỏ quan tâm là v n đ bùn th i trong quá trình ch bi n qu ng, còn g i là bùn đ .
ư ủ ặ ỏ ướ ạ ị Đ c tr ng c a bùn đ là có pH cao và có kích th ỏ ơ c h t m n, nh h n 1mm. Do
ụ ễ ễ ế ả đó, bùn th i khi khô d phát tán b i vào trong không khí gây ô nhi m, ti p xúc
ề ệ ắ ớ ụ v i b i này gây ra các b nh v da, m t.
2O3, Al2O3, SiO2 và TiO2,
ộ ố ầ ỏ ọ M t s thành ph n hóa h c chính trong bùn đ : Fe
ộ ố ố ạ ị Na2O, K2O, CaO...và m t s nguyên t ạ ư kim lo i có giá tr nh : V, Ga.... Bên c nh
ộ ố ỏ ố ạ ấ ứ đó, bùn đ còn ch a m t s nguyên t ả ạ ặ phóng x , kim lo i n ng, các ch t th i
5
ứ ấ ộ ỏ ườ ườ ạ nguy h i, oxalate gây tác đ ng x u cho s c kh e con ng i và môi tr ng [8].
ấ ứ ả ưở Xu t phát t ừ ự ế th c t ề trên, đ tài: “ Nghiên c u nh h ủ ng c a nhi ệ ộ t đ
ấ ậ ệ ỏ ả ự ổ ế ắ ị là nung đ n quá trình n đ nh hóa r n bùn đ s n xu t v t li u xây d ng”
6
ế ể ể ậ ụ ậ ệ ự ỏ ấ ầ r t c n thi t đ có th t n d ng bùn đ làm v t li u xây d ng.
ươ Ổ Ch ng 1 T NG QUAN
ề 1.1. Bauxite và ti m năng bauxite
1.1.2. Quá trình hình thành bauxite
1.1.1. Bauxite
1.1.3. Thành ph n khoáng v t c a bauxite
ậ ủ ầ
ồ ạ ở ố ượ ấ ạ ộ Bauxite t n t i 3 d ng c u trúc chính tùy thu c vào s l ng phân t ử
3, boehmite γ
ể ồ ứ ấ ướ n c ch a trong nó và c u trúc tinh th g m: gibbsite Al(OH)
α AlO(OH) và diaspore AlO(OH):
Gibbsite có hàm l
ượ ố ng alumin t i đa là 65,4%
Boehmite và diaspore c hai đ u có hàm l
ề ả ượ ố ng alumin t i đa là 85%.
1.1.4. Ti m năng bauxite th gi
ế ớ ề ệ i và Vi t Nam
1.1.4.1. Ti m năng bauxite th gi
ế ớ ề i
ố ệ ướ ế ớ ề Theo s li u đi u tra thăm dò tr c năm 2000, trên th gi ơ i có h n 40
ướ ỷ ấ ướ n c có tài nguyên bauxite trong đó có 5 n c có tr ữ ượ l ng trên 1 t t n là
ỷ ấ ỷ ấ ệ ỷ ấ Guinea (7,4 t t n), Australia (5,8 t t n), Vi t Nam (2,1 t t n), Jamaica (2 t ỷ
ỷ ấ ấ t n), Brazil (1,9 t t n).
1.1.4.2. Ti m năng bauxite
ề ở ệ Nam t Vi
ừ ế ề ở ệ T năm 1975 đ n nay công tác đi u tra, thăm dò bauxite Vi t Nam đã
ả ớ ớ ủ ế ữ ữ ế ế ặ ư ạ đ a l ự i nh ng k t qu m i v i nh ng d báo đ n "chóng m t", ch y u liên
ế ạ ổ ỏ quan đ n lo i bauxite laterite trong các v phong hóa các đá bazan tu i Neogen và
ở ề ệ Pliocen Pleistocen mi n Nam Vi t Nam [6]:
(cid:0) ỷ ấ ặ 2000 2005: 6,75 t t n qu ng nguyên khai,
(cid:0) ỷ ấ ặ ỷ ấ 2007: 5,4 t t n qu ng nguyên khai (2,298 t ặ t n qu ng tinh),
7
(cid:0) ỷ ấ ặ ỷ ấ 2009: 6,75 t t n qu ng nguyên khai (1,62 t ặ t n qu ng tinh),
(cid:0) ỷ ấ ặ ỷ ấ 2010: 6,91 t t n qu ng nguyên khai (3,088 t ặ t n qu ng tinh),
ấ ệ ả 1.2. Công ngh s n xu t alumin
1.2.1. Công ngh làm giàu và ch bi n qu ng bauxite
ế ế ệ ặ
1.2.2. Công ngh ệ s n xu t alumin
ả ấ
ệ ả ự ấ 1.2.3. Công ngh s n xu t nhôm khu v c Tây Nguyên
ấ
ế
ả ắ Ch t th i r n, ti ng nồ
ậ ể ậ Đ p, v n ặ chuy n qu ng
ướ
ứ
N c ch a soda
ả Khí ụ th i, b i Nghi n ề ướ t
ử
ề Ti n kh silic, pha loãng
Hòa tách N i ồ h iơ
ạ ỏ Lo i b cát
ử ậ H u kh silic
ế K t bông
L ngắ
Bùn đỏ
R aử ọ L c tinh
ổ Trao đ i nhi ệ t
ử Kh oxalate
Bùn oxalate ạ ấ Phân c p h t ế ủ K t t a
R aử
3
ọ ả ẩ L c s n ph m
Al(OH) Nung 1170oC
8
Alumin th iả ,
ậ ế ả ồ
ể V n chuy n vào kho Khí b iụ Khí th i, ti ng n b iụ
ấ ủ ầ ỏ 1.3. Thành ph n và tính ch t c a bùn đ
ấ ề ả ỏ 1.3.1. V n đ bùn th i bùn đ
ầ ỏ 1.3.2. Thành ph n bùn đ
ọ ủ ầ ỏ ấ ả ẫ Khi phân tích thành ph n hóa h c c a bùn đ thì t ỏ ề t c các m u bùn đ đ u
ứ ố ch a các nguyên t : Si, Al, Fe, Ca, Ti…
ộ ố ỏ ủ ế ớ ả ầ B ng 1.6. Thành ph n bùn đ c a m t s nhà máy alumin trên th gi i [22]
Nguyên tố M uẫ M uẫ M uẫ M uẫ
% 4(Reynolds)
Al B Ba Be Ca Co Cu Cr Fe 1(Kaiser) 2 4 < 0,005 0,02 <0,0001 5 10 0,01 0,02 0,1 10 20 2(Alcoa) 5 10 0,005 0,01 <0,0001 3 6 <0,005 <0,005 0,05 5 10 3(Alcoa) 3 – 8 0,005 0,01 <0,001 4 – 6 0,01 0,01 0,1 20 40 1,3 0,005 0,01 <0,001 20 – 40 <0,002 0,002 0,005 5 – 10
ủ ộ ỏ 1.4. Đ c tính c a bùn đ
1.5. Các ph
ươ ử ụ ế ớ ỏ ệ ng pháp s d ng bùn đ trên th gi i và Vi t Nam
1.5.1. Các ph
ươ ử ụ ế ớ ỏ ng pháp s d ng bùn đ trên th gi i
1.5.2.Các ph
ươ ử ụ ng pháp s d ng bùn đ ỏ ở ệ Vi t Nam
1.6. Quá trình n đ nh hóa r n
ổ ị ắ
Ổ ị ắ 1.6.1. n đ nh hóa r n
9
ơ ế ủ ổ ị ắ 1.6.2. C ch c a quá trình n đ nh hóa r n
ươ Ố ƯỢ ƯƠ Ứ Ch ng 2 Đ I T NG VÀ PH NG PHÁP NGHIÊN C U
ố ượ ứ 2.1. Đ i t ng nghiên c u
Bùn đ ỏ
ụ Ph gia cát
Cao lanh
ứ ạ ượ ự ệ ứ Ph m vi nghiên c u: Nghiên c u đ c th c hi n trên quy mô phòng thí
ự ế ạ ệ ố nghi m đ i và quy mô th c t t ạ i nhà máy g ch tuynel.
ươ ứ 2.2. Ph ng pháp nghiên c u
ươ ậ ệ ử ụ ự 2.2.1. Ph ỏ ng pháp s d ng bùn đ làm v t li u xây d ng
ươ ế ộ ị ườ ủ ậ ệ
2.2.2. Ph
ng pháp ngâm chi t xác đ nh đ an toàn môi tr ng c a v t li u
ươ ậ ủ ậ ệ ị 2.2.3. Ph ầ ng pháp xác đ nh thành ph n khoáng v t c a v t li u
ươ ử ệ ậ 2.2.4. Ph ng pháp th nghi m v t lý
ể ạ ể ượ ử ụ ự ế ầ Đ g ch có th đ c s d ng vào th c t ợ ặ , c n có các đ c tính phù h p
ự ấ ặ ẩ ạ ọ ị ố ớ v i các tiêu chu n cho g ch xây d ng, quan tr ng nh t là các đ c tính: ch u u n,
ị ướ ch u nén, hút n c [37].
ươ ủ ạ ộ ị 2.2.5. Ph ng pháp xác đ nh đ co ngót c a g ch nung
1 = l1 x r1 x h1 và sau nung là
ể ạ ướ ượ Th tích viên g ch tr c nung đ ị c xác đ nh: H
1/H2 .100%
ủ ạ ượ ộ H2 = l2 x r2 x h2. Đ co ngót c a g ch đ c tính toán: K = H
ươ ổ
2.2.6. Ph
ợ ng pháp phân tích, đánh giá t ng h p
ươ ậ ố ệ ứ ấ
2.2.7. Ph
10
ng pháp thu th p s li u th c p
ươ Ả Ậ Ả Ế Ch ng 3 – K T QU VÀ TH O LU N
ấ ề ỏ ườ 3.1. Bùn đ Tây Nguyên và các v n đ môi tr ng
ủ ự ể ặ
3.1.1. Đ c đi m c a bauxite khu v c Tây Nguyên
ạ ự ế ệ ị ầ Thành ph n bauxite t i các v trí d ki n khai thác làm nguyên li u cho các
ả ấ ệ ượ ả nhà máy s n xu t alumin Vi t Nam đ c trình bày trong B ng
ả ầ ở ặ B ng 3.1. Thành ph n qu ng bauxite nguyên khai
ỏ các khu m Tây Nguyên [6]
ẫ ẫ ẫ Thành ph nầ M u Tân Rai M u Nhân C ơ M u Gia Nghĩa
(ALCOAÚc) 47,7 5,9 18,9 2,9
hoá h c, %ọ Al2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 M.K.N (APPháp) 47,1 2,68 21,1 2,62 26,4 (CSIROÚc) 49,58 2,46 17,3 2,69 27,2
ấ ề ỏ ầ ấ ườ
3.1.2. Thành ph n tính ch t bùn đ và các v n đ môi tr
ng
3.1.2.1. Hàm l
ượ ng các oxit
ầ ỏ ứ Trong quá trình phân tích thành ph n oxit trong bùn đ , nhóm nghiên c u
2, Fe2O3, Al2O3 nh trong B ng
ị ượ ủ ế ư ả đã xác đ nh đ ầ c các thành ph n ch y u: SiO
ả ượ ỏ ở ệ B ng 3.2. Hàm l ng oxit trong bùn đ Tây Nguyên, Vi t Nam
ượ ượ Hàm l ng(%) Hàm l ng(%) Oxit Oxit
Fe2O3 30,8 P2O5 0,22
MnO 0,02 SiO2 31,7
TiO2 2,58 Al2O3 15,6
CaO 3,51 MgO 0,27
11
K2O 0,11 Na2O 3,14
ố ạ 3.1.2.2. Các nguyên t phóng x
ế ả ượ ấ ạ ứ K t qu nghiên c u, phân tích hàm l ng các ch t phóng x và ho t đ ạ ộ
ủ ự ấ ẫ ỏ riêng c a chúng trong m u bauxite và bùn đ cho th y không có s khác bi ệ t
ạ ữ ạ ộ ề ề ặ ầ ầ ỏ nhi u v thành ph n và ho t đ phóng x gi a qu ng bauxite ban đ u và bùn đ .
ả ượ ệ ụ ề B ng 3.5. Hàm l ẫ ng U, Th, K trong các m u và li u hi u d ng năm
ứ ạ do phông b c x gamma gây ra
ề ớ ạ U Th K ệ Li u hi u Gi ệ ề i h n li u hi u
ụ d ngụ d ng TCVN (ppm) (ppm) (%)
(mSv/năm) 6866:2001
ặ 1,53 8,03 0,042 0,26 Qu ng bauxite 1 mSv/năm 1,27 7,22 0,045 0,23 Bùn đỏ
ụ ủ ề ệ ặ ỏ Li u hi u d ng hàng năm c a qu ng bauxite và bùn đ do phông b c x ứ ạ
ố ớ ỏ ơ ụ ề ệ ằ gamma gây ra nh h n li u hi u d ng h ng năm đ i v i dân chúng (1mSv/năm)
ỏ ơ ụ ề ệ (theo TCVN 6866:2001) [1] và nh h n li u hi u d ng trung bình hàng năm do
ự phông gamma t nhiên gây ra (0,5mSv/năm) (UNSCEAR).
ạ ặ ẫ ầ ỏ 3.1.2.3. Thành ph n kim lo i n ng trong m u bùn đ
ạ ặ ả ỏ B ng 3.6. Hàm kim lo i n ng trong bùn đ
TT Kim lo iạ Đ n vơ ị Bùn đỏ QCVN 03:2008/BTNMT
ệ ấ n ngặ (đ t công nghi p)
Cu 1 mg/kg 53,50 100
Pb 2 mg/kg 1,21 300
Zn 3 mg/kg 599,01 300
12
Cd 4 mg/kg 3,09 10
Ở ậ ệ ẽ ượ ủ ề ệ ể ớ v t li u m i này s đ c xem xét đ đánh giá có đ đi u ki n đ s ể ử
ự ụ ượ ướ ế ầ ề ộ ạ ầ ụ d ng trong xây d ng dân d ng đ c không, tr c h t c n đ t yêu c u v đ an
ườ ạ ặ ả ằ ỉ toàn cho môi tr ng và sinh thái, các ch tiêu kim lo i n ng ph i n m trong
ưỡ ề ấ ố ớ ả ạ ị ng ng an toàn đ i v i các quy đ nh v ch t th i nguy h i.
ầ ơ ớ ủ ỏ 3.1.2.4. Thành ph n c gi ẫ i c a m u bùn đ
ầ ơ ớ ủ ề ạ ỏ ị Thành ph n c gi i c a bùn đ phân lo i theo hình tam giác đ u là th t pha
ế cát (cát chi m 57,056%, limon 33,814%, và sét 9,13%).
ầ ấ ả ạ ẫ ỏ B ng 3.7. Thành ph n c p h t m u bùn đ
Cát (0,05 Limon (0,001 2,13% trung bình
10,076% m nị
3,608% Ả ưở ệ ộ ế ổ ị ắ 3.2. nh h ủ
ng c a nhi t đ đ n quá trình n đ nh hóa r n Ả ưở ệ ộ ủ ậ ệ ế ấ nh h ủ
ng c a nhi t đ nung đ n c u trúc c a v t li u 13 ể ồ ế ổ ầ Hình 3.7. Bi u đ bi n đ i thành ph n khoáng theo nhi ệ ộ
t đ ế ệ ủ ủ ắ ộ ẫ
Khi nung m u đ n nhi ỏ
t đ cao, s t trong các khác c a c a bùn đ : ề ạ ử ể ể ị limonite FeO(OH).nH2O, goethite (FeOOH) b kh hidrat đ chuy n v d ng oxit 2O3 tăng lên khi đ a nhi ượ ư ệ ộ Fe2O3, làm cho hàm l ng Fe t đ nung lên cao. Ở ệ ộ ấ ổ ệ ộ ự ế nhi t đ cao, c u trúc các khoáng thay đ i theo nhi ổ
t đ , s bi n đ i ớ ự ế ỏ ổ ầ
thù hình, hình thành các khoáng m i, s hình thành pha l ng, bi n đ i thành ph n ớ ủ ự ệ ậ ặ ấ pha, s hình thành vi c u trúc m i c a v t li u, ho c có th t n t ể ồ ạ ở ạ
d ng
i ế ả ọ ị ấ
ạ
silicate vô đ nh hình g i là silicate nhân t o, nên k t qu phân tích XRD cho th y ị ả ầ ể
thành ph n này b gi m đáng k . Ả ưở ệ ộ ế ị ế ẫ nh h ủ
ng c a nhi t đ nung đ n d ch chi t m u ế ả ị ế 3.2.2.1. K t qu xác đ nh dung môi chi t 14 ự ổ ắ ị ướ Hình 3.8. S thay đ i pH d ch l c tr c và sau khi thêm axit HCl ư ậ ị Nh v y, sau khi cho thêm HCl vào và đun dung d ch này lên thì pH c a t ủ ấ
t ẫ ở ị ệ ộ ề ị ắ ủ
ả
c các d ch l c c a m u ( nhi ử ụ
t đ khác nhau) đ u có giá tr pH<5. Nên s d ng ế ế ấ ả ẫ dung môi chi ể
t 1 đ chi t c các m u. t t ủ ị ị ế 3.2.2.2. Giá tr pH c a d ch chi ẫ
t m u Hình 3.9. Sự phụ thu cộ pH c aủ d chị chi tế m uẫ vào nhi tệ độ nung m uẫ ủ ị ể ễ ế ả ế ể ệ ồ ị Khi bi u di n k t qu pH c a d ch chi t trên đ th , th hi n rõ xu h ướ
ng ổ ủ ế ị ế ủ ị ế ủ ậ ế bi n đ i c a pH d ch chi t. Khi so sánh pH c a d ch chi t c a 3 b c chi t liên ế ế ậ ầ ấ ế ế ệ ti p, l n 1 có pH cao nh t, sau đó đ n b c chi t 2 và chi ự
t 3. Có s khác bi t pH ở ủ ạ ặ Ở ậ ế ầ
các l n chi ế ở
t ể
đây là do đ c đi m c a g ch nung. b c chi ầ
t 1, đây là l n ậ ệ ắ ớ ế ậ ệ ẫ ầ
đ u tiên cho v t li u vào l c v i dung môi chi ộ
t, trong v t li u v n còn m t (t ừ ư ượ ố ị ư ặ ượ
l ng OH NaOH) ch a đ c c đ nh ho c ch a tham gia hình thành khoáng ồ ạ ự ớ ậ ệ ế ẫ
ậ
v t m i, v n còn t n t i t do trong v t li u. Nên khi cho dung môi chi t (pH = + (t 3COOH) s trung hòa v i OH có ộ ượ ẽ ớ ệ
4,93; có tính đ m) vào, m t l ớ
ng l n H CHừ ậ ệ ị ế ậ ượ ẫ trong v t li u. Sau đó, các d ch chi ậ
t b c 2, b c 3: do l ng xút có trong m u đa ượ ở ị ế ậ ượ ạ ớ ố
s đã đ c trung hòa d ch chi t b c 1, nên l ng NaOH còn l i v i hàm l ượ
ng 15 ấ ế ể ế ậ ậ ượ th p, khi thêm dung môi chi t đ chi t b c 2, b c 3, l ng NaOH hòa tách ít nên ưở ế ề ế ế ở ế ả
không nh h ng nhi u đ n pH dung môi chi t. Chính vì th , ầ
các l n chi t sau ế ị ả ủ ầ ớ ưở ủ ị
pH c a d ch chi t càng g n v i pH c a dung môi, không ch u nh h ề
ng nhi u ẫ
ủ
c a m u. ệ ộ ủ ẫ ậ ướ Khi nhi t đ nung m u tăng, pH c a các b c chi ế ạ
t l i có xu h ả
ng gi m, oC, pH c a d ch chi
ủ ị oC, ở ế ậ ậ ở 600 t b c 1 là 5,61 và b c 3 là 5,33. Trong khi đó, 1000 ế ậ ự ậ ệ ề ủ ị ủ ị
pH c a d ch chi t b c 1 là 5,27 và b c 3 là 5,23. Có s khác bi t v pH c a d ch ế ổ ệ ộ ệ ộ chi t khi thay đ i nhi ẫ
t đ nung m u là do khi nhi t đ nung tăng cao, thì hàm ị ố ị ư ớ ữ ậ ượ
l ng NaOH càng l n b c đ nh, l u gi ớ
ầ
trong các thành ph n khoáng v t m i, ậ ị ế ế các khoáng v t này không b hòa tan, thôi chi t trong dung môi chi t. ạ ặ ế ả ị ế 3.2.2.3. K t qu đo kim lo i n ng d ch chi ẫ
t m u ể ấ ự ạ ặ ế ả ả ổ Theo b ng k t qu phân tích kim lo i n ng, có th th y s thay đ i đáng 16 ạ ặ ị ấ ồ ộ ể ở
k , ỏ
đây, n ng đ các kim lo i n ng có giá tr r t nh . ạ ặ ồ ộ ế ế ị Hình 3.10. Bi n thiên n ng đ kim lo i n ng trong d ch chi t theo nhi ệ ộ
t đ nung ồ ế ạ ặ ể ộ ổ ồ Theo bi u đ bi n thiên n ng đ các kim lo i n ng khi thay đ i nhi ệ ộ
t đ ầ ệ ộ ạ ấ ộ ủ ồ ườ nung: khi tăng d n nhi t đ lên, n ng đ c a 4 kim lo i b t th ng theo các xu ở ấ ả ệ ộ ế ả ướ
h ng khác nhau, tuy nhiên t c các nhi t t đ nung khác nhau, k t qu phân ạ ặ ị ế ủ ả ấ ề ạ ấ tích kim lo i n ng trong d ch chi ớ
ế
t c a g ch đ u cho k t qu r t th p so v i ưỡ ạ ấ ả ng ng ch t th i nguy h i theo QCVN 07 : 2009. Ả ưở ệ ộ ế ộ 3.2.3. nh h ủ
ng c a nhi t đ nung đ n đ co ngót Ả ưở ệ ộ ủ ậ ệ ế ộ Hình 3.11. nh h ủ
ng c a nhi t đ nung đ n đ co ngót c a v t li u Ả ưở ệ ộ ậ ệ 3.2.4. nh h ủ
ng c a nhi ế ộ ứ
t đ nung đ n đ c ng v t li u ạ ượ ặ ả ố ị ị G ch sau nung đ ị
ư
c xác đ nh các đ c tính nh kh năng ch u u n, ch u ướ ộ
nén, đ hút n c theo TCVN 6355:2009. ủ ạ ế ả ả ặ ậ B ng 3.13. K t qu phân tích các đ c tính v t lý c a g ch [13,14,15] ỉ ả ươ ử STT Tên ch tiêu Đ n vơ ị K t quế Ph ng pháp th 17 ườ ộ 1 C ng đ nén Mpa 7,7 TCVN 63552:2009 ườ 2 ộ ố
C ng đ u n Mpa 2,8 TCVN 63553:2009 ộ 3 Đ hút n ướ
c % 19,5 TCVN 63554:2009 ườ ạ ộ ườ ộ ố ộ ạ
C ng đ nén, g ch đ t mác M75, c ng đ u n, mác M150, đ hút n ướ
c 18 ẩ ớ ơ là 19,5%, cao h n so v i tiêu chu n. Ậ Ế Ế Ị K T LU N VÀ KI N NGH Ậ Ế K T LU N 1. Khi gi ữ ỉ ệ ầ ẫ ố ộ ệ ộ nguyên t l ph i tr n m u, nâng d n nhi t đ nung lên, thành ủ ự ầ ẫ ổ ph n khoáng c a m u có s thay đ i đáng k . ể Ở ệ ộ
nhi t đ càng cao, hàm oC xu ng 9,64% ẫ ả ở ố ượ
l ng quartz trong m u càng gi m (39,93% 600 ở oC lên 38,53 ượ ở 1000oC), hàm l ng khoáng hematite càng tăng (16,36% 600 oC). Hàm l ở ượ ướ ư ả % 1000 ng albite có xu h ể
ng gi m nh ng không đáng k , 2. ượ ở ứ ổ ị hàm l ế
ng zeolite bi n thiên ít, m c n đ nh. ủ ế ả ị ế ẫ ầ ế ấ ở ị K t qu đo pH c a d ch chi t m u sau 3 l n chi t cho th y, các d ch ế ấ ẫ ơ ị ế ề ầ ẫ chi t m u sau có pH th p h n d ch chi t m u đ u tiên và càng v sau pH ổ ữ ư ầ ị ế ệ ề n đ nh, nh ng pH gi a các l n chi t không chênh l ch nhi u. Còn khi ệ ộ ệ ộ ủ ị ổ
thay đ i nhi ẫ
t đ nung m u, tăng nhi t đ nung lên thì pH c a d ch chi ế
t ướ ư ề ả có xu h ng gi m nh ng không nhi u. 3. L y d ch chi ấ ị ế ẫ ở ủ ố ệ ộ ể t cu i cùng c a m u nhi t đ nung khác nhau đ đo các ạ ặ ố ớ ấ ỉ ỉ ch tiêu kim lo i n ng Cu, Zn, Pb, Cd cho th y, đ i v i ch tiêu Pb và Cd, ệ ộ ề ệ ượ ầ
h u nh ư ở ấ ả
t t c các nhi t đ nung đ u không phát hi n đ c, còn ch ỉ ề ở ứ ằ ướ ưỡ ủ ấ tiêu Zn và Cu đ u ấ
m c th p, n m d i ng ả
ng cho phép c a ch t th i ạ ồ ộ ườ ự nguy h i và n ng đ trung bình trong môi tr ng t nhiên. 4. Khi đ a nhi ư ệ ộ ậ ệ ủ ạ ộ t đ nung g ch lên cao đ co ngót c a v t li u càng l n, ớ ở oC g ch b gi m 10,5% v th tích và oC là ệ ộ ể ề ả ạ ị ở nhi t đ nung 600 1000 21,11%. 5. Đ a nguyên li u vào s n xu t g ch theo quy trình s n xu t g ch công ấ ạ ấ ạ ư ệ ả ả ệ ỡ ệ ộ nghi p: kích c 230mm x 110mm x 63mm nung theo nhi t đ lò nung công oC) đ xác đ nh tính ch t v t lý c a g ch. G ch có đ ch u
ị ệ ấ ậ ủ ể ạ ạ ộ ị nghi p (1000 ạ ạ ườ ộ ị ố ẩ
nén đ t tiêu chu n g ch M75 và c ạ
ng đ ch u u n đ t M150. Tuy nhiên, 19 ậ ề ộ ớ ướ ạ ộ ạ ầ
khi so sánh v i yêu c u kĩ thu t v đ hút n c, thì g ch đ t đ hút n ướ
c ậ ầ ướ ệ là 19,5%, còn yêu c u kĩ thu t là d i 16%. Đây là do nguyên li u có hàm ư ề ữ ướ ố ẽ ạ ượ
l ng huy n phù cao, l u gi c t n ộ ỗ
t, nên g ch nung lên s có đ r ng ướ ớ ạ ế ấ ả
cao, tăng kh năng hút n c. N u so sánh v i g ch đ t sét nung thông ườ ạ ỡ ự ố ượ ỏ th ng cùng kích c thì g ch t bùn đ có kh i l ề
ỏ ơ
ng nh h n nhi u ỡ ư ớ (>0,6 kg/viên, v i kích c nh nhau). Ế Ị KI N NGH ứ ư ế ế ể ề ả ớ ấ
ấ
1. V i các k t qu nghiên c u cho th y, do các u khuy t đi m v tính ch t ạ ạ ừ ế ử ụ ự ể ỏ ậ
v t lý nên lo i g ch t bùn đ có th s d ng đ xây d ng trong nhà, ít ờ ế ủ ộ ị ư ứ ể ầ ch u tác đ ng c a th i ti t, nh ng c n có các nghiên c u thêm đ có th ể ườ ạ ạ ư ủ ẹ ể ố ị ị tăng c ng các u đi m c a lo i g ch này: nh , ch u u n, ch u nén và ụ ắ ượ ể ộ ướ ể ử ụ ể kh c ph c nh c đi m: đ hút n ự
c cao đ có th s d ng cho xây d ng ớ ộ ố ử ụ ụ ề ạ ờ ngoài tr i. V i đ x p cao, g ch có ti m năng s d ng cho m c đích là ệ ụ ậ ệ
v t li u cách nhi ự
t trong xây d ng dân d ng. 2. Ti n hành v i các thí nghi m v t li u v i t l ớ ỉ ệ ế ệ ệ ậ ớ ố ộ ỏ ph i tr n bùn đ :cao ặ ử ụ ụ ư ề ộ
lanh:cát khác ho c s d ng các ph gia khác có ti m năng nh : tro bay, b t ể ượ ạ ạ ứ ề ả ớ đá vôi... đ có đ ấ
c nhi u lo i g ch v i các ch c năng khác hay s n xu t ạ ậ ệ ự các lo i v t li u xây d ng khác nhau. 3. Nhà n ướ ỗ ợ ầ ể ệ ọ c c n h tr các nhà khoa h c và các doanh nghi p tri n khai ự ậ ả ắ ứ ụ ụ ẽ ấ ạ m nh m các ng d ng trong lĩnh v c t n d ng ch t th i r n là bùn đ ỏ ả ế ấ ề ườ ư ạ ằ
nh m gi i quy t v n đ môi tr ớ
ng và coi đó nh d ng tài nguyên m i 20 ề ể ế ti m năng cho phát tri n kinh t . Ả Ệ TÀI LI U THAM KH O ế ệ Ti ng Vi t 1. B Khoa h c và công ngh (2001), ệ ộ ọ ứ ạ TCVN 6866:2001 An toàn b c x . Gi ớ
i ứ ạ ố ớ ề ạ
h n li u đ i v i nhân viên b c x và dân chúng . 2. B tài nguyên và môi tr ộ ườ ẩ ỹ ậ
QCVN 07: 2009 Quy chu n k thu t ng (2009), ề ưỡ ố ấ Qu c gia v ng ạ .
ả
ng ch t th i nguy h i 3. Tr n Ng c D (2012), “X lý bùn đ ch t th i sau quá trình công ngh ch ử ư ệ ả ấ ầ ọ ỏ ế ế ặ ả ệ ớ ệ ườ Gi i pháp công ngh m i, thân thi n môi tr ng, bi n qu ng bauxite”, ạ ườ ị ệ T p chí Môi tr ng đô th Vi t Nam, 75(3), tr. 2931. 4. H Sĩ Giao, Mai Th To n (2008), “ ế ả ồ ế ế ự D án khai thác, ch bi n bauxite Tây ề ườ Tài nguyên và Môi tr ấ
Nguyên và v n đ môi tr ng”, ngườ , (7), tr.51. 5. L u Đ c H i, Tr n Văn Quy, Nguy n Xuân Huân, Tr n Văn S n (2012), ư ứ ễ ầ ầ ả ơ ơ ả ủ ộ ố ặ ứ ậ ỏ ằ
ọ
“Nghiên c u m t s đ c tính hóa h c và v t lý c b n c a bùn đ nh m ướ ấ ậ ệ ự ả ạ ọ
T p chí khoa h c ĐHQG, Khoa ị
đ nh h ng s n xu t v t li u xây d ng”, ọ ự
h c T nhiên và Công ngh ệ 28(4S), tr. 5360. 6. L u Đ c H i (2012), “Thu th p các s li u, t ố ệ ư ứ ậ ả ư ệ ệ ả ề ấ
li u v công ngh s n xu t ấ ủ ầ ỏ ư ệ alumin, thành ph n và tính ch t c a bùn đ trong các t li u trong và ướ ậ ệ ế ạ ứ ự ả Nghiên c u kh năng ch t o v t li u xây d ng TF bùn đ ỏ ngoài n c”, ệ ả ấ ở ạ phát sinh trong công ngh s n xu t alumin Tây Nguyên ố
ọ
, Đ i H c Qu c gia Hà N iộ ộ ố ạ ử ụ ứ ả ả
ử
7. Lê Thanh H i (2007), “Nghiên c u x lý và tái s d ng m t s lo i bùn th i ạ ặ ứ ứ ắ ằ ổ ị ạ T p chí ụ
ch a kim lo i n ng b ng ng d ng quá trình n đ nh hóa r n”, ể ọ phát tri n Khoa h c và Công ngh ệ, 10(1), tr. 5560. 8. Nguy n M nh Kh i (2012), “Nghiên c u tác đ ng đ c h i và nguy c gây ứ ễ ạ ả ạ ộ ơ ộ 21 ộ ườ ứ ủ ả ế ạ ậ ệ
ỏ Nghiên c u kh năng ch t o v t li u tác đ ng môi tr ng c a bùn đ ”, ệ ả ự ấ ỏ ở xây d ng TF bùn đ phát sinh trong công ngh s n xu t alumin Tây ạ ọ ộ ố Nguyên, Đ i H c Qu c gia Hà N i. 9. Nguy n Ng c Minh (2012), “Thu th p và phân tích ph ễ ậ ọ ươ ng pháp và quy trình ấ ậ ệ ệ ử ụ ự Nghiên c uứ ỏ ể ả
công ngh s d ng bùn đ đ s n xu t v t li u xây d ng”, ế ạ ậ ệ ự ả ỏ kh năng ch t o v t li u xây d ng TF bùn đ phát sinh trong công ngh ệ ở ạ ộ ọ ấ
ả
s n xu t alumin Tây Nguyên ố
, Đ i H c Qu c gia Hà N i. 10. Minh Quang (2009), “D án khai thác bauxite ự ở ơ ộ ị
Đăk Nông – C h i cho đ a ươ Tài nguyên và Môi tr ph ng thoát nghèo”, ngườ , (9), tr.28. ầ ế ậ ệ ử ụ ơ
11. Tr n Văn S n (2012), “Thi t l p quy trình công ngh s d ng bùn đ đ ỏ ể ấ ạ ố ế ạ ậ ệ ứ ả Nghiên c u kh năng ch t o v t li u xây ả
s n xu t g ch xây g m nung”, ệ ả ấ ỏ ở ự
d ng TF bùn đ phát sinh trong công ngh s n xu t alumin Tây ạ ọ ố ộ Nguyên, Đ i H c Qu c gia Hà N i. 12. TCVN 1451:1998 G ch đ c đ t sét nung ặ ấ ạ ườ ị 13. TCVN 63552:2009 Xác đ nh c ộ
ng đ nén ườ ị 14. TCVN 63553:2009 Xác đ nh c ộ ố
ng đ u n ộ ị 15. TCVN 63554:2009 Xác đ nh đ hút n ướ
c ạ ự 16. TCVN 6476:1999 G ch bê tông t chèn ạ ự 17. TCVN 6477:1999 G ch block t chèn. 18. T ng công ty khoáng s n (2006), “Đánh giá tác đ ng môi tr ả ổ ộ ườ ổ ợ
ng T h p ồ bauxite Lâm Đ ng”. 19. T ng C c Đ a ch t và Khoáng s n (2011), ụ ả ấ ổ ị ề ổ ể ề
Đi u tra đánh giá t ng th ti m ề ặ ắ ặ ệ năng qu ng bauxite, qu ng s t laterit mi n Nam Vi t Nam , Hà N i.ộ 20. Bùi Cách Tuy n, Mai Th To n (2009), ế ế ả ệ ả
“Công nghi p khai thác Bauxite s n ấ ạ ự ề xu t alumina nhôm t ứ
i khu v c Tây Nguyên: Ti m năng và thách th c”, 22 ạ T p chí tài nguyên và Môi tr ng ườ , (8), tr. 12. 21. Nguy n Thành V n (2012), ễ ạ ở ệ “Tài nguyên bauxite Vi ể
ự
t Nam và s phát tri n ề ữ
b n v ng”. 22. Nguy n Kh c Vinh (2009), “Tài nguyên bauxite trên Th gi ế ớ ễ ắ ệ i và Vi t Nam”, ạ ố T p chí tài nguyên và môi tr ng ườ (s 7), tr. 4951. 23. A. Collazo, D. Fernández, M. Izquierdo, X.R. Nóvoa, C. Pérez (2005), ế Ti ng Anh “Evaluation of red mud as surface treatment for carbon steel prior 24. B. Koumanova, M. Drame, M. Popangelova (1997), “Phosphate removal painting”, Progress in Organic Coatings, (52), pp. 351–358. from aqueous solutions using red mud wasted in bauxite Bayer's 25. C. Klauber, M. Gräfe, G. Power (2011), “Bauxite residue issues: II. options for process”, Resources, Conservation and Recycling, (19), pp. 11 20. 26. Claudia Brunori, Carlo Cremisini, Paolo Massanisso (2005), “Reuse of a treated residue utilization”, Hydrometallurgy, (108), pp. 11 – 32. red mud bauxite waste: studies on environmental compatibility”, Journal of 27. D. Tuazon , G.D. Corder (2008), “Life cycle assessment of seawater neutralised Hazardous Materials (B117), pp. 55–63. red mud for treatment of acid mine drainage”, Resources, Conservation and 28. Édith Poulin , JeanFrançois Blais, Guy Mercier (2008), “Transformation of red Recycling, (52), pp. 1307–1314. mud from aluminium industry into a coagulant for wastewater treatment”, 29. Hanifi Binic, Orhan Aksogan, Derya Bakbak (2009), “Sound insulation of fibre Hydrometallurg, (92), pp. 16–25. reinforced mud brick walls”, Construction and Building Materials, (23), pp. 23 1035–1041. 30. Houda Mekki, Michael Anderso, Mourad Benzina (2008), “Valorization of olive mill wastewater by its incorporation in building bricks”, Journal of 31. Hülya GençFuhrman, Jens Christian Tjell (2004), “Increasing the arsenate Hazardous Materials, 158), pp. 308–315. adsorption capacity of neutralized red mud”, Journal of Colloid and 32. Li Zhong, Yifei Zhang Yi Zhang (2009), “Extraction of alumina and sodium Interface Science, (271), pp. 313–320. oxide from red mud by a mild hydrochemical process”, Journal of 33. LIU Changjun, LI Yanzhong, LUAN Zhaokun (2007), “Adsorption removal Hazardous Materials, (172), pp. 1629–1634. of phosphate from aqueous solution by active red mud”, Journal of 34. M. Giugliano and A. Paggi j' (1985), “Use of tannery sludge in brick Environmental Sciences, (19), pp. 1166–1170. 35. Mária Omastová, Jan Proken (2007), “Synthesis and characterization of red production”, Waste Management & Research, (3), pp. 361 368. mud/polyaniline composites: Electrical properties and thermal stability”, 36. Ran Zhang, Shili Zheng, Shuhua Ma, Yi Zhang (2011), “Recovery of alumina European Polymer Journal, (43), pp. 2471–2480. and alkali in Bayer red mud by the formation of andradite grossular hydrogarnet in hydrothermal process”, Journal of Hazardous Materials, 37. S.P. Raut, R.V. Ralegaonkar, S.A. Mandavgane (2011), “Development of (189), pp. 827–835. sustainable construction material using industrial and agricultural solid waste: A review of wastecreate bricks”, Construction and Building 24 Materials, (25), pp. 4037–4042. 38. Shaobin Wang, H.M. Ang, M.O. Tadé (2008), “Novel applications of red mud as coagulant, adsorbent and catalyst for environmentally benign processes”, 39. Snigdha Sushil, Vidya S. Batra (2008), “Catalytic applications of red mud, an Chemosphere, (72), pp. 1621–1635. aluminium industry waste: A review”, Applied Catalysis B: Environmental, 40. SooJin Park, ByungRyul Jun (2005), “Improvement of red mud polymer (81), pp. 64–77. matrix nanocomposites by red mud”, Journal of Colloid and Interface 41. U. Danis (2005), “Chromate removal from water using red mud and crossflow Science, (284), pp. 204–209. 42. V. Jobbágy , J. Somlai, J. Kovács, G. Szeiler, T. Kovács (2009), “Dependence microfiltration”, Desalination, (181), pp. 135143. of radon emanation of red mud bauxite processing wastes on heat 43. Wanchao Liu, Jiak uan Yang (2009), “Application of Bayer red mud for iron treatment”, Journal of Hazardous Materials, (172), pp. 1258–1263. recovery and building material production from alumosilicate residues”, 44. Weiwei Huang, Shaobin Wang, Zhonghua Zhu (2008), “Phosphate removal Journal of Hazardous Materials, (161), pp. 474–478. from wastewater using red mud”, Journal of Hazardous Materials, (158), 45. Xiaoming Liu, Na Zhang, Henghu Sun, Jixiu Zhang (2011), “Structural pp. 35–42. investigation relating to the cementitious activity of bauxite residue — Red 46. Yanju Liu, Ravi Naidu, Hui Ming (2011), “Red mud as an amendment for mud”, Cement and Concrete Research, (41), pp. 847– 853. 25 pollutants in solid and liquid phases”, Geoderma, (163), pp. 1 –12. 47. Ying Zhao, Jun Wang, Zhaok un Luan (2009), “Removal of phosphate from aqueous solution by red mud using a factorial design”, Journal of 48. Ying Zhao , Lieyu Zhang, Fan Ni, Beidou Xi (2011), “Evaluation of a novel Hazardous Materials, (165), pp. 1193–1199. composite inorganic coagulant prepared by red mud for phosphate removal”, Desalination, (273), pp. 414 –420. Trang web 49. http://bauxite.worldaluminium.org/refining/process.html 50. http://moitruong.xaydung.gov.vn/moitruong/module/news/viewcontent.asp? ID=533&langid=1 51. http://cie.net.vn/vn/Thuvien/Congnghesanxuat/Tongquanvequatrinh hinhthanhkhaithacvachebienBauxitevaSanxuatnhom.aspx 52. http://vampro.vn/congtrinhkhoahoc/tainguyenkhoangsan/tainguyen bauxiteovietnamvasuphattrienbenvung.aspx 26 53. http://www.sochemvn.com/index.php/nhamayhoachattanbinh23.2.1.
3.2.2.
