Sản xuất xi măng là một trong những ngành công nghiệp quan trọng và đóng góp lớn vào sự phát triển của nền kinh tế. Tuy nhiên, quá trình sản xuất này cũng tạo ra một lượng lớn khí thải và chất thải, gây ô nhiễm môi trường. Gần đây, một nghiên cứu từ Trường Đại học Bách khoa TPHCM đã chỉ ra rằng tro đáy từ các nhà máy nhiệt điện có thể được sử dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng Portland PCB40. Điều này không chỉ giúp giảm thiểu tác động đến môi trường mà còn tối ưu hóa hiệu suất sản xuất.

Đặc điểm của tro đáy nhiệt điện

Tro đáy được hình thành trong quá trình đốt cháy than tại các nhà máy nhiệt điện. Khi các hạt than nghiền mịn bị đốt cháy, chúng tạo ra hai loại tro: tro bay và tro đáy. Tro bay là phần lớn (80-90%) và bị thải ra qua các thiết bị lọc bụi. Trong khi đó, tro đáy chỉ chiếm khoảng 10-20% và được thu hồi từ đáy lò. Thành phần hóa học chính của tro đáy bao gồm CaO, Fe2O3, MgO, SiO2, và Al2O3, với SiO2, Al2O3, CaO và Fe2O3 chiếm hơn 80% trọng lượng. Sự có mặt của các oxit này cho thấy tro đáy có tiềm năng sử dụng trong sản xuất vật liệu xây dựng như xi măng.

Ứng dụng trong sản xuất xi măng Portland PCB40

Trong nghiên cứu của nhóm tác giả tại Trường Đại học Bách khoa TPHCM, tro đáy được xem là phụ gia tiềm năng cho sản xuất xi măng Portland PCB40. Thông qua việc thay thế một phần clinker bằng tro đáy, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng hàm lượng tối ưu là 4% trọng lượng clinker. Điều này giúp giảm thiểu lượng clinker cần thiết, từ đó giảm thiểu việc khai thác tài nguyên khoáng sản như đá vôi và đất sét.

Tác động môi trường và lợi ích kinh tế

Việc sử dụng tro đáy trong sản xuất xi măng không chỉ giúp bảo vệ môi trường mà còn mang lại nhiều lợi ích kinh tế. Các nhà máy nhiệt điện thường gặp khó khăn trong việc xử lý lượng tro đáy lớn, dẫn đến tình trạng ô nhiễm. Bằng cách sử dụng tro đáy, không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tiết kiệm diện tích lưu trữ chất thải. Hơn nữa, việc tận dụng tro đáy cũng có thể tạo ra nguồn thu cho các nhà máy nhiệt điện, biến chất thải thành nguyên liệu có giá trị.

Quy trình nghiên cứu

Nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thí nghiệm với nhiều cấp phối khác nhau, trong đó hàm lượng tro đáy được thay đổi từ 0% đến 10% trong tổng khối lượng xi măng. Kết quả cho thấy, khi tăng hàm lượng tro đáy, lượng nước tiêu chuẩn cũng tăng lên do khả năng hút nước của tro đáy. Thời gian bắt đầu và kết thúc quá trình ninh kết cũng tăng lên theo hàm lượng tro đáy, vì tro đáy làm giảm nồng độ C3A, một khoáng quan trọng trong clinker.

Kết quả và phân tích

Kết quả của nghiên cứu cho thấy rằng mẫu xi măng PCB40 có chứa 4% tro đáy đạt được cường độ nén là 40,3 MPa sau 28 ngày. Thời gian ninh kết bắt đầu là 125 phút và kết thúc là 180 phút. Hình ảnh SEM cho thấy cấu trúc của mẫu xi măng rất chắc chắn với nhiều khoáng dạng tấm, chứng tỏ khả năng thủy hóa và kết dính tốt.

Tương lai của sản xuất xi măng

Việc áp dụng tro đáy nhiệt điện trong sản xuất xi măng không chỉ mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật mà còn thể hiện một hướng đi bền vững trong công nghiệp xây dựng. Sự phát triển này có thể mở ra cơ hội mới cho việc tận dụng tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm.

Kết luận

Tóm lại, nghiên cứu của nhóm tác giả tại Trường Đại học Bách khoa TPHCM đã chứng minh rằng tro đáy nhiệt điện là một phụ gia phù hợp cho sản xuất xi măng Portland PCB40. Việc sử dụng 4% tro đáy giúp đạt được cường độ yêu cầu, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường và tiết kiệm tài nguyên. Hướng đi này không chỉ góp phần bảo vệ môi trường mà còn tạo ra giá trị kinh tế cho ngành nhiệt điện và ngành sản xuất xi măng.

Nguồn: CESTI