CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA ĐỀ TÀI 1. Nguồn gốc và quá trình hình thành than đá Than đá có nguồn gốc sinh hóa hình thành trong quá trình trầm tích thực vật ở điều kiện đầm lầy cổ cách đây hàng trăm triệu năm. Khi các lớp trầm tích bị chôn vùi, do sự gia tăng nhiệt độ, áp suất, cộng với điều kiện thiếu oxy nên sinh khối (chứa một lượng lớn cellulose, hợp chất chứa C, H, O) chỉ bị phân hủy một phần.
Dần dần, hydro và oxy tách ra dưới dạng khí, để lại khối chất giàu cacbon là than. Thành phần chủ yếu của than đá là cacbon. Sự hình thành than là một quá trình lâu dài và phải trải qua hàng chuỗi các bước. Ở từng giai đoạn và tùy thuộc từng điều kiện (nhiệt độ, áp suất, thời gian, .) mà hình thành các dạng than khác nhau tùy thuộc vào hàm lượng cacbon tích lũy trong nó.
Có thể tóm tắt các giai đoạn hình thành than như sau: - Bước đầu là tạo nên than bùn (peat), một chất màu hơi nâu, ướt, mềm, xốp. Chất này có thể được làm khô rồi đốt nhưng cho nhiệt lượng thấp. Than bùn chủ yếu được dùng làm phân. - Sau một triệu năm hay hơn nữa, than bùn chuyển thành dạng than nâu (lignite), là một dạng than mềm và có bề ngoài hơi giống gỗ, màu nâu hay đen nâu.
Hàm lượng ẩm cao (45%). Than này đốt cho nhiệt lượng thấp nhưng dễ khai thác và chứa hàm lượng lưu huỳnh thấp[20]. - Hàng triệu năm sau đó, than bitum (than “nhựa đường” - butimious coal) mới được hình thành. Đây là dạng than phổ biến nhất, còn được gọi là than mềm (sofl coal), mặc dù nó còn cứng hơn lignite.
Hàm lượng ẩm khoảng 5 - 15%. Than bitum chứa nhiều lưu huỳnh (2 - 3%), tạp chất (nhựa đường, hắc ín, .), vì vậy khi đốt thường gây ô nhiễm không khí. Tuy vậy than bitum vẫn n 4 được sử dụng rộng rãi, nhất là làm nhiên liệu cho các nhà máy điện vì nó sinh ra nhiệt lượng cao. - Sau vài triệu năm hay lâu hơn nữa, than bitum mới bắt đầu chuyển thành anthracite, hay còn gọi là than đá.
Đây là dạng than được ưa chuộng nhất bởi nó cứng, đặc, chứa hàm lượng cacbon cao nhất trong các loại than. Do đó, khi đốt anthracite cho nhiệt lượng cao nhất. Ngoài ra, vì hàm lượng lưu huỳnh thấp nên than cứng còn là dạng than ít gây ô nhiễm và sạch nhất. Như vậy có thể thấy than được phân làm ba loại chính: - Than nâu - lignite - Than chứa dầu - bituminuos coal - Than đá - anthracite 1.
Cơ sở pháp lý của đề tài - Luật Bảo vệ môi trường được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 29 tháng 11 năm 2005. - Luật Khoáng sản được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 17 tháng 11 năm 2010. - Luật Sửa đổi, bổ sung một số điều của Luật Khoáng sản do Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 14 tháng 06 năm 2005. - Luật Tài nguyên nước do Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam thông qua ngày 21 tháng 06 năm 2012.
- Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09 tháng 08 năm 2006 của chính phủ về việc quy định chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trường. - Nghị định số 21/2008/NĐ-CP ngày 28 tháng 02 năm 2008 của Chính phủ về Sửa đổi bổ sung một số điều của Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09 tháng 08 năm 2006. - Nghị định số 117/2009/NĐ-CP ngày0 1 tháng 03 năm 2010 của Chính n 5 phủ về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. - QCVN 05:2009/BTNMT: Quy chuẩn chất lượng không khí xung quanh - QCVN 06:2009/BTNMT: Quy chuẩn chất độc hại trong không khí xung quanh - QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp - QCVN 03:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về giới hạn cho phép của kim loại nặng trong đất - QCVN 08:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt - QCVN 09:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước ngầm - QCVN 14:2008: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt 1.
HIỆN TRẠNG KHAI THÁC THAN TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM 1. Hiện trạng khai thác than trên thế giới Theo số liệu tổng quan về các nguồn nhiên liệu hóa thạch của (WEC) Hội đồng năng lượng toàn cầu năm 2010 [40] trữ lượng than đá là 860938 Mt, số lượng đã khai thác là 9739 Mt, theo tính toán của WEC số năm khai thác than còn lại với tốc độ khai thác hiện nay là 128 năm. Toàn thế giới hiện tiêu thụ khoảng 4 tỷ tấn than hàng năm, một số ngành sử dụng than làm nguyên liệu đầu vào như: sản điện, thép và kim loại, xi măng và các loại chất đốt hóa lỏng. Than đóng vai trò chính trong sản xuất ra điện (than đá và than non), các sản phẩm thép và kim loại (than cốc).
Khai thác than: hàng năm có khoảng hơn 4.030 triệu tấn than được khai thác, con số này đã tăng 38% trong vòng 20 năm qua. Sản lượng khai n 6 thác tăng nhanh nhất ở châu Á, trong khi đó châu Âu khai thác với tốc độ giảm dần. Các nước khai thác nhiều nhất không tập trung trên một châu lục mà nằm rải rác trên thế giới, 5 nước khai thác lớn nhất hiện nay là: Trung Quốc, Mỹ, Ấn Độ, Úc và Nam Phi, hầu hết các nước khai thác than cho nhu cầu tiêu dùng nội địa, chỉ có khoảng 18% than cứng dành cho thị trường xuất khẩu. Lượng than khai thác được dự báo tới năm 2030 vào khoảng 7 tỷ tấn, với Trung Quốc chiếm khoảng hơn một nửa sản lượng.
Thống kê từ năm 2003 đến hết năm 2007, sản lượng khai thác than bình quân trên thế giới tăng khoảng 3,33%/năm, nhưng nhu cầu sử dụng than tăng khoảng 4,46%/năm, đặc biệt khu vực châu Á và Australia có tốc độ tăng nhu cầu sử dụng than tới 7,03%/năm. Điều này chứng tỏ, nhu cầu sử dụng than ngày càng tăng lên, trong khi trữ lượng khai thác giảm dần trong những năm vừa qua (bình quân 6,77%/năm trong giai đoạn 2003 - 2007). lượng (triệu Trung Quốc tấn) Mỹ 1600 Úc 1400 1200 Ấn Độ 1000 Nga 800 Nam Mỹ 600 Indonesia 400 Ba Lan 200 Kazakhstan 0 Colombia Hình 1. Biểu đồ sản lượng than khai thác 10 quốc gia đứng đầu thế giới n 7 Nguồn: [22] lượng (triệu Trung Quốc tấn) Mỹ 1600 1406.3 1400 Ấn Độ 1200 Nhật 1000 Nam Mỹ 800 Nga 565 600 Đức 400 231.3 Ba Lan 0 Úc Hình 1.
Biểu đồ sản lượng tiêu thụ than 10 nước đứng đầu thế giới Nguồn: [22] Theo IEO2009 mức độ tiêu thụ than đá trên thế giới sẽ tăng khoảng 49% từ năm 2006 đến năm 2030, sự đóng góp của than đá vào mức độ tiêu thụ năng lượng trên toàn thế giới sẽ tăng từ 27% trong năm 2006 lên đến 28% vào năm 2030. Tổng nguồn dự trữ than đá trên thế giới được xác định vào khoảng 929 tỷ tấn, được phân bố rộng khắp trong đó 80% trữ lượng than được xác định tập trung: Mỹ chiếm 28%, Nga chiếm 19%, Trung quốc chiếm 14%, Australia và New Zealand là 9% [22]. Hiện trạng khai thác than tại Việt Nam Số liệu tổng quan về trữ lượng than ở Việt Nam theo WEC là 1500 Mt, số lượng đã khai thác 39,8 Mt, và cứ với tốc độ khai thác này số năm khai thác theo tính toán sẽ chỉ còn 37,6 năm [40]. Than là nguồn năng lượng dự trữ cơ bản nhất của Việt Nam, với trữ lượng khoảng 1500 triệu tấn, phần lớn là than antharacite, tập trung ở phía Bắc, đặc biệt là ở Quảng Ninh.
Sản lượng khai thác than tăng đáng kể trong những năm qua, tăng từ 15 triệu tấn năm 1995 lên 44 triệu tấn năm n 8 2010. Xu hướng tăng mạnh này dự kiến còn tiếp diễn do công nghệ khai thác than được hiện đại hóa [1]. Đa số các nước trên thế giới sản xuất than cho nhu cầu trong nước, chủ yếu để sản xuất điện, tại Việt Nam phần lớn than được xuất khẩu còn lại dùng làm chất đốt gia dụng và sử dụng trong nhà máy nhiệt điện. Than xuất khẩu chủ yếu sang thị trường Nhật Bản và Trung Quốc, có mức tăng đột biến từ 5,9 triệu tấn năm 2002 lên 20 triệu tấn năm 2008.
Tuy nhiên do nhu cầu trong nước cao nên dự kiến trong vài năm tới có thể phải nhập khẩu tới hàng chục triệu tấn. Việt Nam dự kiến từng bước cắt giảm xuất khẩu than để đáp ứng nhu cầu trong nước ngày càng cao [28]. Cơ cấu của ngành khai thác than Việt Nam đã trải qua những thay đổi đáng kể từ năm 2000. Trong suốt thời kỳ thuộc địa cho đến năm 1995, khai thác than là độc quyền của nhà nước.
Năm 1995, tổng công ty Than Việt Nam được thành lập, đến nay là Tập đoàn than và khoáng sản Việt Nam - một tập đoàn do nhà nước là chủ sở hữu. Bên cạnh Vinacomin, còn có các đơn vị khác tham gia khai thác than như Indovina Coal hoạt động ở Uông Bí, Quân khu I ở Cẩm Phả, các công ty khai thác than ở Thái Nguyên, Điện Biên, mỏ Quảng Nam và nhiều nơi khác [33]. Trên lãnh thổ Việt Nam, than được phân bố theo các khu vực: Bể than Antraxit Quảng Ninh: Nằm về phía Đông Bắc Việt Nam, kéo dài từ Phả Lại qua Đông Triều đến Hòn Gai - Cẩm Phả - Mông Dương - Cái Bầu - Vạn Hoa dài khoảng 130 km, rộng từ 10 đến 30 km, có tổng trữ lượng khoảng 10,5 tỉ tấn, trong đó: tính đến mức cao - 300m là 3,5 tỉ tấn đã được tìm kiếm thăm dò tương đối chi tiết, là đối tượng cho thiết kế và khai thác hiện nay, tính đến mức cao - 1000m có trữ lượng dự báo khoảng 7 tỉ tấn đang được đầu tư tìm kiếm thăm dò. Than Antraxit Quảng Ninh có chất lượng tốt, phân bố gần các cảng biển, đầu mối giao thông.
Rất thuận lợi cho khai thác và tiêu thụ sản phẩm. Than Antraxit n 9 Quảng Ninh đã được triều đình nhà Nguyễn khai thác từ năm 1820 và người Pháp khai thác từ năm 1888 - 1955. Từ năm 1955 đến nay do Chính phủ Việt Nam quản lý và khai thác.