LỜI MỞ ĐẦU Trên thế giới cũng như tại Việt Nam vấn đề năng lượng đang là vấn đề được quan tâm. Các nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch, dầu mỏ, khí đốt.) đang dần cạn kiệt, và những nguồn năng lượng mới thay thế (năng lượng gió, năng lượng hạt nhân, năng lượng mặt trời,. ) cũng chưa thể đáp ứng nhu cầu thay thế cho những nguồn năng lượng trước đây. Vì vậy giải pháp cấp bách là vừa phải tiết kiệm nguồn năng lượng đang dần cạn kiệt, vừa phải có nh ững giải pháp hữu hiệu để có thể duy trì các nguồn năng lượng truyền thống.
Bột nhẹ (BN) là một chất độn có nhiều tính ưu việt, nó làm giảm độ co ngót và tạo độ bóng cho bề mặt sản phẩm. BN được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công nghiệp giấy, cao su, nhựa, xốp, thuốc đánh răng, mỹ phẩm, sơn, dược phẩm v. Trong công nghiệp cao su và giấy, bột nhẹ vượt trội hơn cao lanh về độ bền và độ trắng. Trong công nghiệp sản xuất keo gắn, bột nhẹ được sử dụng làm chất độn do có độ bám dính tốt.
Sản phẩm BN trên thế giới hiện nay đã được đa dạng hóa đến hàng trăm loại với các phẩm cấp khác nhau để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Công nghệ sản xuất của với quy mô lớn trên thế giới đã rất hoàn chỉnh. Tại Việt Nam, công nghệ sản xuất BN nhìn chung còn lạc hậu, nên chưa tiết kiệm được năng lượng, vì vậy các cơ sở sản xuất BN cần nghiên cứu kỹ các chế độ công nghệ, cải tiến thiết bị trong các công đoạn như: chọn nguyên liệu, tạo sữa vôi, lọc, sấy, nghiền.để sao cho tiết kiệm được nguồn năng lương đang sử dụng. Trong những năm tới, do các ngành công nghiệp cao su, giấy, chất dẻo, sơn., phát triển mạnh cho nên việc sản xuất bột nhẹ cũng đòi hỏi đáp ứng đủ nhu cầu.
Tại tỉnh Hà Nam có một số mỏ đá vôi chính như: Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn, Mỏ đá vôi hóa chất Kiện Khê, Mỏ đá vôi xi măng Thanh Tân, Mỏ đá vôi xi măng Đồng Ao, Mỏ đá vôi xi măng Hồng Sơn, Mỏ đá vôi xi măng Bút Phong rất tiềm năng cho việc sản xuất bột nhẹ. Hiện nay trên địa bàn tỉnh cũng có nhiều 3 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com doanh nghiệp vừa và nhỏ đang sản xuất BN. Năm 2010, ngành sản xuất BN tại Hà Nam đã tăng trưởng 35% và có chiều hướng tăng cao hơn nữa. Việc lựa cho ̣n đề tài: " Nghiên cứu giải pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và giảm thiểu tác động môi trường tại các doanh nghiệp sản xuất bột nhẹ trên địa bàn thành phố Phủ Lý, Hà Nam" sẽ góp phần đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp để sử dụng hiệu quả năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong lĩnh vực sản xuất BN tại TP Phủ Lý, Hà Nam.
Nội dung nghiên cứu bao gồm: - Tổng quan sản xuất bột nhẹ trên thế giới và Việt Nam. - Hiện trạng sản xuất, tình hình sử dụng năng lượng và hiện trạng ô nhiễm môi trường của ngành sản xuất bột nhẹ - Nhu cầu và chi phí năng lượng trong ngành sản xuất BN. - Đề xuất giải pháp sử dụng tiết kiệm nguyên liệu và giảm thiểu tác động môi trường tại phạm vi nghiên cứu. 4 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƢỚC 1. Vai trò và ứng dụng của bột nhẹ Bột nhẹ (CaCO3 kết tủa) là một chất phụ liệu quan trọng cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau được sử dụng ở dạng tinh khiết và dạng kém tinh khiết tùy theo nhu cầu và mục đích sử dụng cụ thể. BN là một tên gọi thông thường trên thị trường của hợp chất carbonat caxi (CaCO3). Trên thị trường BN được tiêu thụ dưới dạng bột ở nhiều kích cỡ khác nhau.
Được sử dụng rộng rãi trong các ngành như: sơn, nhựa, bột trát tư ờng, dược phẩm, mỹ phẩm, thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, cao su, giấy…. Ngoài ra trên thị trường còn có sản phẩm cùng loại giống như BN cũng là bột canxi carbonat (CaCO3) nhưng người ta gọi là bột nặng (bột đá nghiền CaCO3), nguyên nhân dẫn đến sự khác nhau là do chúng được sản xuất theo phương pháp khác nhau, từ đó tính chất của chúng cũng khác xa nhau và lĩnh vực ứng dụng cũng khác nhau. Tình hình sản xuất bột nhẹ trên thế giới[9] Trên thế giới có Mỹ, Canada, Châu Âu, Châu Á là những nơi sản xuất và tiêu thụ BN lớn nhất. Chất độn khoáng trong sản phẩm giấy gồm canxi cacbonat nghiền mịn, bột nhẹ, cao lanh và titan dioxyt.
Canxi cacbonat tự nhiên chất lượng cao không dễ kiếm ở Bắc Mỹ. Do đó sản lượng sản xuất BN tăng lên rất mạnh trên thị trường chất độn của ngành giấy ở Bắc Mỹ. Một lý do khác cũng làm tăng nhu cầu bột nhẹ trong công nghiệp sản xuất bột giấy là việc sử dụng giấy tái sinh. Sợi giấy tái sinh ngắn hơn và mềm hơn nên độ trắng kém hơn sợi ban đầu, vì vậy đòi hỏi một lượng lớn hơn các chất độn có độ trắng cao để nâng độ trắng của giấy lên.
5 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Mức độ độn của các khoáng trong bột giấy có thể lên đến 50%. Công thức độn của Bắc Mỹ là 80% cao lanh, 20% CaCO3. Hiện nay đang chuyển dần sang công thức là 40% cao lanh và 60% BN. Ngoài nhu cầu BN trong sản xuất giấy còn có nhu cầu BN trong sản xuất cao su, chất dẻo, sơn, dược phẩm v.
Tổng sản lượng BN ở Bắc Mỹ là 600. Các công ty sản xuất BN hàng đầu ở Bắc Mỹ là Plizer Inc và ECC international Inc. Plizer có 25 cơ sở sản xuất BN trên toàn nước Mỹ. Các cơ sở sản xuất BN này nằm trong khu vực sản xuất giấy.
BN dạng huyền phù được vận chuyển theo đường ống sang cơ sở nghiền bột giấy. Đến cuối năm 1992 Plizer có tổng số cơ sở sản xuất BN lên đến 32 cơ sở. Anh quốc có 3 công ty sản xuất BN là ICI, PLC, Rhon-Poulenc và một công ty nhỏ hơn là WR. ICI sản xuất BN chủ yếu dùng làm chất độn cho công nghiệp cao su, keo gắn, keo trát.
Sản phẩm của hãng 60% cung cấp cho Châu Âu. Nhà máy BN đầu tiên được Rhon-Poulenc khánh thành vào năm 1991. Nhà máy được thiết kế hoàn toàn tự động và có công suất 30. Sản phẩm BN của Rhon-Poulenc cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất kem đánh răng, giấy, keo gắn, keo trát, sơn, dược phẩm và mỹ phẩm.
Công ty WR. có trụ sở ở London, công ty này chỉ sản xuất BN với công suất 1.000 tấn/năm do khai thác các sản phẩm phụ trong công nghiệp làm mềm nước. Công ty Fax Kalk của Đan Mạch hiện được xem là công ty cung cấp BN lớn nhất Châu Âu. Nhà máy sản xuất BN đầu tiên của Fax Falk là nhà máy Lesebo đặt tại Thuỵ Điển với công suất 6.
Nhà máy sản xuất BN thứ hai được đặt tại Nymola (Thuỵ điển). Sản phẩ m BN c ủa nhà máy này được ký hiệu PCC95. Sản phẩm của nó cung cấp cho tập đoàn làm giấy Stora, đây là tập đoàn sản xuất giấy và bột giấy lớn nhất Châu Âu. 6 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Phần Lan cũng là một nước cung cấp BN quan trọng ở Châu Âu.
Tổng công suất của tập đoàn Partek là 60. Ở khu vực Châu Á thì chỉ hai nước Trung Quốc và Nhật Bản đã vượt xa các khu vực khác về tổng sản lượng bột nhẹ. Năm 1992 sản lượng BN của Trung Quốc đạt tới 550.Trong đó nhu cầu thị trường trong nước là 512. Ở Nhật Bản người ta sản xuất 2 loại BN chính: một loại là light PCC và loại cloidal PCC.
Cũng như các khu vực khác nhu cầu BN cho ngành giấy là cao nhất, sau đó là các ngành sơn, chất dẻo, cao su v. Tình hình sản xuất bột nhẹ trong nƣớc [9] Tại nước ta, 125 tụ khoáng đá vôi đã được tìm kiếm và thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ tấn. Đá vôi Việt nam phân bố tập trung ở các tỉnh phía Bắc và cực Nam. Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có tiềm năng lớn hơn cả.
Tại Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và sông Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương đã được thăm dò tỉ mỉ. Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại sơn và Tràng kênh thuộc huyện Thuỷ Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân - Pháp Cổ, Phi Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan.
Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, dãy núi Hoàng Thạch - Hải Dương với trữ lượng lên tới 150 triệu tấn. Trữ lượng địa chất đá vôi của khu vực Hải Phòng là 782. Ở Miền Bắc Việt Nam hiện có tới 340 mỏ và các điểm khai thác đá vôi đang hoạt động. Quy mô, công suất khai thác khác nhau khá nhiều.
Trên các mỏ đá lớn ở Miền Bắc Việt Nam, người ta áp dụng công nghệ khai thác lớp bằng. Từ hơn 40 năm nay, BN được sản xuất tại Việt Nam với công nghệ do chúng ta tự thiết kế, chế tạo và lắp đặt. Tuy nhiên do mức độ cơ khí hóa thấp, các thiết bị 7 TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com như sấy, nghiền còn thô sơ nên chất lượng sản phẩm chưa cao, chưa đáp ứng được nhu cầu trong nước. Công nghệ sản xuất BN chủ yếu theo công nghệ hấp thụ CO2.
Sản phẩm BN của ta thường có độ kiềm cao và không ổn định về chất lượng do qui trình thiết bị lạc hậu, thủ công, không đầu tư sâu vào việc nghiên cứu công nghệ. Tuy một số cơ sở có cải tiến thiết bị ở một số khâu nhưng việc thay đổi cục bộ, đơn lẻ cũng ít đem lại hiệu quả. Kể cả một dây chuyền nhập công nghệ cũng như thiết bị toàn bộ của nước ngoài cũng không hoạt động hiệu quả vì giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với giá của sản phẩm được sản xuất trên dây truyền thủ công và sản phẩm cũng không hoàn toàn đạt tiêu chuẩn "bột nhẹ cao cấp". Năm 2001 công ty Đất Đèn và Hóa Chất Tràng Kênh đã đưa công trình sản suất BN chất lượng cao đi vào hoạt động, sản phẩm đạt chất lượng tốt, đặc biệt là độ mịn.
Tuy nhiên giá thành lại cao nên khó tiêu thụ sản phẩm.