MỞ ĐẦU Ngày nay với sự gia tăng chóng mặt của chất thải công nghiệp, một trong số lƣợng lớn đó phải kể đến nguồn rác thải ngành điện - điện tử. Rác thải của ngành điện - điện tử rất đa dạng nhƣ màn hình tivi (bao gồm màn thủy tinh CRT và màn hình phẳng LCD), các thiết bị chiếu sáng, các vật liệu gia dụng trong gia đình,…vv.Vấn đề xử lý rác thải công nghiệp nói chung, rác thải ngành điện tử nói riêng đã là một vấn đề nóng hổi thu hút sự quan tâm của toàn nhân loại và đặc biệt là các nhà khoa học trên toàn thế giới.Ở Việt Nam, bộ Tài nguyên môi trƣờng đang đƣợc thủ tƣớng giao soạn thảo quyết định về trách nhiệm của các nhà sản xuất nhập khẩu phân phối và tiêu dùng phải thu gom, xử lý các thiết bị điện tử hỏng, hết hạn sử dụng. Bóng đèn huỳnh quang và màn hình thủy tinh CRT là những rác thải không phân hủy chứa các kim loại và hợp chất độc hại. Khi thải chúngra môi trƣờng, chúng sẽgây ô nhiễm môi trƣờng và gây độc cho con ngƣời.
Tuy nhiên việc tái sử dụng các vật liệu để sử dụng vào mục tiêu tiết kiệm nguồn nguyên liệu đồng thời giảm giá thành và tăng sản phẩm cho xã hội. Thủy tinh đƣợc thu gom từ nguồn thải điện - điện tửcó thể tận dụng để tái sản xuấtcũng nhƣ sử dụng làm nguyên liệu đầu cho sản xuất vật liệu: gốm xốp, bê tông xốp, thủy tinh xốp, men gốm,. phục vụ cho ngành xây dựng. Với thực tế trên chúng tôi chọn đề tài cho luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện – điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng”.
Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Trung Quý – K22 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 1. Giới thiệu về vật liệu 1. Vật liệu xây dựng truyền thống Xây dựng là một ngành công nghiệp sử dụng khối lƣợng vật liệu nhiều nhất,khối lƣợng các vật liệu sử dụng cho ngành xây dựng là khổng lồ. Vật liệu sử dụng chủ yếu và phổ biến trong xây dựng hiện nay là gạch sét nung, bê tông xi măng.
Để sản xuất ra những vật liệu xây dựng này cần một khối lƣợng nguyên liệu khổng lồ và sản sinh ra một lƣợng lớn khí thải độc hại. Để sản xuất gạch sét nung thì chủ yếu sản xuất bằng lò thủ côngtruyền thống và lò nung Tuynel. Lò thủ công truyền thống Lò thủ công truyền thống đƣợc sử dụng phổ biến ở Việt Nam từ lâu đời,đây là loại hình công nghệ sản xuất đơn giản, lạc hậu nhất. Hiện nay sản lƣợng gạch đất sét nung đƣợc sản xuất bằng lò đứng thủ công chiếm khoảng khoảng 35% - 40% tổng sản lƣợng gạch đất sét nung.
Sản phẩm của công nghệ này không đảm bảo về kích thƣớc, chƣa phù hợp với độ co nguyên liệu, nên kích thƣớc sản phẩm thƣờng thiếu hụt, mẫu mã sản phẩm đơn điệu [8].Gạch mộc sau khi tạo hình đƣợc phơi trên cáng thủ công không có mái che, sau đó đƣợc nung trong lò gián đoạn. Nhìn chung, công nghệ sản xuất chủ yếu là thủ công, hao phí nguyên, nhiên liệu lớn, gây ô nhiễm môi trƣờng, chất lƣợng gạch còn hạn chế, đặc biệt là về kích thƣớc, hình dạng. Nếu đáp ứng nhu cầu 42 triệu viên gạch vào năm 2020 bằng gạch đất sét nung sẽ tiêu tốn khoảng 57-60 triệu m3 đất sét, tƣơng đƣơng với 2.000 ha đất nông nghiệp. Ứng với những con số này, chúng ta còn tiêu tốn đến gần 6 triệu tấn than và thải ra môi trƣởng gần 17 triệu tấn khí thải (CO, CO2), gây nên hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng.
Có thể liệt kê hàng loạt nhƣợc điểm của công nghệ sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công nhƣ sau: Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Trung Quý – K22 - Nung gián đoạn, không có hệ thống thiết bị kiểm soát nhiệt độ lò, ngƣời thợ kiểm soát nhiệt độ lò đốt bằng kinh nghiệm. - Tổn thất nhiệt năng lớn, phát thải khí CO và CO2 nhiều, gây ô nhiễm môi trƣờng cao. - Chất lƣợng gạch thấp, không đồng đều, mẫu mã đơn điệu, phụ thuộc vào kinh nghiệm của ngƣời đốt lò, tỉ lệ gạch phế phẩm cao (trên 10%). - Năng suất lao động thấp, điều kiện lao động nặng nhọc.
Sản xuất gạch sét nung truyền thống b. Lò nung Tuynel Gần đây Lò nung Tuynel đƣợc sử dụng phổ biến và có xu hƣớng dần dần thay thế hoàn toàn cho lò nung truyền thống. Lò nung Tuynel đã khắc phục đƣợc một số nhƣợc điểm của lò nung truyền thống [7]: Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Trung Quý – K22 - Có hệ thống thiết bị kiểm soát nhiệt độ lò nên chất lƣợng gạch sau nung tốt và độ ổn định giữa các lô sản xuất là rất lớn. - Giảm thiểu đƣợc phế phẩm nên giảm thiểu nguồn phát sinh rác thải và nâng cao hiệu quả kinh tế.
- Ít tổn thất nhiệt năng hơn, nên giảm thiểu phát thải khí CO, CO2 và ít gây ô nhiễm môi trƣờng. Sản xuất gạch sét nung lò Tuynel 1. Vật liệu xây dựng nhẹ không nung Vì các nguyên nhân nêu ở trên nên việc sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trƣờng trở thành một xu hƣớng tất yếu trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng. Trong đó vật liệu nhẹ không nung đƣợc coi là giải pháp hiệu quả cho vấn đề trên và Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Trung Quý – K22 vẫn đáp ứng đƣợc hầu hết các yêu cầu kỹ thuật để làm vật liệu xây dựng thân thiện với môi trƣờng.
Gạch không nung hay gạch block là một loại gạch mà sau gia công định hình thì tự đóng rắn đạt các chỉsốvềcơhọc nhƣcƣờng độnén, uốn, độhút nƣớc mà không cần qua nhiệt độ, không phải sửdụng nhiệt đểnung nóng đỏviên gạch nhằm tăng độbền của viên gạch [9]. Độbền của viên gạch không nung đƣợc gia tăng nhờlực ép hoặc rung hoặc cảép lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng. Gạch bê tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ khí chƣng áp. Sản suất bằng công nghệ tạo bọt, khí trong kết cấu nên tỷ trọng viên gạch giảm đi nhiều và nó trở thành đặc điểm ƣu việt nhất của loại gạch này.
Thành phần cơ bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi,. Gạch bê tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ khí chƣng áp[12]. Thành phần cơ bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi,. Các ƣu điểm vật liệu nhẹ không nung [10]: - Trọng lượng nhẹ Với hàng triệu bọt khí li ti có trong kết cấu, tỷ trọng của bê tông khí ở trong khoảng từ 400kg/m3 đến 1.000kg/m3, và thông thƣờng ngƣời ta sản xuất loại sản phẩm có tỷ trọng từ 500 đến 700kg/m3.
Tỷ trọng này chỉ bằng 1/3 so với gạch đặc và bằng 2/3 so với gạch rỗng đất sét nung. Do vậy, khi thay thế gạch xây thông thƣờng bằng gạch bê tông khí cho phép giảm tải trọng, tiết kiệm chi phí kết cấu của công trình từ 10 Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Trung Quý – K22 đến 12%, hoặc vẫn kết cấu của công trình nhƣ vậy nhƣng cho phép tăng chiều cao của công trình. Cũng nhờ tỷ trọng của sản phẩm rất nhẹ nên cho phép tạo hình những sản phẩm kích cỡ lớn hơn so với gạch xây mà không ảnh hƣởng đến thao tác của ngƣời thợ. Khi xây bằng gạch bê tông khí, tốc độ xây của ngƣời thợ tăng gấp đôi so với gạch thông thƣờng.
Đây chính là một trong những yếu tố làm rút ngắn tiến độ thi công của công trình. - Cƣờng độ nén cao Tỉ trọng của Gạch bê tông bọt siêu nhẹ rất đa dạng: từ 900 Kg/m3 đến 1.400 Kg/m3, với cƣờng độ nén tƣơng ứng là: 4,0 đến 12,5 N/mm2. - Khả năng cách âm tốt Gạch bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng cách âm tuyệt vời nên đƣợc xem là giải pháp tối ƣu trong các công trình xây dựng có yêu cầu cao về cách âm hoặc chống ồn nhƣ: bệnh viện, trƣờng học, khách sạn. Đặc biệt, sản phẩm gạch bê tông bọt siêu nhẹ Nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện - điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn thạc sĩ khoa học Đặng Trung Quý – K22 rất phù hợp trong việc tạo vách ngăn, sàn, mái và tƣờng cách âm trong nhà hát, rạp chiếu phim, nhà cao tầng.
- Khả năng chống thấm cực tốt Gạch bê tông bọt siêu nhẹ có kết cấu bê tông với hàng triệu bọt khí li ti tạo nên một hệ thống lỗ tổ ong kín với kích thƣớc siêu nhỏ, ngăn sự thẩm thấu của nƣớc. Do đó, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có đặc tính chống thấm rất cao, thƣờng đƣợc sử dụng trong thi công bể bơi, bể chứa, sàn và mái chống thấm. - Khả năng giảm thiểu ảnh hưởng của động đất Với trọng lƣợng nhẹ hơn gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thƣờng, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng kháng lại sức tàn phá của động đất và giảm tối đa tỉ lệ thƣơng vong cho con ngƣời và thiệt hại về tài sản. - Khả năng cách nhiệt và chống cháy So với gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thƣờng, gạch bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng cách nhiệt và chống cháy rất hiệu quả.
Do đó, sử dụng sản phẩm gạch bê tông bọt siêu nhẹ sẽ giảm đáng kể chi phí điều hoà nhiệt độ trong các công trình xây dựng.