CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Giới thiệu chung Đi cùng với sự phát triển xã hội hiện đại ngày nay, công cuộc đẩy mạnh nghiên cứu, phát triển khoa học kỹ thuật đa ngành nghề trên toàn cầu đã tạo nên rất nhiều thành tựu có ý nghĩa quan trọng. Diatomite là một cái tên khá xa lạ đối với chúng ta. Nhưng những công dụng của nó đối với cuộc sống thì ta không thể phủ nhận được khi nó đang dần đc sử dụng nhiều trong các lĩnh vực công nghiệp và chăn nuôi. Trong ngành công nghiệp xây dựng, Diatomite hiện nay đã và đang được đẩy mạnh nghiên cứu chế tạo và áp dụng tại nhiều tỉnh và thành phố tại Việt Nam.
Bột diatomite được tạo từ khoáng sản tự nhiên Không phải ngẫu nhiên mà mọi người lại quan tâm nhiều đến sản phẩm này như vậy. Bởi lẽ, Diatomite được ứng dụng trong rất nhiều ngành cụ thể như: Ứng dụng để làm vật liệu lọc: Với cấu tạo là các hạt xốp cùng tính trơ, Diatomite được ứng dụng làm chất trợ lọc. Đây là ứng dụng đầu tiên và quan trọng nhất của loại vật liệu này. Chất trợ lọc Diatomite được ứng dụng là chất trợ lọc trong quá trình sản xuất bia rượu, nước ép hoa quả, dầu ăn hay nước mía ép.
9 Ứng dụng trong lĩnh vực xử lý nước thải, khí thải công nghiệp: Với khả năng hấp phụ tốt kim loại nặng và chất thải hữu cơ trong nước thải, khí thải công nghiệp. Diatomite được sử dụng rộng rãi trên thế giới trong lĩnh vực xử lý môi trường đặc biệt trong các nhà máy phát thải nước thải và khí công nghiệp vì cấu trúc lỗ xốp cộng với khả năng hấp thụ mạnh mẽ, sẽ giúp nó hấp thụ hết những kim loại nặng quý hiếm được thải ra trong quá trình sản xuất nhằm thu hồi những kim loại có giá trị như vàng, bạc. Ứng dụng làm chất độn: Với khả năng hấp thụ tốt, khả năng chịu nhiệt cao, Diatomite được ứng dụng trong việc làm chất độn trong sản xuất sơn hay gia công cao su, giấy, chất dẻo. Ứng dụng làm vật liệu hấp thụ: Với khả năng hấp thụ một lượng chất lỏng lớn gấp ba lần khối lượng của nó, Diatomite được ứng dụng trong thuốc trừ sâu, các chất xúc tác, chất chống đông hay chất hấp thụ mùi hôi của vật nuôi trong nhà Ngoài ra, Diatomite còn được ứng dụng trong sản xuất xi măng, silic hoạt tính hay các chất bọc cách,… Đặc biệt trong nền nông nghiệp hay nuôi trồng thủy sản, Diatomite cũng đóng một vai trò rất quan trọng như để hấp thụ các kim loại nặng có hại cho thủy hải sản.
Người chăn nuôi dùng diatomite làm chất hấp thụ mùi hôi trong chăn nuôi 10 Tình hình nghiên cứu 1.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước Use of diatomite in the production of lightweight building elements with cement as binder (Mehmedi Vehbi GÖKÇE, İlhan KOÇ) giúp ta hiểu được qua tài liệu nước ngoài là Diatomite hiện đang được sử dụng làm nguyên liệu trong các lĩnh vực công nghiệp khác nhau trên toàn thế giới và cũng được sử dụng trong ngành xây dựng, nhằm mục đích cải thiện các đặc tính của bê tông và xi măng, và trong sản xuất gạch cách nhiệt, sử dụng các chất kết dính khác nhau. Trong nghiên cứu này, việc sử dụng xi măng làm chất kết dính, trong sản xuất các cấu kiện xây dựng nhẹ dựa trên diatomite, đã được nghiên cứu. Study of the effect of diatomite on physico-mechanical properties of concrete (A. Lourenço) hiểu thêm bê tông được sản xuất theo tỷ lệ 1: 1: 2 (xi măng: cát: sỏi) có bổ sung diatomit với hàm lượng 5% và 10% trọng lượng xi măng và tỷ lệ nước / xi măng là 0,54.
Các tính chất cơ lý của bê tông được đánh giá bằng các thử nghiệm về độ bền nén và độ hút nước khi ngâm. Kết quả chỉ ra rằng việc bổ sung diatomite trong bê tông đã làm tăng cường độ nén do thành phần silica trong vật liệu và giảm nhẹ độ xốp. Tài liệu nước ngoài về Diatomite 1.2 Tình hình nghiên cứu trong nước Sử dụng diatomite làm phụ gia sản xuất xi măng và bê tông (Trương Minh Thông) biết thêm xi măng được thử nghiệm có thể phụ gia nghiền có tính chất làm giảm độ háo nước của diatomite. Vai trò của Diatomite Phú Yên trong sản xuất xi măng Portland trên cơ sở Clinker (Phạm Cẩm Nam, Trần Ngọc Tuyền, Trần Thanh Tuấn) để hiểu Diatomite là một loại phụ gia thủy hoạt tính mạnh với độ hoạt tính xấp xỉ 192.3 mg CaO/1g phụ gia ở nhiệt độ 6000C với thời gian lưu 12 2h.
Diatomite hoàn toàn có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng. Diatomite có thể dùng làm cốt liệu cho sản xuất gạch panel với các ưu điểm cách âm, cách nhiệt và chịu nhiệt. Có thể tận dụng xốp phế thải qua quá trình gia công rồi kết hợp với diatomite để làm cốt liệu cho các loại tường trong. Đem lại hiệu quả kinh tế và hiệu quả về bảo vệ môi trường.
Một phần của mỏ quặng Diatomite Tính cấp thiết của đề tài 1.3 Vấn đề về môi trường Thời gian gần đây, trước việc giá cát và nhiều loại vật liệu xây dựng tăng cao, cũng là lúc các đối tượng gia tăng hoạt động khai thác, vận chuyển cát lậu.Hiện nay, hoạt động khai thác, vận chuyển cát trái phép trên các địa bàn do BĐBP quản lý cơ bản đã được kiểm soát, không phát sinh các “điểm nóng” ảnh hưởng đến an ninh trật tự. Tuy nhiên, tình trạng lén lút khai thác, vận chuyển cát trái phép vẫn còn diễn ra tại một số khu vực ở Hải Phòng, Thái Bình, Nam Định, Ninh Bình, Bà Rịa-Vũng Tàu, TP Hồ Chí Minh, Tiền Giang.Với đà khai thác cát sỏi trái phép như hiện nay, nguồn tài nguyên này sẽ sớm cạn kiệt với nhiều hệ lụy làm xói mòn, ảnh hưởng dòng chảy tự nhiên, gây nguy hiểm cho tính mạng, tài sản của người dân, mất an ninh trật tự, gây bức xúc trong xã hội. 13 Tuy nhiên với sự thay thế một phần cát trong bê tông bằng Diatomite dần đã giúp giảm lượng cát khai thác, cân bằng lại được môi trường và giúp cho giá thành xây dựng được giảm đi, tăng hiệu quả kinh tế cho các công trình lớn và đặc biệt là tính môi trường xanh cho cộng đồng. Khai thác cát 14 Hình 1.
Một phần sông Đồng Nai bị sạt lở vì nạn khai thác cát lậu Chưa kể đến hiện nay trong quá trình sản xuất xi măng, bụi xi măng rất mịn, nhẹ, bay lơ lửng trong không khí. Vì thế bụi xi măng rất dễ phân tán và có thể phân tán đi rất xa. Nếu hít phải bụi xi măng thường xuyên thì sẽ gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe, đặc biệt là các bệnh về đường hô hấp. Cũng giống như xi măng, bụi xi măng có tính chất kết dính nếu được tác dụng với nước hoặc ở trong môi trường ẩm ướt.
Bụi xi măng xuất hiện từ các công đoạn sản xuất xi măng ở nhà máy hoặc trong quá trình vận chuyển, sử dụng xi măng. Đặc biệt hàm lượng SiO2 tự do >2% thì sẽ gia tăng khả năng gây bệnh Silicon phổi – một căn bệnh nghề nghiệp rất nguy hiểm và phổ biến trong công nghiệp sản xuất xi măng. Cùng với bụi xi măng, khí thải của động cơ và các lò đốt công nghiệp sử dụng nhiên liệu than, củi, xăng,… cũng gây ra nhiều vấn đề với môi trường tự nhiên. Do vậy dùng Diatomite sau khi xử lý làm chất độn cho việc sản xuất xi măng giúp cho giảm thiểu lượng bụi xi măng gây hại cho con người và giảm thiểu giá thành sản xuất của xi măng, tăng hiểu quả kinh tế cho nền đất nước và tính kinh tế của các công trình xây dựng lớn.4 Ứng dụng của Diatomite vào sản xuất xi măng Diatomite sau khi xử lý làm chất độn cho ngành công nghiệp xi măng, chất phụ gia puzzolan cho xi măng (Phụ gia hoạt tính).
Sản xuất xi măng đòi hỏi diatomite có hàm lượng SiO2 hoạt tính cao (Độ hút vôi cao). Mục đích: Loại trừ lượng CaO tự do (dư thừa) trong quá trình sản xuất hoặc thủy hóa xi măng, hạn chế hiện tượng thừa nhiệt, làm tăng thể tích gây nứt vỡ công trình đặc biệt là công trình thủy. Để thúc đẩy quá trình tạo thành các chất kết dính, lấp đầy các lỗ rỗng và mao quản trong bê tông, hạn chế các quá trình xâm nhập và ăn mòn cốt thép của các ion Cl–, SO42- làm tăng độ bền nước, độ bền Sunfat của sản phẩm. Khi dùng xi măng trong các công trình bê tông thường xuyên ngập nước thì phụ gia diatomit sẽ hút Ca(OH)2 tự do, làm cho bê tông nhanh cứng và không bị hư hại.
Ở môi trường nước nhiều CO2, trong bê tông CaCO3 chuyển thành Ca(HCO3), chất phụ gia ditomite sẽ có tác dụng ngăn chặn sự chuyển hóa đó, giữ độ bền lâu cho khối bê tông ngập nước. Bê tông trong môi trường nước giàu axit humic sinh ra những chất dễ hòa tan bê tông, môi trường nước nhiều sunfat sẽ làm biến dạng khối bê tông như trương nở, làm bê tông có độ gắn kết yếu. Chất phụ gia diatomit sẽ khắc phục các hiện tượng đó. Độ hoạt tính của Diatomit Phú Yên lớn nhất khi gia nhiệt ở 6000C (192.3mg CaO/1g diatomite).
Do đó Phú Yên được đánh giá là loại phụ gia có chỉ số hoạt tính rất cao. Tiêu chuẩn kỹ thuật diatomit làm xi măng: Tăng tính đổn định thể tích của xi măng, tốt cho quá trình lưu kho, không cần nung khi sử dụng cho xi măng. Lượng dùng cho ximăng là 5 – 20 %. 16 Mục tiêu của đề tài Dùng Diatomite nhằm mục đích thay thế một phần cát cho bê tông để giảm giá thành chi phí xây dựng cũng như chi phí sản xuất xi măng, tăng tính hiệu quả trong việc ứng dụng diatomite vào ngành công nghiệp xây dựng dân dựng.
Nghiên cứu tính khả quan của việc thay thế một phần cát trong bê tông bằng Diatomite. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng Diatomite thay thế cát trong hỗn hợp đến tính chất của bê tông xi măng Portland. Nhiệm vụ của đề tài Xác định các đặc trưng cơ lý của khoáng Diatomite. Xác định các đặc trưng về hóa học của khoáng Diatomite.
Xác định thành phần cấp phối hỗn hợp vữa trong thành phần bê tông với hàm lượng khác nhau (0%, 20%, 40%, 60%, 80%). Thí nghiệm phải được tiến hành trên bê tông đối chứng. Tìm ra tỷ lệ thay thế Diatomite hợp lý nhất đảm bảo bê tông có cường độ và tính bền cao. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu từ các tài liệu ngoài nước kèm theo đó là thực hiện các thí để kiểm tra, so sánh và đánh giá kết quả đạt được.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 1.