phần mở đầu, kết luận và kiến nghị, tài liệu tham khảo, luận văn có kết cấu gồm 03 chƣơng: Chƣơng 1: TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG XỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ. Chƣơng 2: THỰC TRẠNG NGUỒN VẬT LIỆU XÂY DỰNG VÀ KHẢ NĂNG SỬ DỤNG XỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG Ô TÔ TẠI BÀ RỊ VŨNG TÀU. Chƣơng 3: NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG XỈ THÉP K T HỢP ĐÁ MI TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG GIAO THÔNG NÔNG THÔN TẠI BÀ RỊA - VŨNG TÀU. Kết luận và kiến nghị.
Danh mục các tài liệu tham khảo và Phụ lục kèm theo. -4- CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG XỈ THÉP TRONG XÂY DỰNG ĐƢỜNG ÔTÔ 1. Tổng Quan Về Sản Xuất Thép Và Xỉ Thép ở Việt Nam 1. Tổng quan về sản xuất thép ở Việt Nam [14] Ngành công nghiệp thép Việt Nam đƣợc bắt đầu từ năm 1959 với việc xây dựng Khu gang thép Thái Nguyên.
Từ năm 1992 trở lại đây, nhiều nhà máy thép đi vào sản xuất, công nghệ luyện thép đã có nhiều cải tiến làm cho chất lƣợng và năng suất sản xuất phôi thép tang lên rõ rệt. Các nhà máy sản xuất thép của nƣớc ta hiện nay tập trung chủ yếu ở miền Bắc và miền Nam. Ở miền Bắc, các nhà máy thép tập trung ở các tỉnh Thái Nguyên, Hải Phòng, Hƣng Yên, ắc Ninh. Ở miền Nam, các nhà máy thép tập trung chủ yếu tại thành phố Hồ Chí Minh, Đồng Nai, ình ƣơng và à Rịa - Vũng Tàu.
Trong tƣơng lai, một số nhà máy luyện kim liên hợp sẽ đƣợc xây dựng ở miền Trung nhƣ nhà máy luyện kim liên hợp 4,5 triệu tấn/năm tại Hà Tĩnh và Quãng Ngãi (Hình 1. Bãi chứa xỉ thép của nhà máy thép Miền Nam, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu -5- Hình 1. Chất thải rắn “Hạt xỉ thép” sau khi đã ch n ấp Xã Tóc Tiên Huyện Tân Thành, Tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu Trong những năm gần đây, ngành thép Việt Nam có tốc độ tăng trƣởng cao, trên 18 /năm. Sản lƣợng phôi thép của nƣớc ta, theo số liệu của Hiệp hội thép Việt Nam đƣợc thể hiện trong (Hình 1.
Cụ thể: [14], [15] + Sản lƣợng thép của Việt Nam đạt 24,19 triệu tấn trong năm 2018, tăng 14,9% so với năm trƣớc, dữ liệu từ Hiệp hội Thép Việt Nam cho thấy. Con số hàng năm đƣợc lấy ra sau khi bao gồm sản lƣợng 2,02 triệu tấn của tháng 12, cao hơn 1,6% so với năm trƣớc. + Sản lƣợng cao hơn có thể đƣợc quy cho Tập đoàn thép Formosa Hà Tĩnh, đã đốt một lò cao thứ hai vào ngày 18 tháng 5 năm 2018, qua đó tăng gấp đôi công suất sản xuất thép thô của nhà máy này lên 7 triệu tấn/năm. + Tổng doanh số hàng năm đạt 21,74 triệu tấn và xuất khẩu đạt 4,75 triệu tấn, tăng 20,9% và 26,6%.
Trong tháng 12, doanh số đạt 1,81 triệu tấn và xuất khẩu là 411.741 tấn, lần lƣợt giảm 3% và tăng 1% so với cùng kỳ năm 2017. Trong bối cảnh những con số cao hơn, sản xuất thép của Việt Nam dự kiến sẽ vẫn có xu hƣớng tăng trong năm 2019, do có rất nhiều công suất mới sẽ đƣợc đƣa vào hoạt động vào cuối năm nay. Chẳng hạn nhƣ, Tập đoàn Hòa Phát dự kiến sẽ khởi công tổ hợp thép Hòa Phát Dung Quất mới vào năm -6- 2019. Tổ hợp này sẽ có bốn lò cao với công suất sản xuất tổng thể là 5 triệu tấn mỗi năm.
Trong số 6 các quốc gia thuộc khối SE N, lƣợng thép nhập khẩu của Việt Nam hiện tại đang là lớn nhất với khoảng gần 15 triệu tấn năm 2017, tăng trung bình 9,7 /năm tính từ năm 2010. Xét về tốc độ tăng trƣởng nhập khẩu, Philippines có mức tăng lớn nhất với tốc độ trung bình 15,3 /năm trong giai đoạn 2010 - 2017. Giai đoạn 2014 - 2016 khi Trung Quốc dƣ thừa sản lƣợng kỷ lục và xuất khẩu phá giá, sản lƣợng thép xuất khẩu vào Việt Nam là nhiều nhất trong khu vực ASEAN, với đỉnh điểm là khoảng 11,6 triệu tấn trong năm 2016. Tuy nhiên trong năm 2017, với việc cắt giảm công suất ở Trung Quốc, cộng thêm sự hoạt động của dự án Formosa ở Việt Nam, lƣợng thép Trung Quốc xuất sang Việt Nam đã giảm tới 30%, và chỉ còn 7,6 triệu tấn.
Trong tƣơng lai, có thể Trung Quốc sẽ đẩy mạnh xuất khẩu sang Phillipines hay Malaysia. Sản ượng thép ph i của Việt Nam từ năm 2001 - 2013 (nguồn VSA) Sản xuất phôi thép theo quy hoạch đến năm 2015 đạt 6 - 8 triệu tấn/năm; năm 2020 đạt 9 - 11 triệu tấn/năm và năm 2025 đạt 12 - 15 triệu tấn/năm. -7- Các công nghệ chính sản xuất phôi thép đƣợc thể hiện ở (Hình 1. Sơ đồ c ng nghệ sản xuất ph i thép 1.
Quy trình sản xuất thép [12], [18] Hiện nay, thép đƣợc sản xuất bằng 3 công nghệ: Công nghệ lò cao - lò chuyển thổi ôxy - đúc liên tục; Công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục; Công nghệ lò thùng. Ngoài các công nghệ chính nêu trên, có hai công nghệ mới phát triển là: hoàn nguyên nấu chảy - luyện thép lò chuyển - đúc liên tục, hoàn nguyên trực tiếp - luyện thép lò điện - đúc liên tục. Ở Việt Nam, phần lớn thép đƣợc sản xuất bằng công nghệ lò điện hồ quang - đúc liên tục (Hình 1. Sơ đồ c ng nghệ uyện thép ò điện hồ quang (EAF) -9- 2,5 kg CO 120 kg CO2 60 g SO2 0,5 kg NOx 165 kg bụi Nhiệt thải 1130 kg thép phế 14 kg hợp kim 100 kg chất trợ dung 1 tấn thép sản 15 kg than cốc (450 MJ) phẩm 3,5 kg điện cực (120 MJ) 572 kwh (55 GJ) 205 MJ oxi 165 kg xỉ 19 kg bụi lò 1,3 GJ gas 2 m3 nước thải 16 kg vảy oxit sắt 4 m3 nước 2,5 kg bùn lắng 17 kg vật liệu chịu lửa 0,8 kg dầu 3 kg chất khác Hình 1.
Nguyên nhiên iệu sử dụng và các phát thải m i trường của c ng nghệ uyện thép ò điện trung bình 1. Tổng quan về sản xuất xỉ thép [8], [17], [19] Xỉ là phế thải trong công nghiệp luyện kim, làm phế phẩm trong quá trình sản xuất kim loại từ quặng sắt hay quá trình tinh chế kim loại không nguyên chất. Trong quặng sắt thƣờng có lẫn những tạp chất sét và cát nên khi sản xuất ngƣời ta thƣờng cho vào cùng với quặng sắt một hàm lƣợng đá vôi thích hợp nhất định vào lò nung. Trong quá trình nung, giữa quặng sắt và đá vôi có phản ứng tạo thành các hợp chất silicat canxi, silicat alumin và silicat aluminate canxi magie.
Xỉ thép đƣợc nấu chảy ở nhiệt độ 14000C - 16000C. Ở nhiệt độ này các hợp chất nóng chảy hoàn toàn. Khối lƣợng riêng của các hợp chất nóng chảy này nhỏ hơn so với gang nên nổi lên trên. Ngƣời ta tháo ra ngoài và gọi là xỉ (Hình 1.7: Quá trình hình thành xỉ thép 1.
Xỉ thép và phân loại xỉ thép [12], [18] Xỉ thép là một phế liệu phát sinh trong quá trình tinh chế kim loại, đúc và hợp kim hóa kim loại. Trong quá trình này, xỉ thép đƣợc tạo ra trong hai giai đoạn. Giai đoạn đầu quặng tiếp xúc với nhiệt độ cao (nóng chảy) để tách các tạp chất, các “phế liệu này đƣợc gọi là xỉ thép. Trong giai đoạn xử lý kim loại tiếp theo (đúc, hợp kim hóa) các chất khác đƣợc thêm vào để tinh chế kim loại tan chảy và làm giàu nó, trong những quá trình đó xỉ đƣợc tạo ra một lần nữa nhƣ là một sản phẩm phụ.
- 11 - Các loại xỉ thép đƣợc tạo ra phụ thuộc vào phƣơng pháp làm mát khối kim loại tan chảy, phụ thuộc vào kim loại đƣợc sản xuất (xỉ kim loại không màu và kim loại màu) và quy trình sản xuất thép. Theo phƣơng pháp làm mát xỉ thép đƣợc chia ra làm 3 loại: + Xỉ tinh thể: có xenlulo hoặc cấu trúc rỗng (kết quả của bong bóng khí đƣợc tạo ra trong khối nóng chảy) và thƣờng đƣợc coi là thuộc nhóm cốt liệu với trọng lƣợng bình thƣờng. + Xỉ dạng hạt: trong sản xuất thì xỉ hạt có kích cỡ bằng hạt cát đƣợc tạo ra. Do cấu tạo của nó, vật liệu này có tính chất ổn định với nƣớc và sự có mặt của chất hoạt hóa thích hợp bên trong (chẳng hạn nhƣ canxi hiđrôxít) nó sẽ ứng xử một cách tƣơng tự nhƣ xi măng Portland.
+ Xỉ trƣơng nở hoặc xỉ sủi bọt: thì rỗng hơn và có khối lƣợng thể tích nhỏ hơn so với xỉ làm mát bằng không khí. Dựa vào kim loại đƣợc chế tạo, xỉ đƣợc chia thành hai nhóm cơ bản: xỉ kim loại không màu (từ việc sản xuất nhôm, hợp kim sắt - crôm và hợp kim sắt - mangan) và xỉ kim loại màu (từ việc sản xuất và đúc sắt, thép). Dựa vào quy trình sản xuất thép: quy trình trong lò thổi (xỉ OF), lò điện hồ quang (EAF) và lò Martin (EAF (L)). Tổng Quan Về Tình Hình Sử ụng Xỉ Thép Trong Xây ựng Đƣờng Ôtô 1.
Tổng quan về tình hình sử dụng xỉ thép trên Thế giới [11], [8], [17] Ngay từ năm 1589, ngƣời Đức đã làm ra quả pháo đúc từ sắt xỉ. Và nhiều bằng chứng cho thấy xỉ thép đã đƣợc sử dụng rất nhiều trong các công trình tại Châu Âu ngay từ thế kỷ 18. Lịch sử dùng xỉ thép trong xây dựng đƣờng bộ đƣợc bắt đầu vào thời kỳ đế chế La Mã, xỉ thép đƣợc sử dụng nhƣ vật liệu cơ bản của xây dựng. Con đƣờng làm từ xỉ thép đầu tiên đƣợc xây dựng tại nh vào năm 1813 đến năm 1880 xỉ đƣợc sử dụng để trải đƣờng tại khắp Châu Âu và Hoa Kỳ.
Xỉ thép xuất hiện tại Hoa Kỳ cùng với quá trình di cƣ lên Châu Mỹ. Ngƣời ta biết đến - 12 - xỉ với một loạt những ứng dụng tuyệt vời song trƣớc thế kỷ XX, tại Mỹ nó chỉ đƣợc sử dụng để làm móng đƣờng sắt. [4] Sản xuất tăng lên, yêu cầu về những ứng dụng mới của xỉ thép đƣợc đặt ra và ứng dụng ngay lúc đó chính là việc xây dựng những con đƣờng quân sự trong thế chiến 1. Năm 1918, Hiệp hội Xỉ quốc gia Mỹ đƣợc thành lập.
Hội có nhiệm vụ quản lý và sử dụng xỉ nhƣ một tài nguyên quốc gia. Hiện nay tại Châu Âu, Hoa Kỳ, Nhật Bản và nhiều nƣớc tiên tiến trên thế giới, xỉ thép không đƣợc xem là chất thải nếu đã qua xử lý, tái chế, đồng thời quy định bắt buộc các công ty luyện thép phải tái chế xit thép, hạn chế chôn lấp.