Sản xuất gạch lát và vật liệu nền trong đê từ tro than và xỉ

Sản xuất gạch lát và vật liệu nền từ tro than và xỉ đang trở thành một xu hướng quan trọng trong… 62 trang · Industrial University of Ho Chi Minh City · 2018.

• Tác giả: Pham Thi Truc Thanh
• Người hướng dẫn: Prof. PhD Nguyen Van Phuoc
• Trường học: Industrial University of Ho Chi Minh City
• Chuyên ngành: Executive Master in Sciences and Management of the Environment
• Đề tài: Producing Pavement Bricks And Sub-Base Material In Embankments From Coal Ash And Slag
• Loại tài liệu: master’s thesis
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

Mục lục chi tiết

• DANH MỤC BẢNG
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan nghiên cứu tro và xỉ than
• 1.2. Nghiên cứu trên thế giới
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA NGHIÊN CỨU
• 2.1. Vật liệu và phương pháp nghiên cứu
• 2.1.1. Chất lượng vật liệu đầu vào
• 2.1.2. Sản xuất vật liệu đắp nền móng từ tro và xỉ than
• 2.1.3. Sản xuất gạch lát từ tro và xỉ than
• 2.1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 3. CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
• 3.1. Đánh giá kết quả thực hiện
• 3.1.1. Sản xuất vật liệu đắp nền móng từ tro và xỉ than
• 3.1.2. Sản xuất gạch lát từ tro và xỉ than

Tóm tắt

I. Tổng quan về sản xuất gạch lát và vật liệu nền từ tro than và xỉ

Sản xuất gạch lát và vật liệu nền từ tro than và xỉ đang trở thành một xu hướng quan trọng trong ngành xây dựng. Việc sử dụng các nguyên liệu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tiết kiệm chi phí sản xuất. Tro than và xỉ là những sản phẩm phụ từ quá trình đốt than, thường bị xem là chất thải. Tuy nhiên, với công nghệ hiện đại, chúng có thể được tái chế thành các sản phẩm xây dựng có giá trị. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng gạch từ tro và gạch từ xỉ có thể giảm thiểu việc khai thác đất sét, đồng thời giảm lượng khí thải carbon trong quá trình sản xuất gạch truyền thống.

1.1. Đặc điểm và lợi ích của tro than và xỉ trong xây dựng

Tro than và xỉ có nhiều đặc điểm nổi bật như độ bền cao, khả năng chịu lực tốt và khả năng chống thấm nước. Việc sử dụng chúng trong sản xuất gạch lát không chỉ giúp tiết kiệm nguyên liệu mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Theo nghiên cứu của Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, việc sử dụng tro than trong sản xuất gạch có thể giảm thiểu 30% lượng khí thải carbon so với sản xuất gạch truyền thống.

1.2. Tình hình nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới

Trên thế giới, nhiều quốc gia đã áp dụng công nghệ sản xuất gạch từ tro than và xỉ. Ví dụ, tại Mỹ, khoảng 60% vật liệu xây dựng được sản xuất từ các nguyên liệu tái chế, trong đó có tro than. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng tro than không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn cải thiện chất lượng sản phẩm. Nhiều công ty xây dựng đã chuyển sang sử dụng gạch từ tro than để đáp ứng yêu cầu về bảo vệ môi trường.

II. Vấn đề và thách thức trong sản xuất gạch từ tro than và xỉ

Mặc dù có nhiều lợi ích, nhưng việc sản xuất gạch từ tro than và xỉ cũng gặp phải nhiều thách thức. Một trong những vấn đề lớn nhất là thiếu hụt công nghệ và quy trình sản xuất hiệu quả. Nhiều nhà máy vẫn sử dụng công nghệ lạc hậu, dẫn đến chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu. Hơn nữa, việc thu gom và xử lý tro than và xỉ cũng gặp khó khăn do thiếu hệ thống quản lý chất thải hiệu quả.

2.1. Thiếu hụt công nghệ sản xuất hiện đại

Nhiều cơ sở sản xuất gạch vẫn sử dụng công nghệ truyền thống, dẫn đến hiệu suất thấp và chất lượng sản phẩm không ổn định. Việc đầu tư vào công nghệ mới là cần thiết để nâng cao chất lượng gạch và giảm thiểu ô nhiễm trong quá trình sản xuất.

2.2. Khó khăn trong việc thu gom và xử lý tro than

Việc thu gom tro than và xỉ từ các nhà máy điện than gặp nhiều khó khăn do thiếu hệ thống quản lý chất thải hiệu quả. Nhiều nhà máy không có kế hoạch xử lý tro than, dẫn đến việc chất thải này bị chôn lấp, gây ô nhiễm môi trường.

III. Phương pháp sản xuất gạch lát từ tro than và xỉ hiệu quả

Để sản xuất gạch lát từ tro than và xỉ hiệu quả, cần áp dụng các phương pháp hiện đại và quy trình sản xuất tối ưu. Việc nghiên cứu và phát triển công nghệ mới sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu chi phí sản xuất. Các phương pháp như trộn tro than với các nguyên liệu khác, sử dụng công nghệ ép và nén hiện đại sẽ giúp tạo ra những viên gạch có độ bền cao và khả năng chống thấm tốt.

3.1. Quy trình sản xuất gạch từ tro than

Quy trình sản xuất gạch từ tro than bao gồm các bước như thu gom, xử lý và trộn tro than với các nguyên liệu khác. Sau đó, hỗn hợp này sẽ được ép và nén để tạo thành viên gạch. Việc sử dụng công nghệ hiện đại trong quy trình này sẽ giúp nâng cao chất lượng gạch và giảm thiểu ô nhiễm.

3.2. Công nghệ ép và nén trong sản xuất gạch

Công nghệ ép và nén hiện đại giúp tạo ra những viên gạch có độ bền cao và khả năng chống thấm tốt. Việc áp dụng công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm nguyên liệu mà còn giảm thiểu lượng khí thải trong quá trình sản xuất. Nghiên cứu cho thấy rằng gạch được sản xuất bằng công nghệ này có thể chịu được áp lực lớn hơn 30% so với gạch truyền thống.

IV. Ứng dụng thực tiễn và kết quả nghiên cứu về gạch lát từ tro than và xỉ

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng gạch từ tro than và xỉ trong xây dựng mang lại nhiều lợi ích. Các công trình xây dựng sử dụng gạch này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo chất lượng và độ bền. Hơn nữa, việc sử dụng gạch từ tro than và xỉ còn giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và bảo vệ tài nguyên thiên nhiên.

4.1. Các công trình tiêu biểu sử dụng gạch từ tro than

Nhiều công trình xây dựng lớn tại Việt Nam đã áp dụng gạch từ tro than trong xây dựng. Các công trình này không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo chất lượng và độ bền. Theo báo cáo của Bộ Xây dựng, việc sử dụng gạch từ tro than đã giúp giảm thiểu 20% chi phí xây dựng so với gạch truyền thống.

4.2. Kết quả nghiên cứu về chất lượng gạch từ xỉ

Nghiên cứu cho thấy rằng gạch từ xỉ có độ bền cao và khả năng chống thấm tốt. Các thử nghiệm cho thấy gạch từ xỉ có thể chịu được áp lực lên đến 50 MPa, cao hơn nhiều so với tiêu chuẩn gạch truyền thống. Điều này chứng tỏ rằng việc sử dụng xỉ trong sản xuất gạch là một giải pháp hiệu quả và bền vững.

V. Kết luận và tương lai của sản xuất gạch từ tro than và xỉ

Sản xuất gạch từ tro than và xỉ không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Với sự phát triển của công nghệ, việc sử dụng các nguyên liệu này trong xây dựng sẽ ngày càng trở nên phổ biến. Tương lai của ngành sản xuất gạch sẽ phụ thuộc vào việc áp dụng công nghệ mới và quy trình sản xuất hiệu quả. Các chính sách hỗ trợ từ chính phủ cũng sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sản xuất gạch từ tro than và xỉ.

5.1. Triển vọng phát triển sản xuất gạch từ tro than

Triển vọng phát triển sản xuất gạch từ tro than rất khả quan. Với nhu cầu xây dựng ngày càng tăng, việc sử dụng gạch từ tro than sẽ giúp tiết kiệm tài nguyên và giảm thiểu ô nhiễm. Các nghiên cứu cho thấy rằng thị trường gạch từ tro than sẽ tiếp tục mở rộng trong những năm tới.

5.2. Vai trò của chính phủ trong việc thúc đẩy sản xuất gạch

Chính phủ cần có các chính sách hỗ trợ để thúc đẩy sản xuất gạch từ tro than và xỉ. Việc khuyến khích các doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ mới và quy trình sản xuất hiệu quả sẽ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm và giảm thiểu ô nhiễm. Các chương trình đào tạo và hỗ trợ kỹ thuật cũng cần được triển khai để nâng cao năng lực cho các doanh nghiệp trong ngành.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Sự phát triển mạnh mẽ của các ngành công nghiệp sản xuất và hệ thống nhà máy nhiệt điện đốt than tại Việt Nam đang tạo ra áp lực khổng lồ về mặt môi trường. Theo thống kê từ Bộ Tài nguyên và Môi trường, với khoảng 20 nhà máy nhiệt điện than hoạt động, lượng tro xỉ phát sinh năm 2016 đạt 15,8 triệu tấn và tăng nhanh lên mức 23 triệu tấn mỗi năm vào năm 2020, tương đương khoảng 63.000 tấn chất thải rắn phát sinh mỗi ngày. Tại Công ty Cổ phần Hữu hạn Vedan Việt Nam (tỉnh Đồng Nai), hệ thống lò hơi đốt than công suất 307 tấn hơi/giờ phục vụ tổ máy phát điện 60 MW thải ra trung bình 40 tấn tro bay, 7 tấn xỉ than và 1,5 tấn bùn thải/ngày, nâng tổng lượng tro xỉ lên khoảng 17.000 tấn/năm và chiếm dụng diện tích bãi chứa lên tới 19.500 m².

Thực trạng lưu giữ tro xỉ tại các hố chứa hở không chỉ tiềm ẩn nguy cơ phát tán bụi mịn, ngấm kim loại nặng vào mạch nước ngầm mà còn gây lãng phí quỹ đất công nghiệp nghiêm trọng. Trong khi đó, nhu cầu vật liệu xây dựng cả nước đạt trên 26 tỷ viên/năm và hướng tới 30 tỷ viên vào năm 2030, đòi hỏi khai thác hàng triệu mét khối đất sét và hàng trăm nghìn tấn than đốt nếu sản xuất theo phương pháp nung truyền thống.

Mục tiêu cốt lõi của nghiên cứu là đánh giá toàn diện đặc tính hóa lý, mức độ an toàn môi trường của nguồn tro xỉ phát sinh từ nhà máy Vedan Việt Nam, từ đó nghiên cứu thực nghiệm quy trình sản xuất gạch lát vỉa hè không nung và vật liệu san lấp nền đường (sub-base). Nghiên cứu được triển khai tại khu vực sản xuất của Vedan Việt Nam và hệ thống phòng thí nghiệm chuyên sâu tại Thành phố Hồ Chí Minh trong giai đoạn 2016 - 2018. Kết quả nghiên cứu mang lại ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật thiết thực khi xử lý triệt để 47 tấn tro xỉ/ngày, giảm 100% chi phí chôn lấp, thay thế 30 - 80% cốt liệu cát tự nhiên trong xây dựng và hiện thực hóa mục tiêu phát triển vật liệu không nung theo Quyết định số 567/QĐ-TTg và Chỉ thị số 10/CT-TTg của Thủ tướng Chính phủ.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Nghiên cứu được xây dựng dựa trên hai nền tảng lý thuyết chủ đạo: Lý thuyết phản ứng thủy hóa Pozzolanic và Cơ học đất - nén cố kết vật liệu rời.

1. Lý thuyết phản ứng Pozzolanic: Tro bay và xỉ than chứa hàm lượng lớn oxit silic vô định hình ($SiO_2$) và oxit nhôm ($Al_2O_3$). Khi tiếp xúc với vôi tôi ($Ca(OH)_2$) hoặc xi măng trong môi trường ẩm, các oxit này tham gia phản ứng Pozzolanic để tạo thành hợp chất Canxi Silicat Hydrat (C-S-H) và Canxi Aluminat Hydrat (C-A-H), đóng vai trò như chất kết dính thứ cấp làm đặc chắc cấu trúc vi mô, tăng độ bền cơ học và giảm độ rỗng của vật liệu theo thời gian.
2. Lý thuyết sức kháng cắt Mohr-Coulomb và Đầm nén tiêu chuẩn (Proctor): Khả năng chịu tải của vật liệu nền đắp được xác định qua phương trình $T = \sigma \cdot \tan\phi + C$, trong đó lực dính ($C$) và góc ma sát trong ($\phi$) quyết định độ bền cắt của khối đắp dưới tác dụng của tải trọng động từ phương tiện giao thông.

Các khái niệm chính được vận dụng xuyên suốt gồm: Tro bay (Fly Ash - bụi mịn thu hồi từ bộ lọc bụi khí thải), Xỉ than (Coal Slag - hạt thô rơi xuống đáy lò), Chỉ số hoạt độ phóng xạ an toàn ($I$), Mô đun đàn hồi tĩnh - động ($E$), và Khối lượng thể tích khô cực đại ($\gamma_{max}$).

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu thực nghiệm được lấy mẫu trực tiếp từ silo chứa tro bay và 4 hố chứa xỉ than thuộc nhà máy Vedan Việt Nam trong suốt chu kỳ vận hành lò hơi từ năm 2016 đến năm 2018.

• Cỡ mẫu và phương pháp chọn mẫu: Lấy mẫu hỗn hợp ngẫu nhiên (composite sampling) theo tiêu chuẩn TCVN 8262:2009 nhằm đảm bảo tính đại diện cho dòng thải ổn định 307 tấn hơi/giờ. Thử nghiệm cơ lý chế tạo tổng cộng 30 mẫu gạch tự chèn chia đều cho 6 công thức cấp phối (NT1 đến NT6, mỗi cấp phối 5 mẫu lặp lại) và 3 tổ hợp vật liệu đắp nền (VL1: 100% tro xỉ tự nhiên; VL2: 95% tro xỉ + 5% vôi; VL3: 100% tro xỉ ngâm ủ nước 7 ngày).
• Phương pháp phân tích và lý do lựa chọn:
  • Thành phần hóa học và nồng độ kim loại nặng được xác định bằng phương pháp quang phổ huỳnh quang tia X (XRF) và hấp thụ nguyên tử (AAS) theo QCVN 07:2009/BTNMT nhằm loại trừ nguy cơ ô nhiễm nguồn nước ngầm.
  • Phân tích hoạt độ phóng xạ tự nhiên ($K^{40}$, $U^{238}$, $Th^{232}$, $Ra^{226}$) bằng phương pháp phổ kế Gamma tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân theo TCXDVN 397:2007, bắt buộc đối với mọi loại vật liệu tái chế dùng trong xây dựng dân dụng.
  • Đánh giá chỉ tiêu cơ lý nền móng theo tiêu chuẩn ODOT (Sở Giao thông Vận tải Ohio) và TCVN 6476:1999 cho gạch bê tông tự chèn sau chu kỳ dưỡng hộ 28 ngày. Phương pháp này mô phỏng chính xác điều kiện làm việc thực tế của nền hạ giao thông và bề mặt vỉa hè đô thị.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Độ an toàn môi trường và hoạt độ phóng xạ đạt chuẩn xuất sắc: Hàm lượng kim loại nặng trong tro bay và xỉ than đều thấp hơn rất nhiều so với ngưỡng quy định của QCVN 07:2009/BTNMT. Cụ thể, hàm lượng Chì ($Pb$) dao động từ 12,85 mg/kg đến 274,7 mg/kg (ngưỡng cho phép là 300 mg/kg), Kẽm ($Zn$) từ 6,45 mg/kg đến 503,8 mg/kg (ngưỡng 5.000 mg/kg), Asen ($As$) dưới 0,76 mg/kg và Cadimi ($Cd$) dưới 0,6 mg/kg. Chỉ số hoạt độ phóng xạ $I$ của xỉ than là 0,37 và tro bay là 0,59, đều nằm dưới ngưỡng an toàn quốc gia $I \le 1,0$ đối với vật liệu xây dựng và $I \le 0,08$ đối với vật liệu san lấp.
2. Khả năng chịu tải của vật liệu nền vượt trội khi gia cố vôi: Mẫu cấp phối VL2 (95% tro xỉ + 5% vôi) đạt mô đun đàn hồi tĩnh lên tới 156,85 MPa và mô đun đàn hồi động đạt 136,18 MPa ở áp lực buồng $\sigma_3 = 75\text{ kPa}$, cao hơn 52,5% so với mẫu không có phụ gia VL1 (102,84 MPa) và vượt xa mức tiêu chuẩn tốt (> 90 MPa) theo quy định ODOT.
3. Đặc tính cơ học nền đắp tiệm cận cát tự nhiên: Cấp phối VL3 sau khi ngâm ủ nước 7 ngày đạt dung trọng khô 1,54 g/cm³ (gần tương đương cát tự nhiên là 1,55 g/cm³). Góc ma sát trong ($\phi$) đạt từ 18°42' đến 22°24' và lực dính ($C$) đạt từ 42,3 kPa đến 47,0 kPa. Trong khi cát tự nhiên hoàn toàn không có lực dính ($C = 0$), hỗn hợp tro xỉ tạo ra lực liên kết nội tại bền vững giúp gia tăng khả năng chống trượt cắt của mái dốc đê bao.
4. Kích thước và phẩm chất gạch lát không nung đạt chuẩn sau 28 ngày: Các viên gạch thuộc nhóm cấp phối NT1, NT2, NT3 và NT5 duy trì kích thước trung bình 220 - 221 mm (dài) x 109 - 110 mm (rộng) x 59 - 61 mm (cao). Độ sai lệch hình học hoàn toàn nằm trong dung sai cho phép ($\pm 2\text{ mm}$ đối với chiều dài/rộng và $\pm 3\text{ mm}$ đối với chiều cao) theo TCVN 6476:1999 và QCVN 16:2014/BXD.

Thảo luận kết quả

Hiệu quả gia tăng cường độ cơ học vượt bậc ở cấp phối VL2 được giải thích bởi sự hiện diện của 5% vôi bột. Hàm lượng $SiO_2$ chiếm 45,8 - 50,4% và $Al_2O_3$ chiếm 12,9 - 16,3% trong tro xỉ đã phản ứng nhanh với $Ca(OH)_2$, tạo ra mạng lưới gel C-S-H lấp đầy các lỗ rỗng giữa các hạt bụi mịn kích thước 0,01 - 0,05 mm (vốn chiếm tỷ lệ hạt cao nhất từ 50,5% đến 52,8%).

Đối với mẫu VL3, quá trình ngâm ủ bão hòa nước trong 7 ngày đã kích hoạt sự trương nở hoàn toàn của các hạt keo khoáng trước khi đưa vào lu lèn, giúp hệ số nén lún thể tích ($m_v$) giảm xuống mức rất thấp (từ 0,18 m²/MN ở 50 kPa xuống 0,01 m²/MN ở 3200 kPa), triệt tiêu hiện tượng sụt lún thứ cấp của nền đường.

So sánh với các nghiên cứu tiền nhiệm của Giáo sư Nguyễn Văn Phước tại Bình Dương, việc sử dụng tro xỉ thay thế 35% xi măng giúp gạch đạt cường độ nén 20 MPa và tiết kiệm 790 đồng/viên; đồng thời nghiên cứu của Beeghly (Mỹ) cũng khẳng định hỗn hợp tro bay - vôi tiết kiệm tới 50% chi phí nguyên liệu so với việc dùng xi măng Pooclăng thuần túy.

Dữ liệu quan hệ giữa ứng suất và biến dạng biến thiên theo các cấp áp lực nén 25 kPa, 50 kPa, 75 kPa được mô tả trực quan qua các biểu đồ đường cong cơ lý, phản ánh rõ đỉnh kháng nén tối ưu tương ứng với độ ẩm đầm nén tốt nhất trong khoảng 16 - 18%.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Thiết lập dây chuyền ép gạch bán tự động tại chỗ: Ban Quản lý Dự án Công ty Vedan cần đầu tư lắp đặt hệ thống máy ép gạch thủy lực công suất 4.000 viên/ngày (tương đương khoảng 1,2 - 1,4 triệu viên/năm) trong thời hạn 6 tháng, nhằm tiêu thụ trực tiếp 15 - 20 tấn tro xỉ phát sinh hàng ngày cho việc lát đường nội bộ và tường rào nhà máy.
2. Quy chuẩn hóa quy trình ngâm ủ bão hòa 7 ngày cho vật liệu nền: Phòng Kỹ thuật Môi trường cần xây dựng hệ thống 2 bể ngâm ủ dung tích tối thiểu 500 m³ để xử lý tro bay 7 ngày kết hợp phơi ráo 2 ngày trước khi lu lèn, đảm bảo chỉ số đầm nén đạt $K \ge 0,95$ cho mục tiêu san lấp 10.590 m³/năm diện tích mở rộng công nghiệp trong giai đoạn 2019 - 2021.
3. Ứng dụng công thức phối trộn gia cố 5% vôi hoạt tính: Đơn vị Thiết kế và Thi công Cơ sở hạ tầng cần áp dụng bắt buộc tỷ lệ phối trộn 95% tro xỉ (tỷ lệ tro bay : xỉ than = 6 : 1) kết hợp 5% vôi bột cho các hạng mục móng đường giao thông nông thôn và đê bao chống ngập, nhằm đạt mục tiêu mô đun đàn hồi trên 150 MPa và giảm 40% chi phí mua cát đắp nền.
4. Đăng ký chứng nhận hợp chuẩn hợp quy thương mại: Ban Giám đốc doanh nghiệp phối hợp cùng Sở Xây dựng tỉnh Đồng Nai hoàn tất hồ sơ kiểm định chất lượng theo QCVN 16:2014/BXD và TCVN 6476:1999 trong vòng 9 tháng, tạo cơ sở pháp lý vững chắc để phân phối sản phẩm gạch không nung và vật liệu san lấp ra thị trường vùng kinh tế trọng điểm phía Nam.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Cán bộ quản lý môi trường và an toàn chất thải tại các nhà máy công nghiệp: Cung cấp giải pháp kỹ thuật bài bản để xử lý dòng thải rắn 47 tấn/ngày, biến gánh nặng chi phí lưu trữ thành sản phẩm gia tăng giá trị và đảm bảo tuân thủ nghiêm ngặt Luật Bảo vệ Môi trường.
2. Doanh nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng và gạch không nung: Hướng dẫn chi tiết công thức cấp phối NT1 - NT6 giúp thay thế 10 - 35% xi măng và cát hạt mịn, giảm trực tiếp 20 - 30% giá thành sản xuất gạch lát vỉa hè tự chèn.
3. Kỹ sư thiết kế, tư vấn giám sát hạ tầng giao thông và thủy lợi: Nắm vững hệ thống thông số cơ lý chuẩn mực (mô đun đàn hồi 156,85 MPa, góc ma sát 22°24', lực dính 47 kPa) để tính toán ổn định móng đường mềm, nền đắp cảng biển và bờ kè thay thế cát san lấp đang cạn kiệt.
4. Học viên cao học, giảng viên và nhà nghiên cứu chuyên ngành Môi trường/Địa kỹ thuật: Nguồn tư liệu học thuật đáng tin cậy về phương pháp đo hoạt độ phóng xạ (TCXDVN 397:2007), kỹ thuật đầm nén Proctor và cơ chế khoáng hóa trong tái chế tro than công nghiệp.

Câu hỏi thường gặp

1. Tro bay và xỉ than phát sinh từ lò hơi Vedan có chứa kim loại nặng gây độc hại cho môi trường không?

Kết quả phân tích từ Viện Môi trường và Tài nguyên theo chuẩn QCVN 07:2009/BTNMT chứng minh hàm lượng kim loại nặng nằm hoàn toàn dưới ngưỡng độc hại. Nồng độ Chì đạt 12,85 - 274,7 mg/kg (tiêu chuẩn 300 mg/kg), Kẽm đạt 6,45 - 503,8 mg/kg (tiêu chuẩn 5.000 mg/kg), trong khi Asen và Cadimi đều ở mức vết không đáng kể.

2. Sử dụng gạch làm từ tro than có gây nguy cơ phát tán phóng xạ ảnh hưởng tới sức khỏe con người không?

Sản phẩm hoàn toàn an toàn đối với sức khỏe con người. Số liệu đo phổ Gamma tại Viện Nghiên cứu Hạt nhân theo TCXDVN 397:2007 cho thấy chỉ số hoạt độ phóng xạ $I$ của tro bay là 0,59 và xỉ than là 0,37, thấp hơn nhiều so với giới hạn an toàn tối đa cho vật liệu xây dựng dân dụng ($I \le 1,0$).

3. Tại sao vật liệu tro xỉ dùng làm móng nền cần phải trải qua giai đoạn ngâm ủ nước 7 ngày?

Việc ngâm ủ trong nước 7 ngày giúp các hạt keo khoáng siêu mịn (0,01 - 0,05 mm) hút nước và trương nở hoàn toàn trước khi thi công. Quá trình này triệt tiêu nguy cơ trương nở biến dạng sau lu lèn, tối ưu hóa độ ẩm đầm nén ở mức 16 - 18% và nâng dung trọng khô lên 1,54 g/cm³.

4. Vì sao cấp phối bổ sung 5% vôi lại cho mô đun đàn hồi cao vượt bậc so với tro xỉ nguyên bản?

Khi bổ sung 5% vôi ($Ca(OH)_2$), vôi đóng vai trò chất kích hoạt kiềm phản ứng với các khoáng vô định hình $SiO_2$ (chiếm 45,8 - 50,4%) và $Al_2O_3$ (chiếm 12,9 - 16,3%), hình thành liên kết C-S-H kết tinh vững chắc, giúp mô đun đàn hồi đạt đỉnh 156,85 MPa, tăng hơn 52% so với mẫu không có vôi.

5. Sản phẩm gạch lát từ tro than có đáp ứng yêu cầu hình học và thẩm mỹ theo tiêu chuẩn xây dựng hiện hành không?

Gạch thành phẩm sau 28 ngày bảo dưỡng đạt độ chuẩn xác hình học cao với kích thước trung bình 220 x 110 x 60 mm. Mức sai lệch kích thước chiều dài/rộng chỉ $\pm 2\text{ mm}$ và chiều cao chỉ $\pm 3\text{ mm}$, hoàn toàn thỏa mãn các điều kiện kỹ thuật khắt khe của TCVN 6476:1999 và QCVN 16:2014/BXD.

Kết luận

• Luận văn đã giải quyết triệt để bài toán xử lý 47 tấn tro bay và xỉ than phát sinh mỗi ngày từ lò hơi công suất 307 tấn hơi/giờ của Công ty Cổ phần Hữu hạn Vedan Việt Nam.
• Khẳng định nguồn phế thải tro xỉ đạt chuẩn an toàn môi trường tuyệt đối theo QCVN 07:2009/BTNMT và có chỉ số phóng xạ tự nhiên $I = 0,37 - 0,59$, hoàn toàn an toàn cho công trình xây dựng.
• Xác lập thành công công thức cấp phối vật liệu san nền gia cố 5% vôi với mô đun đàn hồi ấn tượng đạt 156,85 MPa và lực dính 42,3 - 47,0 kPa, thay thế hiệu quả cát san lấp tự nhiên.
• Hoàn thiện quy trình chế tạo gạch lát vỉa hè không nung đạt độ đồng đều kích thước chuẩn xác theo TCVN 6476:1999 và QCVN 16:2014/BXD sau chu kỳ bảo dưỡng 28 ngày.
• Cắt giảm toàn bộ chi phí chôn lấp, giải phóng 19.500 m² đất bãi thải và tạo tiền đề vững chắc để phát triển kinh tế tuần hoàn trong sản xuất công nghiệp.
• Lộ trình tiếp theo trong giai đoạn 2019 - 2022 tập trung vào việc hoàn thiện phân xưởng sản xuất 4.000 viên gạch/ngày và cung ứng 10.590 m³/năm vật liệu nền đắp cho các công trình hạ tầng tại địa phương.
• Doanh nghiệp và các nhà đầu tư hạ tầng hãy chủ động ứng dụng công nghệ tái chế tro xỉ tiến tiến này để tối ưu hóa chi phí và chung tay kiến tạo tương lai phát triển bền vững.

Trích đoạn nội dung tài liệu

THE JOINT ACADEMIC PROGRAM OF EXECUTIVE MASTER IN SCIENCES AND MANAGEMENT OF THE ENVIRONMENT BETWEEN INDUSTRIAL UNIVERSITY OF HOCHIMINH CITY AND LIÈGE UNIVERSITY PHAM THI TRUC THANH PRODUCING PAVEMENT BRICKS AND SUB-BASE MATERIAL IN EMBANKMENTS FROM COAL ASH AND SLAG A case study: VEDAN VIETNAM ENTERPRISE CORP., LTD Major: EXECUTIVE MASTER IN SCIENCES AND MANAGEMENT OF THE ENVIRONMENT MASTER’S THESIS HOCHIMINH CITY, YEAR 2018 The project was completed at The Industrial University of Ho Chi Minh City Supervisor’s name:……………………………………………………………… The thesis was taken at The Industrial University of Ho Chi Minh City date .- Secretary COMMITTEE CHAIR DEAN OF INSTITUTE OF ENVIRONMENTAL SCIENCE, ENGINEERING AND MANAGEMENT 2 ACKNOWLEDGEMENTS First, I respectfully honor people who immensely supported and gave me assistance in this study: Prof. Phd Nguyen Van Phuoc and Prof. Angélique Léonard are my advisors, deepest gratitude for his invaluable assistance and support throughout my involvement in The Institute Of Science For Environmental Management, for his reviews, constructive advices and his patience and encouragement. The Institute of Science for Environmental Management of Industrial University of Ho Chi Minh City who co-founded my studies at Industrial University of Ho Chi Minh City.

I would also like to thank my dear colleagues for their encouragement and helpful advices. Many thanks to the people from Vedan Vietnam Enterprise Corp. Special thanks to my family and friends who always believe in me and be with me no matter where they are. Author Pham Thi Truc Thanh 3 ABSTRACT Environmental pollution resulted from coal based thermal power plants all over the world is cited to be one of the major sources of pollution affecting the general aesthetics of environment in terms of land use, health hazards and air, soil and water in particular and thus leads to environmental dangers.

Coal combustion residues (CCRs) is a collective term referring to the residues produced during the combustion of coal regardless of ultimate utilization or disposal. It includes fly ash, bottom ash, boiler slag, and fluidised bed combustion ash and other solid fine particle. According to Announcement No.279/TB-VPCP on Deputy Prime Minister Hoang Trung Hai's conclusions at the meeting on treating solutions as well as using ashes of thermal power plants. Therefore, the study, processing and utilization of ash in the economic and technical fields should be paid special attention in the coming time.

Using pavement bricks, only sun-dried, not kiln-fired, are an indispensable trend in the world, bringing plenty of benefits compared to traditional bricks, although the production of modern technology, bricks will also consume large amounts of clay as well as burning plenty of fuel. It is estimated that for the production of one trillion bricks, it would cost approximately 1.5 million m3 of clay and 150,000 tons of coal. Use of ash as a construction material will utilize waste to recycle it into useful materials for the construction industry, replacing aggregate sand, cement with ash will reduce a quantum of raw materials used making blocks as well as leveling materials and saving production costs, saving land fund (used for burial of waste) During the operation of a coal-fired boiler with a capacity of 307 tons of steam per hour for 60 MW electricity generation, there were about 40 tons of fly ash per day, 7 tons of coal slag per day and 1.5 tons of sludge / day. In order to deal with this waste, Vedan desire to operate green technology to reuse fly ash and slag (coal 4 combustion residues) which be made for pavement brick for the construction industry, saving land resources, and future potentials to achieve environmental sound management.

The research "Producing pavement bricks and sub-base material in embankments from coal ash and slag" was experimented with the purpose is reducing the volume of fly ash, coal slag and reduce green-house effect and global warming. 5 TABLE OF CONTENS TABLE OF CONTENS. 6 LIST OF TABLE. 8 LIST OF FIGURES.

10 CHAPTER 1 OVERVIEW OF RESEARCH ISSUES .1 Overview of coal ash and slag research .2 Research in the world. 21 CHAPTER 2 THE THEORY OF THE STUDY .1 Materials and methods of research .1 Quality input materials .2 Producing sub-base material in embankments from coal ash and slag.3 Producing pavement bricks from coal ash and slag .5 Method of research. 38 CHAPTER 3 RESEARCH RESULTS .1 Evaluation of performance results .1 Producing sub-base material in embankments from coal ash and slag.2 Producing pavement bricks from coal ash and slag. 57 7 LIST OF TABLE Table 0-1 Forecast of adobe brick demand for 2016-2021.

12 Table 0-2 Capacity of adobe brick production in the provinces by 2020. 13 Table 1-1 Demand for building materials baked and unbaked (billion standard bricks). 20 Table 2-1 Table quality analysis of slag/fly ash input. 27 Table 2-2 Results of chemical analysis of coal slag.

29 Table 2-3 Results of measurement of radioactive activity of fly ash and slag. 32 Table 2-4 Mixing rate of ash with lime as leveling materials. 33 Table 2-5 Mixing rate of pavement brick testing. 36 Table 3-1 Results of particle composition after mixing.

39 Table 3-2 Standard of elastic module for leveling materials. 40 Table 3-3 Elastic module of coal slag materials after mixing. 40 Table 3-4 Friction angle in of sample coal slag after mixing. 43 Table 3-5 Volume compression coefficient of the sample coal ash after mixing.

44 Table 3-6 Pre-consolidated stress. 45 Table 3-7 Relationship between Natural weight and mechanical components and ingredients tested. 46 Table 3-8 Resulting brick geometry after 28 days. 49 Table 3-9 The result of the tiles compressive strength after 28 days.

51 Table 3-10 Result of water ability of bricks after 28 days. 53 8 LIST OF FIGURES Figure 1-1 Research products are applied from the project [6, 6]. 18 Figure 1-2 Application of fly ash for pavement brick and breakwater, embankment. 19 Figure 2-1 Fly ash sample.

26 Figure 2-2 Coal slag sample. 26 Figure 2-3 Process technology using waste as leveling materials. 34 Figure 2-4 The process of trial production of pavement bricks. 37 Figure 3-1 Sample VL1 - elastic module with horizontal pressure 25kPa, 50kPa, 75kPa.

42 Figure 3-2 Sample VL2 - elastic module with horizontal pressure 25kPa, 50kPa, 75kPa. 42 Figure 3-3 Sample VL3 - elastic module with horizontal pressure 25kPa, 50kPa, 75kPa. 42 Figure 3-4 Standard Proctor Compaction Test. 43 Figure 3-5 Compaction experiment – sample VL1.

47 Figure 3-6 Compaction experiment – sample VL2. 47 Figure 3-7 Compaction experiment – sample VL3. 47 Figure 3-8 Brick samples tested after 28 days curing. 49 Figure 3-9 This chart shows the compressive strength of pavement brick.

52 Figure 3-10 This chart shows the water absorption of pavement brick. The reason for choosing the topic At present, Vietnam's economy is thriving strongly, along with the increasing number of production establishments, industrial parks. This creates conditions to stimulate the production and business sectors to expand and develop rapidly. However, this also generates a large number of waste including industrial and domestic solid waste, involving fly ash, bottom ash, boiler slag, and fluid bed combustion ash and other solid fine particles.

Typical is ash, slag from thermal power plants, boilers, according to the Ministry of Natural Resources and Environment, currently with 20 thermal power plants, slag generation of 15.8 million tons per year (2016) and up to 23 million tons / year (2020) equivalent to 63,000 tons / day. Founded in 1991 in Phuoc Thai Commune, Long Thanh District, Dong Nai Province, Vedan Vietnam Joint Stock Company is a 100% foreign invested company with initial investment capital of USD 183 million. After many years of escalating investment, expanding production and business, up to now, Vedan Vietnam JSC has raised the total investment capital of more than $ 500 million. The company produces feed additives and some other products such as organic fertilizers, special chemicals, etc.

Paralleling the large productivity is the amount of solid waste generated from the kiln system. Coal gas for generating electricity for the Company with coal slag of about 7 tons / day, fly ash 40 tons / day and sludge about 1. With the purpose of recovering, treat and minimize impact on environment of coal wastes, pursuant to the Prime Minister's Decision No. 789 / QD-TTG dated May 25, 2011 on Phung To approve the program on investment in solid waste treatment in the 2011-2020 period.

Of which, the 2016-2020 target must gather 90% of common 10 industrial waste, at least 75% of ordinary industrial solid waste must be recycled, not buried. According to Decision No.567/QĐ-TTG dated 28/4/2010 of the Prime Minister approving the Program for development of unbaked building materials and the Directive No. 10 CT-TTG on enhancing utilization of unbaked construction materials and limited production, use of clay bricks has highlighted the key tasks for the local industry to develop: production and use of unbaked building materials to replace clay bricks burning, saving agricultural land, reducing greenhouse gas emissions and environmental pollution, reducing waste treatment costs of industries, saving coal fuel, bring about common economic efficiency for the whole society. Fly ash, coal slag can be used to make the input materials of the cement industry and building materials which are pavement bricks (only sun-dried, not kiln-fired).

However, thorough treatment of this source of emissions is almost unsatisfactory, most of the factories have designed the area for burial is mainly, there is no plan to make use of ash resources, so the area buried. The landfill will increase dramatically and the land fund will be lost significantly. In developed countries, pavement bricks account for 60% of the total building materials, clay bricks account for only 10-15%. In the United States, green building programs are on the increase at a significant rate, with more or less one-third of commercial buildings being constructed entirely of environmentally friendly materials such as pavement bricks.

According to statistics from the construction industry: brick consumption in the market in 2000, about 19 billion tablets per year. In 2005, about roughly 21 billion bricks a year, about 22 billion bricks a year in 2008. In 2014, about 30% of bricks were bricks, suggesting that demand for pavement bricks would rise so as to increase to replace traditional bricks. On 16 April 2012, the Prime Minister issued Directive No.

10 / CT-TTG on elevating usage of unbaked building materials and limiting production of baked clay 11 bricks. Specifically, works using state capital such as office buildings, hospitals, schools. are required to apply use unbaked building materials. Accordingly, the Circular No.

09/2012/TT-BXD dated 28/11/2012 of the Ministry of Construction has stipulated usage the use of unbaked building materials in construction works as follows: - For construction works invested with the State budget in urban centers of grade 3 or higher, 100% of the baked construction materials shall be used; - In the remaining areas using at least 50% of unbaked building materials, 100% of unbaked building materials must be processed after 2015; - Buildings of 9 stories or more must apply at least 30% by 2015 and must process at least 50% of lightweight unbaked building materials in total of building materials after 2015; Therefore, demand for pavement brick production in the provinces of the country, the brick factory in the traditional style, Tuynel brick factory in the country has started adjusting to move to the production model the model of production of adobe brick. AsBecause, pavement brick does not pollute environment, high quality, high production capacity, labor cost, low price compared on same product. On 22/8/2014, the Prime Minister approved the overall development of construction materials in Vietnam until 2020 and orientation to 2030 in Decision No.