Ứng dụng bã thải thạch cao phốtpho làm phụ gia xi măng

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. MỞ ĐẦU

2. CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

2.2. Địa điểm lấy mẫu

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Phương pháp xác định hàm lượng P2O5 hòa tan

2.3.2. Phương pháp xác định hàm lượng P2O5 tổng số

2.3.3. Phương pháp xác định hàm ẩm

2.3.4. Phương pháp xác định hàm lượng nước liên kết

2.3.5. Phương pháp xác định hàm lượng SO3 tổng số

2.3.6. Phương pháp xác định tổng chất hữu cơ TOC

2.3.7. Phương pháp xác định hàm lượng kim loại vết trên ICP-OES

2.3.8. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X

2.3.9. Phương pháp xác định hình thái kích thước hạt nano/micromet

2.3.10. Phương pháp quy hoạch thực nghiệm

2.3.11. Phương pháp xác định độ an toàn phóng xạ

2.3.12. Phương pháp kiểm tra thử nghiệm mẫu vật liệu xây dựng

2.3.13. Phương pháp nghiên cứu khác

2.3.14. Phương pháp thực nghiệm

2.3.15. Phương pháp nghiên cứu quá trình xử lý P2O5 và tạp chất

2.3.16. Quy hoạch thực nghiệm xử lý P2O5 trong PG làm vật liệu xây dựng

2.3.17. Phương pháp thu nhận CaCO3 NPs/MPs

2.3.18. Phương pháp cacbonat hóa thạch cao phốtpho

2.3.19. Phương pháp nghiên cứu thử nghiệm trên vữa xi măng

3. CHƯƠNG III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Kết quả phân tích thành phần hóa học bã thải thạch cao

3.2. Thành phần hóa học bã thải thạch cao nhà máy DAP1 và DAP2

3.3. Các dạng phốtpho đồng kết tủa

3.4. Thành phần nguy hại trong bã thải PG

3.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình loại bỏ tạp chất với axit sunphuric

3.6. Nghiên cứu loại bỏ phốtpho

3.7. Nghiên cứu quá trình và kĩ thuật rửa bã thải thạch cao

3.8. So sánh khả năng loại bỏ oxit kim loại của các kĩ thuật rửa

3.9. Khảo sát hiệu quả loại bỏ tạp khác

3.10. Các dạng tồn tại của thạch cao

3.11. Đánh giá hoạt độ phóng xạ tự nhiên của PG

3.12. Nghiên cứu tối ưu hóa quá trình loại bỏ P2O5

3.13. Nghiên cứu thu nhận CaCO3 kích thước hạt nano/micromet

3.14. Nghiên cứu thu nhận CaCO3 NPs/MPs

3.15. Nhận diện tồn tại peak của CaCO3 trên Phổ hấp thụ UV

3.16. Nhận diện CaCO3 trên nhiễu xạ tia X

3.17. Kích thước hạt CaCO3 trên DLS

3.18. Kết quả đo SEM

3.19. Hiệu suất thu nhận CaCO3 và tiềm năng giữ CO2 của bã thải PG

3.20. Cacbonat hóa PG mới đồng thời tách tạp chất

3.21. Thành phần hóa học của PG mới trước và sau xử lý

3.22. So sánh mẫu sau xử lý cacbonat hóa/không cacbonat hóa PG mới

3.23. Các phản ứng xảy ra khi trung hòa và cacbonat hóa PG mới có mặt NaOH, CO2

3.24. Bước đầu nghiên cứu thủy hóa vữa xi măng

3.25. Thử nghiệm thạch cao sau xử lý trên vữa xi măng

4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN

I. Giới thiệu về bã thải thạch cao phốtpho

Bã thải thạch cao phốtpho (PG) là sản phẩm phụ của quá trình sản xuất axit phốtphoric. Sự phát sinh của PG từ các nhà máy sản xuất phân bón đã tạo ra một lượng lớn chất thải, gây áp lực lên môi trường. Tại Việt Nam, hơn 10 triệu tấn PG đang tồn đọng tại các bãi chứa, với khoảng 3 triệu tấn PG thải ra hàng năm từ các nhà máy như DAP Đình Vũ và DAP Lào Cai. Việc xử lý và tái chế PG là một thách thức lớn, do hàm lượng tạp chất cao trong PG, bao gồm axit H2SO4, H3PO4 tự do và các muối phốt phát. Những tạp chất này không chỉ làm giảm khả năng tái sử dụng PG mà còn ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm xi măng. Do đó, nghiên cứu về phương pháp xử lý PG để loại bỏ tạp chất là rất cần thiết.

1.1. Tình trạng hiện tại của bã thải thạch cao

Tình trạng hiện tại của bã thải thạch cao phốtpho là một vấn đề nghiêm trọng. PG không chỉ chiếm diện tích lớn tại các bãi chứa mà còn có khả năng gây ô nhiễm môi trường. Việc tái sử dụng PG trong ngành xây dựng hiện nay chỉ đạt dưới 15% trên toàn cầu. Điều này cho thấy sự cần thiết phải phát triển các phương pháp xử lý hiệu quả để tận dụng PG làm nguyên liệu cho sản xuất xi măng. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc loại bỏ tạp chất phốtpho trong PG là rất quan trọng để đảm bảo chất lượng của xi măng. Theo tiêu chuẩn Việt Nam, hàm lượng phốtpho trong PG phải nhỏ hơn 0,1% để đáp ứng yêu cầu sử dụng trong sản xuất xi măng.

II. Quy trình xử lý bã thải thạch cao phốtpho

Quy trình xử lý bã thải thạch cao phốtpho bao gồm nhiều bước quan trọng nhằm loại bỏ tạp chất và cải thiện chất lượng của PG. Đầu tiên, PG cần được xử lý bằng các tác nhân axit như axit sunphuric để phá vỡ liên kết của tạp chất. Sau đó, quá trình trung hòa với CaO hoặc cacbonat hóa với NaOH và CO2 sẽ giúp chuyển hóa PG thành nano/micro CaCO3. Việc thu nhận CaCO3 từ PG không chỉ giúp loại bỏ tạp chất mà còn tạo ra một sản phẩm có giá trị cao, có thể sử dụng làm phụ gia cho xi măng. Nghiên cứu cho thấy rằng việc xử lý PG bằng axit sunphuric có thể làm giảm đáng kể hàm lượng phốtpho, từ đó cải thiện khả năng sử dụng PG trong sản xuất xi măng.

2.1. Phương pháp xử lý tạp chất

Phương pháp xử lý tạp chất trong bã thải thạch cao phốtpho là một trong những yếu tố quyết định đến khả năng tái sử dụng PG. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng axit sunphuric có thể giúp loại bỏ hiệu quả các tạp chất như phốtpho và các muối không mong muốn. Tuy nhiên, cần phải kiểm soát nồng độ axit để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến quá trình thủy hóa của xi măng. Sau khi xử lý, PG cần được trung hòa hoặc cacbonat hóa để đảm bảo rằng các tạp chất đã được loại bỏ hoàn toàn. Điều này không chỉ giúp cải thiện chất lượng của PG mà còn tạo ra một sản phẩm có thể sử dụng trong ngành xây dựng.

III. Ứng dụng bã thải thạch cao phốtpho trong sản xuất xi măng

Việc ứng dụng bã thải thạch cao phốtpho đã qua xử lý làm phụ gia cho xi măng là một giải pháp tiềm năng để giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm tài nguyên. PG sau khi được xử lý có thể cải thiện tính chất cơ lý của xi măng, giúp tăng cường độ bền và khả năng chống thấm. Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng PG làm phụ gia có thể giảm chi phí sản xuất xi măng, đồng thời bảo vệ môi trường bằng cách giảm lượng chất thải. Các thử nghiệm trên vữa xi măng cho thấy rằng PG sau xử lý có thể đạt được các tiêu chuẩn chất lượng cần thiết, mở ra cơ hội mới cho việc tái sử dụng chất thải trong ngành xây dựng.

3.1. Lợi ích kinh tế và môi trường

Lợi ích kinh tế từ việc sử dụng bã thải thạch cao phốtpho trong sản xuất xi măng là rất rõ ràng. Việc giảm chi phí nguyên liệu đầu vào không chỉ giúp tăng lợi nhuận cho các nhà sản xuất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Sử dụng PG làm phụ gia giúp giảm thiểu lượng chất thải ra môi trường, đồng thời giảm thiểu việc khai thác tài nguyên thiên nhiên. Điều này phù hợp với xu hướng phát triển bền vững hiện nay, khi mà việc bảo vệ môi trường và tiết kiệm tài nguyên đang trở thành ưu tiên hàng đầu trong các ngành công nghiệp.

Nghiên cứu ứng dụng bã thải thạch cao phốtpho trong sản xuất phụ gia xi măng