Công nghệ xi măng sử dụng cao lanh hoạt hóa và bùn đỏ là một hướng đi khả thi để giảm phát thải CO₂ trong ngành xi măng; Góp phần xử lý chất thải công nghiệp hiệu quả; Tận dụng tài nguyên nội địa sẵn có.
Công nghệ sản xuất
xi măng ít các-bon từ cao lanh hoạt hóa và bùn đỏ (red mud) là một trong những hướng đi mới nhằm giảm phát thải CO₂ và tận dụng chất thải công nghiệp trong sản xuất xi măng.
Bước đột phá trong lĩnh vực sản xuất xi măng ít phát thải carbon tại Australia
Green360 Technology là nhà sản xuất cao lanh hydrat duy nhất của Australia vừa công bố một bước đột phá trong lĩnh vực sản xuất xi măng ít phát thải carbon. Công nghệ mới sử dụng cao lanh và bùn đỏ là một loại chất thải từ quá tình tinh luyện alumin được khai thác tại mỏ Pittong ở bang Victoria.
Thay vì phụ thuộc vào xi măng portland truyền thống là nguồn phát thải CO₂ lớn thứ 2 trong ngành công nghiệp, Green360 đang tạo ra một loại vật liệu kết dính mới thân thiện hơn với môi trường.
Trọng tâm của công nghệ này là khả năng tái sử dụng bùn đỏ, chất thải độc hại từ quá trình tinh luyện alumin, kết hợp với cao lanh để tạo ra vật liệu xi măng bổ sung. Đặc biệt công nghệ này còn có thể tích hợp trực tiếp vào quy trình vận hành tại mỏ, biến các dòng chất thải như đuôi khoáng và spodumene đã loại lithium thành nguyên liệu có giá trị.
Phát biểu với S&P Global Market Intelligence, ông Aaron Banhks, Chủ tịch điều hành Green360, cho biết công nghệ mới này cho phép tích hợp xử lý đuôi khoáng ngay tại mỏ, thay vì phải lưu trữ trong các hồ chứa như trước đây.
"Chúng tôi có thể biến chất thải từ quá trình khai thác thành vật liệu xây dựng sẵn sàng sử dụng. Công nghệ mới này có thể thay thế đến 80% xi măng portland trong một số ứng dụng cụ thể và mục tiêu dài hạn là loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào loại xi măng phát thải cao này", ông Aaron Banhks nói.
Tổng quan chi tiết về công nghệ sản xuất xi măng ít carbon từ cao lanh và bùn đỏ
1. Thành phần nguyên liệu chính
Cao lanh hoạt hóa nhiệt (Metakaolin)
Là sản phẩm nung cao lanh ở 600–800°C.
Rất giàu aluminosilicat, đóng vai trò là chất phụ gia pozzolan hoạt tính cao.
Giúp giảm tỷ lệ clinker trong xi măng, nhờ đó giảm phát thải CO₂.
Bùn đỏ (Red mud)
Là chất thải rắn phát sinh từ quá trình sản xuất alumin theo phương pháp Bayer.
Giàu oxit sắt, oxit nhôm, oxit titan… có thể dùng làm chất độn hoặc phụ gia khoáng hoạt tính.
Có tính kiềm mạnh và màu đỏ đặc trưng.
2. Nguyên lý công nghệ sản xuất xi măng ít các-bon từ cao lanh và bùn đỏ
Thay thế clinker bằng hỗn hợp pozzolan hoạt tính
Giảm tỷ lệ clinker trong xi măng (ví dụ: từ 90% xuống 50–60%).
Metakaolin và bùn đỏ đóng vai trò phản ứng với Ca(OH)₂ sinh ra từ thủy hóa C3S/C2S, tạo thêm sản phẩm có tính chất giống C-S-H gel.
Tận dụng nhiệt độ thấp
Cao lanh chỉ cần nung ở 600–800°C, thấp hơn nhiều so với 1.450°C của clinker.
Không cần calcining bùn đỏ, chỉ cần xử lý cơ học và trung hòa độ kiềm.
Công nghệ kết hợp sản xuất xi măng – xử lý chất thải
Tận dụng bùn đỏ từ ngành luyện nhôm → giảm chi phí xử lý chất thải.
Hướng tới mô hình kinh tế tuần hoàn trong công nghiệp VLXD.
3. Lợi ích môi trường và kinh tế
Tiêu chí: Giảm phát thải CO₂
Lợi ích: Giảm đến 30–50% so với xi măng Portland thông thường
Tiêu chí: Tiết kiệm năng lượng
Lợi ích: Giảm tiêu thụ nhiệt do ít phải nung ở nhiệt độ cao
Tiêu chí: Tái chế chất thải
Lợi ích: Bùn đỏ được tiêu thụ thay vì phải chôn lấp nguy hại
Tiêu chí: Tăng giá trị phụ phẩm
Lợi ích: Cao lanh và bùn đỏ được thương mại hóa
4. Ứng dụng và thử nghiệm
Một số nghiên cứu thành công tại Trung Quốc, Ấn Độ, Úc đã cho thấy khả năng thay thế 30–50% clinker.
Các phòng thí nghiệm châu Âu (VD: LafargeHolcim, Heidelberg Materials) đang nghiên cứu sản xuất LC³ (Limestone Calcined Clay Cement) với hiệu quả tương tự.
Việt Nam có tiềm năng lớn:
Cao lanh: dồi dào tại Quảng Ninh, Lâm Đồng…
Bùn đỏ: hàng triệu tấn/năm từ Tân Rai, Nhân Cơ (Tập đoàn Vinacomin, Alumin Lâm Đồng…)
5. Thách thức triển khai tại Việt Nam
Chưa có quy chuẩn kỹ thuật riêng cho xi măng chứa bùn đỏ.
Xử lý độ kiềm và kim loại nặng trong bùn đỏ cần nghiên cứu sâu.
Công nghệ xử lý và phối trộn ổn định chưa phổ biến trong các nhà máy xi măng.
Công nghệ sản xuất xi măng ít carbon từ cao lanh và bùn đỏ mở ra hướng đi mới cho ngành công nghiệp xi măng, hướng tới một tương lai bền vững hơn. Việc áp dụng rộng rãi công nghệ này có thể mang lại những lợi ích đáng kể cho môi trường và xã hội.
BÀI CÙNG CHỦ ĐỀ:
>> Công nghệ mới giúp tối ưu hóa sản xuất xi măng bền vững
>> Công nghệ sản xuất xi măng Nano
>> Xi măng được sản xuất như thế nào?
>> Quy trình sản xuất và công dụng của xi măng trong xây dựng
>> 10 công nghệ trọng tâm hàng đầu hiện nay trong ngành Xi măng Trung Quốc