Sử dụng tro bay trong sản xuất clanhke xi măng - Lợi ích kép (P1)
Tro bay nhiệt điện được sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất clanhke xi măng. Khi sử dụng tro bay trong nguyên liệu sẽ làm giảm tiêu tốn nhiên liệu, tăng khả năng phản ứng và cải thiện đáng kể chất lượng xi măng. Việc sử dụng thành công tro bay trong phối liệu sản xuất xi măng sẽ tiêu thụ một lượng lớn tro bay dẫn đến làm giảm ô nhiễm môi trường cho cả ngành công nghiệp điện và xi măng.
1. Tổng quan về ngành công nghiệp xi măng và tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam
1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp xi măng
Việt Nam là một nước sản xuất xi măng lớn trên thế giới. Tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng ở Việt Nam tính đến 31/12/2017 là 97,64 triệu tấn xi măng/năm. Có 82 dây chuyền sản xuất với quy mô công suất thiết kế khác nhau.
Năm 2017, Việt Nam sản xuất 80 triệu tấn xi măng, trong đó tiêu thụ trong nước khoảng 60 triệu tấn, xuất khẩu 20 triệu tấn, bao gồm cả clanhke và xi măng. Lượng clanhke sản xuất trong năm 2017 khoảng 65 triệu tấn. Như vậy, nhu cầu sét dùng cho sản xuất clanhke xi măng năm 2017 đạt khoảng 13 triệu tấn. Hiện nay, việc đầu tư xây dụng mới các nhà máy sản xuất xi măng ở Việt Nam vẫn tiếp tục. Theo dự báo, tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng vở Việt Nam đến năm 2025 có thể đạt 120 triệu tấn/năm. Nhu cầu về sét để sản xuất clanhke xi măng vào năm 2025 cần khoảng 19 triệu tấn/năm. Với nhu cầu sét lớn như vậy, trong tương lai gần sẽ thiếu sét cho sản xuất clanhke. Thực tế hiện nay ở một vài địa phương đã bắt đầu thiế sét cho sản xuất clanhke xi măng.
1.2. Tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện
Tính đến năm 2016, Việt nam có tổng cộng 20 nhà máy nhiệt điện hoạt động, với tổng lượng phát thải hàng năm khoảng 12,5 triệu tấn. Tổng lượng tro xỉ hiện đang tồn đọng tại các bãi chứa khoảng 30 triệu tấn.
Theo Quy hoạch phát triển điện Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030 thì tổng lượng tro xỉ nhiệt điện phát thải đến năm 2025 khoảng 29 triệu tấn.
Thành phần hóa học đặc trưng của tro ở một số nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam được thể hiện trong Bảng 1.
Qua kết quả phần tích thành phần hóa tro bay ở Bảng 1 ta thấy, thành phần chính trong tro bay gồm silic, nhôm, sắt. Tro bay được sử dụng như một nguồn cung cấp ô xít silic (SiO2), ô xít nhôm (Al2O3) trong phối liệu xi măng và cung cấp một phần nhiệt đối với tro bay có hàm lượng các bon cao. Chính vì vậy, tro bay có thể thay thế một phần sét trong sản xuất clanhke xi măng.
2. Kế hoạch của chính phủ Việt Nam trong việc tái sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng
Hiện nay, việc tái chế, tái sử dụng các chất thải công nghiệp đang được chính phủ Việt Nam quan tâm. Tro bay nhiệt điện là một đối tượng được chính phủ dành sự quan tâm đặc biệt. Chỉ trong 3 năm gần đây, chính phủ Việt Nam đã có 2 văn bản chỉ đạo việc tái sử dụng tro, xỉ của các nhà máy nhiệt điện và phế thải phosphogypsum của các nhà máy hoá chất phân bón làm vật liệu xây dựng (Quyết định số 1696, ngày 23/9/2014 và Quyết định số 452, ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ).
Trong các văn bản vừa nêu, Chính phủ Việt Nam đặt ra mục tiêu là đến năm 2020 lượng tro, xỉ nhiệt điện được tồn chứa tại bãi thải của các nhà máy nhiệt điện chỉ tương đương với lượng tro, xỉ thải ra trong 2 năm hoạt động. Để thực hiện mục tiêu này, chính phủ Việt Nam sẽ hỗ trợ cho các hoạt động nhằm tái chế, tái sử dụng tro, xỉ của các nhà máy nhiệt điện, ví dụ: Cấp kinh phí cho các dự án nghiên cứu sử dụng tro, xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng; cấp kinh phí để xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng tro, xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng; hỗ trợ cho các đơn vị chế tạo các thiết bị tái chế tro, xỉ nhiệt điện; hỗ trợ cho các doanh nghiệp đầu tư các dây chuyền xử lý, tái sử dụng tro, xỉ làm vật liệu xây dựng; tro xỉ đảm bảo tiêu chuẩn làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng được coi là nguyên liệu, không phải là phế thải nên được vận chuyển, sử dụng như những nguyên liệu tự nhiên (không phải là phế thải công nghiệp).
Theo Quyết định số 452, ngày 12/4/2017, Việt Nam có kế hoạch tái sử dụng tro, xỉ nhiệt điện như sau:
Đến năm 2020, tái sử dụng được khoảng 56 triệu tấn FA với các mục đích:
- Sử dụng làm phụ gia khoáng cho sản xuất xi măng khoảng 14 triệu tấn.
- Sử dụng làm nguyên liệu thay thế sét để sản xuất clanhke xi măng, khoảng 8 triệu tấn.
- Sử dụng làm nguyên liệu thay thế sét để sản xuất gạch đất sét nung, khoảng 7 triệu tấn.
- Sử dụng làm phụ gia khoáng để sản xuất bê tông và gạch không nung, khoảng 2 triệu tấn.
- Sử dụng làm vật liệu san lấp, hoàn nguyên mỏ và làm đường giao thông, khoảng 25 triệu tấn.
Để thực hiện kế hoạch nêu trên, chính phủ Việt Nam đã giao cho các bộ, các cơ quan nhà nước triển khai hàng loạt các hoạt động về khoa học công nghệ, xây dựng chính sách, hỗ trợ các doanh nghiệp tái chế, tái sử dụng tro, xỉ.
(Còn nữa)
1.1. Tổng quan về ngành công nghiệp xi măng
Việt Nam là một nước sản xuất xi măng lớn trên thế giới. Tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng ở Việt Nam tính đến 31/12/2017 là 97,64 triệu tấn xi măng/năm. Có 82 dây chuyền sản xuất với quy mô công suất thiết kế khác nhau.
Năm 2017, Việt Nam sản xuất 80 triệu tấn xi măng, trong đó tiêu thụ trong nước khoảng 60 triệu tấn, xuất khẩu 20 triệu tấn, bao gồm cả clanhke và xi măng. Lượng clanhke sản xuất trong năm 2017 khoảng 65 triệu tấn. Như vậy, nhu cầu sét dùng cho sản xuất clanhke xi măng năm 2017 đạt khoảng 13 triệu tấn. Hiện nay, việc đầu tư xây dụng mới các nhà máy sản xuất xi măng ở Việt Nam vẫn tiếp tục. Theo dự báo, tổng công suất thiết kế các nhà máy xi măng vở Việt Nam đến năm 2025 có thể đạt 120 triệu tấn/năm. Nhu cầu về sét để sản xuất clanhke xi măng vào năm 2025 cần khoảng 19 triệu tấn/năm. Với nhu cầu sét lớn như vậy, trong tương lai gần sẽ thiếu sét cho sản xuất clanhke. Thực tế hiện nay ở một vài địa phương đã bắt đầu thiế sét cho sản xuất clanhke xi măng.
1.2. Tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện
Tính đến năm 2016, Việt nam có tổng cộng 20 nhà máy nhiệt điện hoạt động, với tổng lượng phát thải hàng năm khoảng 12,5 triệu tấn. Tổng lượng tro xỉ hiện đang tồn đọng tại các bãi chứa khoảng 30 triệu tấn.
Theo Quy hoạch phát triển điện Việt Nam đến năm 2020 và tầm nhìn đến năm 2030 thì tổng lượng tro xỉ nhiệt điện phát thải đến năm 2025 khoảng 29 triệu tấn.
Thành phần hóa học đặc trưng của tro ở một số nhà máy nhiệt điện ở Việt Nam được thể hiện trong Bảng 1.
Qua kết quả phần tích thành phần hóa tro bay ở Bảng 1 ta thấy, thành phần chính trong tro bay gồm silic, nhôm, sắt. Tro bay được sử dụng như một nguồn cung cấp ô xít silic (SiO2), ô xít nhôm (Al2O3) trong phối liệu xi măng và cung cấp một phần nhiệt đối với tro bay có hàm lượng các bon cao. Chính vì vậy, tro bay có thể thay thế một phần sét trong sản xuất clanhke xi măng.
2. Kế hoạch của chính phủ Việt Nam trong việc tái sử dụng tro xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng
Hiện nay, việc tái chế, tái sử dụng các chất thải công nghiệp đang được chính phủ Việt Nam quan tâm. Tro bay nhiệt điện là một đối tượng được chính phủ dành sự quan tâm đặc biệt. Chỉ trong 3 năm gần đây, chính phủ Việt Nam đã có 2 văn bản chỉ đạo việc tái sử dụng tro, xỉ của các nhà máy nhiệt điện và phế thải phosphogypsum của các nhà máy hoá chất phân bón làm vật liệu xây dựng (Quyết định số 1696, ngày 23/9/2014 và Quyết định số 452, ngày 12/4/2017 của Thủ tướng Chính phủ).
Trong các văn bản vừa nêu, Chính phủ Việt Nam đặt ra mục tiêu là đến năm 2020 lượng tro, xỉ nhiệt điện được tồn chứa tại bãi thải của các nhà máy nhiệt điện chỉ tương đương với lượng tro, xỉ thải ra trong 2 năm hoạt động. Để thực hiện mục tiêu này, chính phủ Việt Nam sẽ hỗ trợ cho các hoạt động nhằm tái chế, tái sử dụng tro, xỉ của các nhà máy nhiệt điện, ví dụ: Cấp kinh phí cho các dự án nghiên cứu sử dụng tro, xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng; cấp kinh phí để xây dựng và ban hành các tiêu chuẩn kỹ thuật, hướng dẫn sử dụng tro, xỉ nhiệt điện làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng; hỗ trợ cho các đơn vị chế tạo các thiết bị tái chế tro, xỉ nhiệt điện; hỗ trợ cho các doanh nghiệp đầu tư các dây chuyền xử lý, tái sử dụng tro, xỉ làm vật liệu xây dựng; tro xỉ đảm bảo tiêu chuẩn làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng được coi là nguyên liệu, không phải là phế thải nên được vận chuyển, sử dụng như những nguyên liệu tự nhiên (không phải là phế thải công nghiệp).
Theo Quyết định số 452, ngày 12/4/2017, Việt Nam có kế hoạch tái sử dụng tro, xỉ nhiệt điện như sau:
Đến năm 2020, tái sử dụng được khoảng 56 triệu tấn FA với các mục đích:
- Sử dụng làm phụ gia khoáng cho sản xuất xi măng khoảng 14 triệu tấn.
- Sử dụng làm nguyên liệu thay thế sét để sản xuất clanhke xi măng, khoảng 8 triệu tấn.
- Sử dụng làm nguyên liệu thay thế sét để sản xuất gạch đất sét nung, khoảng 7 triệu tấn.
- Sử dụng làm phụ gia khoáng để sản xuất bê tông và gạch không nung, khoảng 2 triệu tấn.
- Sử dụng làm vật liệu san lấp, hoàn nguyên mỏ và làm đường giao thông, khoảng 25 triệu tấn.
Để thực hiện kế hoạch nêu trên, chính phủ Việt Nam đã giao cho các bộ, các cơ quan nhà nước triển khai hàng loạt các hoạt động về khoa học công nghệ, xây dựng chính sách, hỗ trợ các doanh nghiệp tái chế, tái sử dụng tro, xỉ.
(Còn nữa)
PGS.TS Lương Đức Long; TS. Lưu Thị Hồng; Ths. Hà Văn Lân - VIBM
