Nhiệt điện than và vấn nạn môi trường: Công nghệ xử lý tro bay nhìn từ các nước

Sử dụng tro bay từ nhà máy nhiệt điện ở các nước

Tro bay đã được sử dụng rất thành công trong ngành công nghiệp bê tông trên thế giới hơn 50 năm qua. Ở Mỹ có hơn 6 triệu tấn và ở châu Âu là hơn 9 triệu tấn đã được sử dụng trong xi măng và bê tông.

Bài liên quan

Nhiệt điện than và vấn nạn môi trường

Có nhiều dự án lớn trong thời gian gần đây sử dụng bê tông tro bay, bao gồm các đập ngăn nước, các nhà máy điện, các công trình ngoài biển, các đường hầm dưới biển, đường cao tốc, sân bay, các tòa nhà thương mại hay dân cư, cầu đường…

Chính phủ Trung Quốc rất khuyến khích phát triển các công nghệ liên quan đến việc sử dụng tro bay. Một vài thành phố đã sử dụng rất tốt tro bay trong những năm gần đây như thành phố Nam Ninh.

Tro bay ở Trung Quốc được sử dụng trong các lĩnh vực chủ yếu sau: Các sản phẩm bê tông (phụ gia cho xi măng, vữa, bê tông, gạch,...); Xây dựng đường giao thông; Xây dựng cảng; Cải tạo đất trồng; Xử lý ô nhiễm nước; Sử dụng để lấp các mỏ hay các vùng đất lớn hơn dọc theo bờ biển.

Tại Ấn Độ, Chính phủ nước này đã có nhiều quy định để nâng cao nhận thức về lợi ích của việc sử dụng tro bay cho các sản phẩm khác nhau. Tro bay là một nguyên liệu tiềm năng tuyệt vời cho sản xuất vật liệu xây dựng như xi măng pha trộn, gạch tro bay, gạch ốp lát và các khối rỗng trong xây dựng. Chúng còn được ứng dụng một lượng lớn để rải đường, xây dựng kè, và san lấp hầm mỏ.

Bài liên quan

Cấp phép 2 dự án nhiệt điện gần 5 tỷ USD trong 6 tháng đầu năm

Sản phẩm tro bay có nhiều lợi thế hơn so với các sản phẩm thông thường. Lượng xi măng sử dụng trong sản xuất sản phẩm xây dựng có thể giảm bằng cách thay thế bằng tro bay và lượng tro bay thay thế có thể lên đến 50%. Những sản phẩm chứa tro bay có độ bền cao, hiệu quả hơn và tiết kiệm đáng kể nguyên liệu.

Ứng dụng tro bay trong một số lĩnh vực ở các nước

Tro bay dùng làm vật liệu san lấp: Tro bay có thể dùng để phục hồi và cải tạo các vùng đất yếu bởi các hoạt động khác. Tro bay còn được sử dụng cho phát triển các công trình công cộng như công viên, bãi đậu xe, sân chơi,... Tro bay có độ bền đầm nén tương đương hoặc lớn hơn đất nên thường được sử dụng trong các lĩnh vực bồi đắp đất.

Tro bay trong bê tông: Thông thường, tro bay có thể thay thế từ 15 đến 30% xi măng portland. Hiện nay, tro bay được ứng dụng rộng rãi trong xây dựng với các mục đích khác nhau như làm phụ gia cho bê tông xi măng, làm độn cho bê tông asphalt.

Một số công trình xây dựng nổi tiếng trên thế giới đã sử dụng tro bay trong bê tông như Tháp Castor và Pollux ở Frankfurt (Đức), cây cầu Great Belt East nối Copenhagen (Đan Mạch) với những vùng đất của trung tâm châu Âu.

Tro bay làm đường xá: Tro bay có thể được sử dụng để xây dựng đường và đê kè. Việc sử dụng này có nhiều lợi thế hơn so với các phương pháp thông thường như tiết kiệm đất trồng trọt, tránh tạo ra các vùng trũng, giảm chi phí, làm giảm nhu cầu đất để làm bãi chứa tro bay.

Ở phía bắc của Pháp, việc mở rộng RN 47 tại Lens La-Basse thuộc bộ du Pas-de-Calais (phía bắc nước Pháp) được xây dựng với chiều dài 7,5 km với gần 50 000 tấn bay tro.

Gạch không nung từ tro bay: Tro bay cũng là phế liệu thân thiện môi trường. Gạch tro bay được tạo thành từ tro bay, cát và xi măng, trong đó tro bay là chất độn chính và cát là chất độn thứ hai. Còn xi măng làm chất kết dính tất cả các nguyên liệu với nhau.

Ở Đức, tro bay được ứng dụng để sản xuất gạch xây nhà. Các khối gạch này được tạo ra từ hỗn hợp của tro xỉ, tro bay, đá vôi và nước được ép thành khuôn.

Sản phẩm gạch ốp lát từ tro bay: Gạch ốp lát có thể được sản xuất từ tro bay. Gạch ốp lát gồm hai lớp: lớp mặt và lớp nền. Lớp mặt là hỗn hợp gồm nhựa men, xi măng, bột tro bay và đôlômit. Lớp nền là hỗn hợp gồm tro bay bán khô, xi măng và bụi mỏ đá.

Làm vật liệu cốt nhẹ: Nhiều công nghệ đã được phát triển để sản xuất cốt liệu nhân tạo từ tro bay. Cốt liệu từ sản phẩm tro bay có thể được sử dụng cho một loạt các ứng dụng trong ngành công nghiệp xây dựng, bao gồm thành phần xây dựng, thành phần bê tông đúc sẵn, bê tông trộn sẵn cho các tòa nhà cao tầng.

Một ứng dụng trực tiếp của tro bay là một tác nhân cải tạo đất nông nghiệp. Phần lớn các loại cây trồng thích hợp với môi trường pH là 6,5 - 7 cho sự phát triển. Việc bổ sung tro bay kiềm cho đất chua có thể làm tăng độ pH.

Tro bay có thể cải tao đất và nâng cao khả năng giữ ẩm, độ phì nhiêu cho đất. Nó cải thiện sự hấp thu nước và chất dinh dưỡng của cây trồng, giúp sự phát triển của rễ cây và kết dính đất.

Tại sao tro bay ở Việt Nam chưa được sử dụng rộng rãi?

Những thông tin ở trên cho thấy ứng dụng của tro bay khá rộng, cho nhiều lĩnh vực và có giá trị cao. Tro bay chiếm trên 60% lượng tro, xỉ và thạch cao của nhà máy nhiệt điện. Do đó việc xử lý và sử dụng tro bay có ý nghĩa to lớn.

Bài liên quan

Bỏ độc quyền cung cấp than cho các nhà máy nhiệt điện

Tuy nhiên, khó khăn lớn cho các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam là chất lượng tro bay chưa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ thuật đối với tro bay, tùy theo mỗi tiêu chuẩn quốc gia cụ thể có thể bao gồm hàm lượng các oxit, hàm lượng mất khi nung (MKN), độ mịn, lượng nước, chỉ số hoạt tính,...

Trong số đó, chỉ tiêu mất khi nung luôn được chú ý trong việc đánh giá chất lượng và phạm vi sử dụng của tro bay. Tuy nhiên, giá trị giới hạn về hàm lượng MKN quy định trong mỗi tiêu chuẩn có sự khác biệt đáng kể.

Tiêu chuẩn Hoa Kỳ ASTM C618-12 cho phép sử dụng tro bay loại F có hàm lượng mất khi nung đến 6%. Trong khi đó, tiêu chuẩn Liên bang Nga GOST 25818-91 cho phép sử dụng tro bay đốt than Antraxist có hàm lượng MKN tới 20% trong bê tông cốt thép và tới 25% trong bê tông không cốt thép.

Tại Việt Nam, theo TCVN 8825:2011 hàm lượng MKN của tro bay cho bê tông đầm lăn được quy định tương tự như ASTM C618.

Tuy nhiên, tiêu chuẩn Việt Nam hiện hành TCVN 10203:2014 lại cho phép sử dụng tro bay loại F có hàm lượng MKN tới 12% trong bê tông cốt thép và tới 15% trong bê tông không cốt thép.

Khảo sát chất lượng tro bay các nhà máy nhiệt điện sử dụng công nghệ đốt than phun (PC) tại Việt Nam cho thấy hàm lượng MKN có sự khác nhau đáng kể.

Ngoại trừ một số nhà máy đưa vào vận hành trong thời gian gần đây, đa số tro bay đều có lượng MKN lớn hơn 6%, đặc biệt, ở một số nhà máy cũ, hàm lượng MKN trong tro bay có thể lên tới trên 20%.

Để có thể sử dụng được, các loại tro bay có hàm lượng MKN lớn phải qua quá trình tuyển để giảm lượng MKN. Về bản chất, sự suy giảm khối lượng tro bay khi nung là do lượng cacbon và lưu huỳnh bị đốt cháy ở nhiệt độ cao.

Tuy nhiên, hàm lượng MKN thường được coi như tương đương với lượng than chưa cháy trong tro bay. Than chưa cháy trong tro bay có thể tồn tại dưới dạng inertinite hoặc than cốc đẳng hướng hay dị hướng.

Tro bay của các nhà máy điện đốt than tầng sôi (CFB) được sử dụng rất hạn chế, chủ yếu để chôn lấp. Đây là một thách thức rất lớn đặt ra đối với các nhà nghiên cứu cũng như chủ đầu tư khi Quyết định 452 của Thủ tướng Chính phủ ban hành ngày 12/04/2017: Các nhà máy chỉ được bố trí diện tích bãi chứa tro xỉ trong 2 năm. Mất khi nung (MKN) là các thành phần gây khó khăn cho việc sử dụng chúng làm phụ gia cho xi măng cũng như một số sản phẩm VLXD khác.

Về nguyên tắc, tro bay từ các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam có thể được sử dụng như phụ gia sản xuất xi-măng, sản xuất bê-tông, gạch không nung và các loại vật liệu xây dựng khác.

Tuy nhiên, do trong tro bay còn chứa lượng lớn than chưa kịp cháy hoặc cháy chưa triệt để (than dư), có thể lên đến 20%, cho nên phải qua công đoạn tuyển để tách lượng than này ra, cần phải đầu tư thêm dây chuyền tuyển than từ tro xỉ.

Hiện nay, công nghệ tuyển than dư từ tro xỉ chưa được phổ biến rộng rãi cho nên việc tái sử dụng tro xỉ rất hạn chế.

(Còn nữa)

Bài liên quan

Nhiệt điện than và vấn nạn môi trường

Nam Định đón dự án nhiệt điện "khủng" vốn hơn 2 tỷ USD

Cấp phép 2 dự án nhiệt điện gần 5 tỷ USD trong 6 tháng đầu năm

Hòa lưới thành công Tổ máy số 1 Nhiệt điện Thái Bình 1