Tận dụng bùn đỏ làm gạch

Bùn đỏ độc hại cho môi trường

Nhóm nghiên cứu của PGS.TS Lưu Đức Hải, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã nghiên cứu một giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng bằng phối liệu bùn đỏ với các phụ gia đất sét và cát xây dựng trên dây chuyền sản xuất gạch đất sét nung bằng lò tuynel. Kết quả đã tạo ra gạch có độ bền cơ học cao, an toàn về môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế cao.

Theo PGS.TS Lưu Đức Hải, bùn đỏ là chất thải của quy trình sản xuất alumin (oxit nhôm) từ quặng bauxite, có độ pH cao (11 - 13) với thành phần chủ yếu là các oxit và hydroxit kim loại Fe, Mn, Al, Ti; các khoáng vật silicat, cacbonat khác... Do độ pH cao, tính chất phóng xạ, thành phần phức tạp và độ hạt mịn nên bùn đỏ của phần lớn các nhà máy sản xuất alumin hiện nay trên thế giới thường phải chôn lấp trong các hồ được thiết kế xây dựng chống thấm đặc biệt.

Việt Nam đã xây dựng thí điểm hai nhà máy sản xuất alumin theo công nghệ Bayer tại Tân Rai (Lâm Đồng) và Nhân Cơ (Đăk Nông) có công suất tổng cộng 1,3 triệu tấn alumin/năm. Nhà máy alumin Tân Rai bắt đầu hoạt động từ năm 2011 và nhà máy alumin Nhân Cơ đi vào hoạt động từ năm 2014. Hằng năm mỗi nhà máy thải ra khoảng 650.000 tấn bùn đỏ và chôn lấp chúng trong các hồ được thiết kế chống thấm đặc biệt. Cho đến nay đã có hàng chục triệu tấn chất thải bùn đỏ được chôn lấp như vậy, không chỉ gây ra chi phí chôn lấp tốn kém đối với các nhà máy, mà còn tiềm ẩn rủi ro gây ô nhiễm đối với môi trường khu vực và hạ lưu sông Đồng Nai.

Thành phần của bùn đỏ sẽ phụ thuộc vào thành phần quặng bauxite ban đầu, do đó bùn đỏ của các nhà máy sản xuất alumin trên thế giới sẽ khác nhau tùy thuộc loại quặng bauxite được khai thác. Thành phần hóa học của bùn đỏ thải ra từ các nhà máy sản xuất alumin Tây Nguyên có khác biệt lớn nhất là bùn đỏ của các nhà máy này là không chứa các nguyên tố phóng xạ, hay nói một cách chính xác là hàm lượng các nguyên tố này thấp hơn phông phóng xạ tự nhiên. Do vậy, có thể tận dụng để thu hồi kim loại hoặc sản xuất vật liệu xây dựng.

Là nguyên liệu để làm gạch gốm xây dựng

PGS.TS Lưu Đức Hải cho biết, dù không có phóng xạ song bùn đỏ vẫn độc hại cho môi trường vì lượng kiềm dư NaOH và Ca(OH)2 tạo ra độ pH cao (11 - 12), cũng như độ phân tán cao của các hạt bùn đỏ. Nếu chỉ nung riêng bùn đỏ để làm gạch thì lượng kiềm dư sẽ bay hơi gây ra ô nhiễm không khí. Giải pháp nhóm tác giả đưa ra để xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng cần phải bổ sung phụ gia để cung cấp thêm cho hỗn hợp trước khi nung lượng oxit Al và Si để tạo ra các tinh thể khoáng silicat chứa Na và Ca. Khi chuyển thành silicat, các ion kim loại kiềm sẽ được cố định trong các tinh thể mới hình thành. Vật liệu phụ gia đó cần phải rẻ tiền và dễ kiếm để hạ giá thành gạch gốm xây dựng được sản xuất ra.

Các phụ gia dễ kiếm nhất được ứng dụng là khoáng vật sét (cung cấp Al và Si) và cát (cung cấp Si). Kết quả sản xuất thử nghiệm cho thấy phần lớn lượng Na linh động còn dư trong bùn đỏ đã kết hợp với phụ gia để tạo nên pha kết tinh mới là khoáng vật Albit có trong gạch gốm. Các viên gạch gốm xây dựng được chế tạo có hình dạng, màu sắc như gạch đất sét nung, nhưng có tính chất cơ lý cao hơn gạch đất sét nung theo tiêu chuẩn Việt Nam. Thử nghiệm được đo tại phòng thí nghiệm của Viện Vật liệu xây dựng Hà Nội.

PGS.TS Lưu Đức Hải cho hay, đầu tư xây dựng dây chuyền sản xuất gạch gốm có công suất 15 triệu viên/năm với chi phí khoảng 15 tỷ đồng; chi phí bùn đỏ là 0 đồng; chi phí mua phụ gia theo giá địa phương thì chỉ năm đầu tiên đi vào sản xuất là bị âm, từ năm thứ hai trở đi sẽ có lãi và lãi suất gia tăng cao cho đến hết chu trình đầu tư. Ngoài ra, còn xử lý triệt để nguy cơ ô nhiễm của chất thải bùn đỏ đối với môi trường và đời sống dân cư địa phương các tỉnh Tây Nguyên (đặc biệt là hai tỉnh Lâm Đồng, Đăk Nông và các tỉnh nằm ở hạ lưu các sông Đồng Nai và Serepok). Mặt khác, việc tận dụng bùn đỏ để sản xuất gạch gốm xây dựng sẽ giảm, tiến tới loại bỏ nhu cầu đất để xây dựng các hồ bùn đỏ như ước tính ở trên, có thể tới hàng nghìn ha khi triển khai mở rộng khai thác bauxite và chế biến alumin.