Sản xuất thép và vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ

Hội đồng khoa học và công nghệ cấp Nhà nước (HĐKHCNNN) vừa đánh giá kết quả thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép và vật liệu xây dựng không nung từ nguồn thải bùn đỏ trong quá trình sản xuất alumin tại Tây Nguyên” thuộc Chương trình KHCN trọng điểm cấp nhà nước “Khoa học và công nghệ phục vụ phát triển kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên (Chương trình Tây nguyên 3), do TS. Vũ Đức Lợi thuộc Viện Hóa học làm chủ nhiệm.

Toàn cảnh buổi nghiệm thu

HĐKHCNNN gồm: GS. VS. Nguyễn Văn Hiệu - Chủ tịch Hội đồng Khoa học ngành Khoa học Vật liệu của Viện HLKHCNVN, Chủ tịch; GS. TSKH. Nguyễn Đức Hùng - Viện KH&CN quân sự, Phó Chủ tịch;  PGS.TS Nguyên Sơn Lâm và PGS.TS Lê Xuân Khuông - Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội là Uỷ viên phản biện; thành viên hội đồng gồm có GS.TSKH Đỗ Ngọc Khuê - Viện KH&CN quân sự, TS Phan Hồng Giang - Phòng Thương mại và Công nghiệp Việt Nam, PGS.TS Từ Bình Minh - Đại học Quốc gia Hà Nội. TS. Phạm Mai Khánh - Đại Học Bách Khoa Hà Nội, TS Nguyễn Thế Đồng - Bộ Tài Nguyên và Môi trường. Ngoài ra còn có đại diện Viện HLKHCNVN, Bộ Khoa học và Công nghệ, Ban Chủ nhiệm và Văn phòng Chương trình Tây Nguyên 3, Văn phòng Chính phủ, Cục cảnh sát phòng chống tội phạm về môi trường, Tập đoàn Công nghiệp than và khoáng sản Việt Nam, Công ty Cổ phần BCH Nhà máy sản xuất phôi thép Thái Hưng, Chủ nhiệm đề tài và tập thể thực hiện đề tài, đại diện cơ quan chủ trì. Về phía khách mời có TS. Nguyễn Văn Lạng – Nguyên Thứ trưởng Bộ Khoa học và Công nghệ, TS. Phạm Khôi Nguyên – Nguyên Bộ trưởng Bộ Tài nguyên môi trường.

Trên cơ sở mục tiêu chính của đề tài là xây dựng quy trình công nghệ sản xuất tinh quặng sắt, thép và vật liệu xây dựng không nung từ bùn đỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững cho công nghiệp sản xuất Alumin tại Tây Nguyên, Hội đồng đã  thảo luận, đánh giá và thống nhất từng kết quả mà đề tài đạt được, bao gồm các nội dung sau:

1. Đã nghiên cứu các thành phần và tính chất của bùn đỏ trong quá trình sản xuất alumin tại nhà máy alumin Lâm Đồng. Bùn đỏ là chất thải có tính kiềm cao, theo công ước Basel và Quy chuẩn Việt Nam QCVN 07:2009/BTNMT thì bùn đỏ được phân loại là chất thải nguy hại. Thành phần sắt trong bùn đỏ cao, hàm lượng Fe2O3 trong tất cả các mẫu đều trên 50%, hàm lượng tổng sắt (T-Fe >35%), do vậy có thể định hướng sử dụng bùn đỏ để làm tinh quặng sắt, gang và thép.

2. Quy trình sản xuất thép từ bùn đỏ dựa trên công nghệ hoàn nguyên trực tiếp có hiệu suất thu hồi đạt trên 70%, xỉ lò có thể làm phụ gia cho sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng. Tuy nhiên, công nghệ này có nhược điểm là tiêu tốn năng lượng, dẫn đến giá thành cao và khó đáp ứng được về hiệu quả kinh tế.3. Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất tinh quặng sắt, sắt xốp và thép từ bùn đỏ theo công nghệ tách khô, thiêu từ hóa, nghiền và tuyển từ, sau đó thu hồi tinh quặng sắt và sản xuất sắt xốp, thép. Quy trình công nghệ có những điểm mới và ưu việt hơn so với các nghiên cứu và sáng chế trước đây như sau:•    Chỉ tiến hành hoàn nguyên oxit sắt trong bùn đỏ về dạng oxit sắt từ Fe3O4 mà không hoàn nguyên sâu về dạng sắt kim loại, quy trình hoàn nguyên được kiểm soát dựa vào việc phân tích tỷ lệ Fe2O3/FeO.

• Quy trình tạo cầu sử dụng đôlômit vảy không những đáp ứng được yêu cầu về thấu khí trong giai đoạn thiêu kết mà còn tăng hiệu suất thu hồi sắt của bùn đỏ.
• Tác nhân khử sử dụng khí CO dư của lò cao và bổ sung than trong quá trình hoàn nguyên nhằm kiểm soát quá trình hoàn nguyên về sắt từ thông qua việc đánh giá tỷ lệ Fe2O3/FeO.
• Sử dụng vôi sống CaO trong quá trình thiêu kết không những làm chất kết dính mà còn để loại bỏ nhôm trong giai đoạn tuyển từ có hiệu quả kinh tế hơn so với việc dùng natricacbonat Na2CO3 mà các công nghệ trước đây đã sử dụng.
• Sản phẩm tinh quặng sắt có hàm lượng T-Fe đạt 62,7%, sắt xốp có hàm lượng T-Fe đạt 90,1%, tỷ lệ sắt kim loại/tổng sắt đạt 83,4%. Mẫu thép thu được từ sắt xốp đạt tiêu chuẩn mác SD 390 của Nhật Bản và mác thép CT5.

4. Đã xây dựng được quy trình công nghệ sản phẩm gạch không nung sản xuất từ bùn đỏ, xỉ luyện thép và sắt xốp theo công nghệ geopolymer sử dụng hai phương pháp là nén ép và đổ khuôn, sản phẩm gạch đạt TCVN 6476:1999, các chỉ tiêu về cường độ nén đạt mác cao hơn so với tiêu chuẩn quy định và đảm bảo các quy định về môi trường.

5. Đề tài đã tiến hành sản xuất thử nghiệm với quy mô công nghiệp mẻ 200 tấn, hiệu suất thu hồi 1 tấn tinh quặng sắt/2,4 tấn bùn đỏ khô, sản phẩm tinh quặng sắt đạt 62,7% đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để sản xuất gang và sắt xốp.

6. Các tính toán về hiệu quả kinh tế cho thấy sản xuất ra 1 tấn tinh quặng sắt có chi phí thấp hơn so với giá sản phẩm thương mại trên thị trường, chứng tỏ tính khả thi của việc áp dụng kết quả nghiên cứu vào sản xuất.

Ngoài ra đề tài đã đăng ký được 2 phát minh sáng chế liên quan đến công nghệ sản xuất tinh quặng sắt, sắt xốp và thép từ bùn đỏ.

Toàn cảnh buổi nghiệm thu

Dựa trên các kết quả đạt được của đề tài, Hội đồng nghiệm thu kết luận:

Các kết quả của đề tài đã mở ra triển vọng cho việc xử lý và tận dụng triệt để nguồn chất thải bùn đỏ từ các dự án khai thác bauxit tại khu vực Tây Nguyên, Việt Nam. Qua đó góp phần nâng cao giá trị kinh tế, bảo vệ môi trường và phát triển bền vững của một ngành công nghiệp còn mới mẻ tại Việt Nam.

Đề tài nghiên cứu là một vấn đề lớn, phạm vi đề tài rộng bao gồm nhiều lĩnh vực chuyên môn khác nhau. Đề tài được nghiên cứu một cách bài bản từ tổng quan lý thuyết đến thực nghiệm quy mô nhỏ và cuối cùng là thử nghiệm ở quy mô sản xuất. Các sản phẩm trung gian cũng như những sản phẩm cuối cùng được kiểm định trên các thiết bị hiện đại và thực hiện bởi các cơ quan chức năng uy tín.

Những kết quả nghiên cứu của đề tài là những đóng góp mới cho khoa học, đồng thời có thể ứng dụng trong thực tiễn, cần sớm xây dựng nghiên cứu dự án khả thi để sản xuất tinh quặng sắt, gang và thép từ bùn đỏ.

Hiệu quả kinh tế của công nghệ sản xuất thép từ bùn đỏ trong quá trình sản xuất Alumin tại Tây Nguyên cần phải xem xét ở nhiều khía cạnh, với những lợi ích tổng thể về môi trường và kinh tế - xã hội. Cần phải đánh giá hiệu quả kinh tế của việc tiết kiệm kinh phí xây dựng hồ chứa bùn đỏ đến chi phí sản xuất của công nghệ.

Do công nghệ sản xuất thép từ bùn đỏ trải qua nhiều quy trình công nghệ phức tạp hơn so với sản xuất từ quặng sắt thông thường. Ngoài nguồn nguyên liệu chính từ bùn đỏ, Hội đồng đề nghị cần lưu ý đến các nguồn nguyên liệu sẵn có tại địa phương, phương án đào tạo nguồn nhân lực và phương án vận tải khi thực hiện dự án trên Tây Nguyên để tăng thêm tính hiệu quả của dự án.

Đề tài đã được Hội đồng nghiệm thu và đánh giá loại Xuất sắc.

Theo Khoahocphothong