Luận văn nghiên cứu tỷ lệ phối trộn bùn Đỏ với một số khoáng chất Địa phương Đến quá trình Ổn Định hóa rắn bùn Đỏ sản xuất vật liệu xây dựng

'Bủn đỏ bản chất là phê thải chửa khoảng vật sét và Fe, nhưng có chứa nhiều kim loại nặng độc hại nên nó được coi là chất thải nguy hại của ngành công nghiệp Al:O;, TiO›, NaO, CaO, KạO,

Trần Thị Hằng

NGHIÊN CỬU TỶ LỆ PHÓI TRỘN BÙN ĐỎ VỚI MỘT SỐ KHOÁNG

CITAT DỊA PITƯƠNG DÉN QUÁ TRÌNTT ÔN DỊNH HÓA RÁN BÙN

ĐỒ SÂN XUAT VAT LIEU XÂY DỰNG

HA NOI— 2013

Trần Thi Hằng

NGHIÊN CỨU TỶ LỆ PHÓI TRỘN BÙN DO VOT MOT 86 KHOANG CHAT DIA PHUONG DEN QUA TRINH ON DINH HOA RANBUN

DO SAN XUAT VAT LIEU XÂY DỰNG

Chuyên ngành: Khoa học Môi Trường

Mã số: 60 44 03 0L

LUẬN VĂN THAC 8Ï KHOA HOC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS [.ƯU ĐỨU HÃI

PGS.TS IOANG NGOC QUANG

HÀ NỘI-— 2013

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luân văn của mình, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đền:

PGS.TS Lưu Đức Hải - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội và

PGS.TS Hoàng Ngọc Quang - Trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường đã tân

tình giúp đỡ và hướng dẫn cho em trong quá trình thực hiện luận văn của mình

Em xin gửi lời cảm ơn tới các thầy cô giáo trong Khoa Môi trường - Trường

Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội đã tận tỉnh giảng dạy, chí bảo, truyền đạt nguôn

kiến thức và kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt thời gian em học tập tại trường

Cảm ơn đề tài trọng điểm cáp ĐHQGHN QGTP.11.06 do PGS.TS Lưu Đức

Hải làm chủ trì đã giúp em trong quả trình làm luận văn và kết quả ban đầu trong

mục 3.1 của luân văn là của nhóm nghiên cứu đã tạo tiền để cho em phát triển nội

dung nghiên cửu của mình

Em xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Phân tích môi trường, khoa Môi trường, trường Đại học Khoa học tự nhiên Hà Nội và nhà máy gạch Vigalcera Hữu Hưng đã giúp đỡ em trong quá trình nghiên cứu

Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bẻ đã giúp

đỡ em trong quả trình làm luận văn của mình

Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 7 tháng 12 năm 2013

'Học viên

Tran Thị Hằng

ĐẶT VAN ĐÊ ascot SEiBE003388030SR8 aassuE NỘI DƯNG tunnnesarniniiiiiitiaiadsiiiiiididvBi01E0x0006015/G3014080.0300803123600300304610 02008 3

1.1 Tiém nang khoáng sản bauxite trên thế giới và ở Việt Nam AE.agganstaojgui

1.1.2.Tiém nang khoang san bauxite trén thé gidi ee) 1.1.3.Tiểm năng khoảng san bauxite ở Việt Nam 0 5 1.2 Hoạt động khai thác, chế biển bauxite Tây Nguyên và các vân đề môi trường phát sinh 9 1.2.1 Đặc điểm chung của hoạt động khai thác, chế biến bauxite Tây Nguyên 9

1.2.2 Khai thác, tuyên quãng bauxite và các vân đẻ môi trường liên quan se TÔ 1.2.3 Công nghệ sản xuât alumin (Al;O))

1.2.4 Chất thai bùn đỏ và các vấn đề môi trưởng phát sinh 22 BB

1.2.4.1 Tỉnh chất độc hại của bùn đỏ Win "—.-

1.2.4.2 Chất thải bùn đó và các tác động đến môi trường

1.3 Một số phương án xử lý bùn đỏ trên thể giới và ở Việt Nam sat 1.3.1 Các phương án xử lý bùn đỏ trên thể giới conor 25 1.3.1.1 Sử dụng bùn đỏ trong sản xuất vật liệu xây dựng Ss 7 26 1.3.1.2 Sử dụng bủn đỏ trong sản xuất gồm thủy tỉnh 37 1.3.1.3 Sử dụng bùn trong xử lý nước Bacal hs 7 1.3.2 Các phương án xử lý bùn đỏ tại Việt Nam 29 1.4 Phương hướng sản xuất vật liệu xây dựng từ bùn đỏ va khoáng chat dia phương 31 1.4.1 Khái niệm công nghệ ổn định héa rin sree „ấi

1.4.2 Cơ chế của quá trình ôn định hỏa rắn 32

1.4.3 Ôn định hóa rấn bằng nhiệt

'CHƯƠNG 2: ĐỒI TƯƠNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỬU 35

3.1 Đối tượng nghiên cứn 6 : : —— 2.2 Nội dung nghiền cứu

2.3.2 Phương pháp tận dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng 37

2.34, Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệmm : 39 3.3.4.1 Phương pháp xác định sự thay đối thành phẫn khoáng vật của vật liệu 40 3.3.4.2 Phương pháp ngâm chiết xác định độc tính của vật liệu `,

3.3.4.3 Phương pháp xác định khả năng hòa tách kiềm của vật liệu

'CHƯƠNG3: KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

3.1.Tính chất vật lý và hóa học của mẫu bùn đỏ

3.1.2 Ham lượng các oxit có trong bản đỏ

3.1.3 Giá trị pH và hàm lượng một số kim loại nặng trong bùn đỏ Tây Nguyên

3.2 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối liệu đến khả năng ổn định hóa rắn

3.2.1 Ảnh hướng của phôi liệu đến cầu trúc của vật liệu

3.2.1.1 Thành phân khoáng của bùn đỏ trước khi phôi trộn

3.2.1.2 Ảnh hưởng của phôi liệu đền câu trúc của vật liệu

3.2.2 Kết quá đánh giá sự an toàn với môi trường của vật liệu

3.2.3, Anh hưởng của tỷ lệ phối trộn đến tính độc hai của vật liệu Š1 3.3.3.1 Ket quả xác định dung môi chiết

3.2.3.3 Kết quả đo kim loại nặng của dịch chiết mẫu

3.2.4 Ảnh hưởng của tỷ lệ phối trôn đến độ cứng của vật liệu .§6

KẾT LUẬN s9

'TÀHIPU THANHKHU GuasengisronniisiieidassraioRosauasooaosaanuaensasssanasaalGP)

PHÙ HỤ an ssnháng4011028601800011303061301EG.000400004/2008304040310.G01308124030050H00 69

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Sơ đồ nguồn thải trong khai thác, tuyển quãng bauxite và đôi

tượng bị tác động

Hình 1.2 Công nghệ Bayer ché bién alumin tir bauxite

Hinh 1.3 Quy trinh sin xuat alumin

Hình 1.4 Mô số phương ản sử dụng bùn đỏ

Hình 2.5 Quy trình sử dụng bủn đỏ sản xuất vật liệu xây dựng

Hình 3,6 Phối tron vật liệu

Hình 3.7 Ủ vật liệu

Hình 3.8 Tạo hình gạch kích thước 50 x 50 x 10mm

Hình 3.9 Cho vật liệu vào dung môi chiết

Hinh 3.10 Lac mau

Hình 3.11 Chiết dich mau

Hình 3.12 Nghiên vật liệu tại nhà máy Viglacera Hữu Hung

Hình 3.13 Thao tác định hình gạch

Hình 3.14 Tạo hình gạch kích thước 230 x 110 x 63mm

Hình 3.15 Kết quả chụp X- Rây của miu Bin 46

Hình 3.16 Biểu đồ biển đổi thành phần khoảng theo các tỷ lê phối tran

Hình 3.17 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi pH của dịch lắc trước và sau khi

DANH MỤC CÁC BẰNG

Bảng 1.1 Tài nguyên bauxite ở các châu lục trên thê giới

Bảng 1.2 Trữ lượng vả sản lượng khai thác bauxite ở trên thể giới

Bảng 1.3 Thông kê các mỏ bauxite laterite chính ở miền nam Việt Nam

Bang 1.4 Thanh phan quang bauxite laterite chính ở Miễn Nam Việt Nam

Bảng 1.5 Diện tích đât bị chiếm dụng khi khai thác mỏ bauxite Tân Rai và

Nhân Cơ

Bảng 1.6 Kết quả phân tích bùn đỏ Tây Nguyên

Bảng 1.7 Thành phần bùn đỏ của một số nhà máy alumin trên thế giới

Bang 1.8 Thành phần bùn đỏ và dung địch bám theo bùn đỏ của dự án Lâm

Đồng

Bảng 1.9 Thành phần bản đỏ và dung địch bám theo bùn đỏ của dự án

Nhân Cơ

Bang 2.10 Công thức phổi trồn nguyên liêu theo các tỷ lê khác nhau

Bảng 3.11 Thành phần cơ giới của mẫu Bùn đỏ

Bảng 3.12 Hàm lượng oxit trong bùn đỏ ở Tây Nguyên, Việt Nam và một

số nước khác trên thể giới Bang 3.13 Gia tri pH và ham lượng một so KLN trong bùn đỏ

Trang

43

44

Bảng 3.14 Kết quả phân tích XRD cho gạch nung ở các tý lệ khác nhau

Bảng 3.15 Kết quả đo pH của các tỷ lệ phối tron khác nhau

Bảng 3.16 pH của các công thức phối trộn

Bang 3.17 pH của dịch chiết sau 3 bậc chiết

Bang 3.18 Kết quả phân tích KUN của các mẫu

Bảng 3.19 Kết quả phân tích các đặc tính vật lý của gạch

Bảng 3.20 Cường đô uôn nén cho gạch đất sét nung

DAT VAN DE

Việt Nam là quốc gia có nhiều tiềm năng về quặng bauxite Theo bảo cáo

của chỉnh phủ trước Quốc Hội, tổng trữ lượng quặng bauxite đã được xác định

Khoảng 5,5 — 6,9 ty tan trong do khu vực Miền Bắc (Cao Bằng, Hà Giang, Lạng

Sơn ) khoảng 9] triệu tân, còn lại tập trung chủ yêu ở khu vực Miền Nam ( Tây Nguyên) khoảng 5,4 ty tan Day lả yếu tô quan trọng quyết định việc phát triển

ngành công nghiệp khai thác bauxite, sản xuất Alumina và nhôm kim loại ở Việt

Nam

Việc khai thác quãng bauxite ở Tây Nguyên là một chủ trương lớn của Đảng

và Nhả nước Tuy nhiên trong quả trình luyện alumin từ quãng bauxite theo công nghệ Bayer đã tạo ra một loại bùn thai được gọi la Bin dé (Red Mud)

'Bủn đỏ bản chất là phê thải chửa khoảng vật sét và Fe, nhưng có chứa nhiều

kim loại nặng độc hại nên nó được coi là chất thải nguy hại của ngành công nghiệp

Al:O;, TiO›, NaO, CaO, KạO, Ngoài các oxit chính thì nó còn chứa một số nguyên tô kim

sản xuất AI Thành phần hóa học của bủn đỏ gồm các oxit Fe;O;, SiO,

nặng độc hại và nguyên tô kim loại quý như: V, Ga, Th Các khoáng vật có trong

thành phân bản đỏ gồm khoáng vật còn lại của quãng bauxite ban đầu như: Hematit, Gơtit, Thạch anh, Gibsip, Bơmit, Muscovite, Anataz, cùng các khoáng vật kết tinh

trong quá trỉnh công nghệ sản xuât Alumin (quy trình Bayer) như: Canxit, Sodalit,

Aluminat Ca va Thạch cao

Hiện nay việc khai thic quang bauxite va san xuất alumin cũng gây ra một số

van đẻ ảnh hưởng nghiêm trọng tới môi trường đất và nước như:

-_ Khai thác bauxit đã làm mất hàng nghìn hecta rừng, đất trồng trọt, tiêu, chè

cà phê và việc hoàn thổ là một vẫn đề rất khó vì sau khi hoàn thổ có thể sẽ

xuất hiện những loài cây lạ khó điệt, hay nguy cơ sạt lở đất, biến đổi dòng

chảy.

~_ Xây ra vân đề thiếu nước trảm trọng phục vụ cho trồng trọt và thủy điện nêu

tập trung nước phục vụ cho quá trình sản xuất Alumin

~_ Nước bùn đỏ chứa một lượng sút đáng kể, có tác dụng ãn mòn và hủy diệt môi sinh xung quanh dự án Bủn đỏ cũng chứa nhiều thành phần hỏa học độc hại nên khi nó xâm nhập vào môi trường gây ô nhiễm nặng nguồn nước, đặc

biết là các sông thuộc lưu vực sông Đồng Nai va Sepepok

Hiện nay, phương pháp xử lý bủn đỏ mà các dự an đang áp dụng là chứa

trong các hỏ lớn rồi phú lên một lớp đất dầy, sau đỏ trồng cây lên để chồng phong hỏa Tuy nhiên, địa hình của các dự án cỏ địa thể cao, gió lớn về mùa khô và mưa

nhiều về mùa mưa nên việc giữ cho hàng triệu tân bùn đỏ tử năm này qua năm khác

để không bị giỏ cuồn đi là rất khỏ, nguy cơ tiểm ân vỡ đập tương đổi cao

Các nhà khoa học của Việt Nam đã và đang nghiên cửu việc tận dụng vả tải

sử dụng lại bùn đỏ để phục vụ cho hoạt động sản xuât tại địa phương Mäc đù bùn

đỏ cỏ chứa nhiều thành phần hóa học độc hại đôi với môi trường, nhưng do bùn đỏ

có chứa nhiều khoảng và các nguyên tổ đất hiếm - là nguồn nguyên liệu rat tốt cho

việc sản xuất gồm hay vật liệu xây dựng Do đó đề tài “ Nghiên cứu tỹ lệ phối trộn 'Bùn đõ với một sé khoáng chất địa phương đến quá trình ẫn định hóa rắn Bùn

đỗ sản xuất vật liệu xây dựng" đã được tiễn hành nhằm đạt được các mục tiêu sau:

~ Giúp làm giảm một lượng dang kể bùn thải sinh ra và làm giảm điện tích bễ

chứa bủn, giảm tác đông của chúng đến môi trường

NỌI DUNG

CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN TÀI LIỆU

1.1.Tiềm năng khoáng sản bauxite trên thế giới và ở Việt Nam

1.1.1 Khái niệm

Bauxite là một loại quặng nhôm trầm tích cỏ mảu hồng hoặc nâu, được hình

thành trên các đá chứa hảm lượng sắt thập hoặc sắt bị rửa trôi trong quá trình phong,

hóa nhưng giàu nhôm hoặc nhôm được tích tu từ các quặng có trước do quả trình xói mon Quang bauxite phân bỗ chủ yếu trong vành đai xung quanh xích đạo, đặc biệt trong môi trường nhiệt đới Từ bauxite được xem là nguyên liệu chính để sản

xuất alumin

Bauxite không phải là dạng khoáng vật riêng rẽ, mà là hỗn hợp đạng keo của

hydroxit nhôm, sắt với xút và nước.Quặng bauxite thưởng có câu tạo dạng đá cứng

hoặc bở rời, dạng trứng cá hoặc hat dau, dang 16 héng, dim ket và các dạng khác

1.1.2 Tiềm năng khoáng sản bauxite trên thế giới

Theo số liệu thông kê mới nhất của Sở Địa chất Mỹ tháng 01 năm 2013

(U.S.Geological Survey Mineral Commodity Summaries 2013) thi tai nguyên

bauxite trên thể giới có khoảng từ 55 đến 75 tỷ tân Theo đó trữ lượng bauxite khoảng 28 tỷ tân phân bô ở hơn 40 quốc gia, trong đó Châu Phi chiếm 32%, Châu

Đại Dương 23%, Nam Mỹ và Caribean 21%, Châu A 18% vả các nước còn lại chiếm 6% Thông kê cho thấy có 5 quốc gia có trữ lượng bauxite trên 1 tỷ tân lả

Guinea (7,4 tỷ tấn), Australia (6 ty tan), Brazil (2,6 ty tan), Jamaica (2 ty tan) va Việt Nam (2,1 ty tan)

Bang 1.1 Tai nguyén bauxite 6 cée chu luc trên thể giới

Các nước cỏ trữ lượng bauxite đều tiến hành khai thắc bauxite để sử dụng trong nước vả xuất khẩu Trên thể giới hiện cỏ 30 nước với 111 nhả máy chễ biển alumin và 40 nước với 156 nhả máy điện phân nhôm kim loại

Dưới day 1a bảng thông kê trữ lượng và sản lượng Khai thic bauxite trén thể

giới trong năm 2011 và 2012

Bang 1.2 Trữ lượng và sản lượng khai thác bauxite trên thể giởi

“Theo số liệu thông kê ở bảng 1.1 có thể thấy Việt Nam có trữ lượng bauxite đứng thứ 4 trên thế giới sau các nước Guninea (7,4 tý tân), Australia (6 ty tan), Brazil (2,6 ty tan) Trong năm 2012 sản lượng khai thác bauxite của Australia là cao

nhật thế giới (73 triệu tân), tiếp đó đền Trung Quốc (48 triệu tân), Brazil đửng thứ 3

với 34 triệu tân

Mặc dù có trữ lượng bauxite lớn thứ 4 thể giới (chiếm 7,5% trữ lượng bauxite thẻ giới) nhưng sản lượng khai thác của Việt Nam còn rất nhỏ (600 nghìn

tấn vào năm 2011 và năm 2012 giảm xuống còn 300 nghìn tân) chỉ chiểm khoảng 1,14% sản lượng của thế giới

Như vậy với trữ lượng bauxite lớn, Việt Nam có tiêm năng phát triển công

nghiệp khai khoảng và chế biến nhôm để đáp ứng nhu cầu nhôm trong nước vả xuất

khẩu

1.1.3 Tiềm năng khoáng sản bauxife ở Liệt Nam

Về mặt địa chât, lãnh thổ Việt Nam nằm ở phân trung tim Dong Nam A

thuộc mảng thạch quyển Á - Âu có lịch sử phát triển địa chất lâu đải từ Arkei đến hiện đại, lại nằm trong vùng nhiệt đới gió mùa nên hình thành nguồn tài nguyên

khoảng sản phong phủ và đa dạng.Quãng bauxite ở miễn Bắc Việt Nam được phát

hiện tử trước cách mạng tháng 8 Các nhà địa chất Pháp R.Bouwet, E Patte (1927)

đã tìm thây một loại đá gọi là “ sa thạch sắt" — loại đả giàu nhôm ở vùng Lang Son, sauu đó 10 năm, chỉnh họ đã khẳng định sự cỏ mặt của bauxite ở Lạng Sơn, Hà Giang (tai Ban Long, Tam Lung, Mèo Vạc, Lũng Pủ, Táp Ná ) Vào thời gian

1938 — 1939, người Pháp đã khai thac mé bauxite Tam Lung dé lay 30 tân quặng và

mỏ ở Bản Lỏng — 160 tắn quặng Cũng trong thời gian đó, quảng bauxite được phát

hiện ở các nơi khác, trong đỏ có Hải Dương Quăng bauxite ở miễn Bắc Việt Nam

chủ yếu là loại bauxite trầm tich có tuổi Permi muộn nằm trên mặt bào mòn của đá vôi Carbon - Permi, rất it mỏ nằm trên mặt bào mòn đả vôi tuổi Devon Thành phân khoáng vật quặng bauxite trầm tích chủ yếu là boehmite và diaspore Ở miễn Bắc Việt Nam cũng có một số it quặng bauxite laterite trong vỏ phong hóa các đả bazan

tuổi Pliocen - Pleistocen nhưng tải nguyên nhỏ, không cỏ giá trị công nghiệp

$

Ở miễn Nam Việt Nam, quãng bauxite được phát hiện muôn hơn Những

nhân định ban đầu vẻ sự có mặt của quăng bauxite laterit trên các cao nguyên bazan Tây Nguyên thuộc vẻ các nhà địa chất M Schmit (1963), J.P Berrage (1974), Nguyễn Xuân An (1979) [32], Tiếp theo đó, sau năm 1975, công tác nghiên cửu địa chất đã được tiền hành rộng khắp trên toàn bộ lãnh thổ phia Nam Việt Nam, đẫn

đến là rất nhiều điểm quặng vả mỏ bauxite đã được phát hiện và ghi nhận trên ban

đồ địa chất như: Kon Plong, Kon Hà Nừng, Đăk Nông, Bao Lộc ở Tây Nguyên.;

Binh Long ở Đông Nam Bộ; Vân Hòa, Thiên Ấn ở Nam Trung Bộ

Gan day (năm 2010) một kết quả thông kê chuyển đổi trữ lượng và tài

nguyên bauxite laterite về một "mặt bằng cấp trữ lượng và tài nguyên" theo quy định về thăm đỏ, phân cấp trữ lượng và tài nguyên bauxite cho thấy tổng trữ lượng

va tài nguyên bauxite laterite của 23 mỏ ở Tây Nguyên được 2,522 tỷ tần quặng tình

(1mm) giảm 566 triệu tân quặng tĩnh (18,3%) so với dự kiên

Trữ lượng quặng tinh có thể huy động vào nghiên cứu khả thi khai thác đạt

314,159 triệu tấn (15,64% so với tổng tài nguyên tỉnh quặng) Trữ lượng đã được cap phép khai thác 50,739 triệu tấn chiểm 16,15% trong tổng trữ lượng quặng tĩnh

vả chỉ đạt 2,01% tổng trữ lượng và tài nguyên quặng tỉnh nêu trên Cho đến nay

(thảng 2/2012), kết quả thăm dò 4 mé bauxite laterite ở Đãk Nông và Bình Phước

đạt tổng trữ lượng là 1.346,129 triệu tân quãng nguyên khai, tương đương 520,901 triệu tần tĩnh quặng (+lmm), giảm so với số dự kiến ở 4 mỏ tương ứng là 548.6

triệu tân quặng nguyên khai (giảm 28,95% so với dự kiến), tương đương giảm 329,3

triệu tân tỉnh quặng (giảm 38,73%) Kết quả nay cho thay nhận định chung rằng

“thường khi thăm dò tỉ mỉ đều cho trữ lượng và chất lượng tăng" không phải hoàn toàn đúng

Luận văn thạc sĩ—~ K19 KHMT

Bang 1.3 Thong ké cic mé bauxite laterite chinh & mién Nam Việt Nam

Trữ lượng quặng tỉnh đã | Quặng được phê duyệt hoặc dự | nguyên

kiến đạt được (Triệu tấn) | khai

527 | 117.1

1897 | 4626 326/2 | 795,5 253/4 | 6181

Nguôn: Đề án "Điều tra đánh giá tổng thể tiềm năng quăng bauxite, quing

sắt laterite Miễn Nam Việt Nam" [27, 64]

Nhu vay Tay Nguyên có tiểm năng khai thác bauxite lớn đặc biệt là ở Đãk

Nông, Gia Nghĩa và Di Linh, Bảo Lộc Trên cơ sở đó hai nha may sản xuất alumin đầu tiên của Việt Nam đã được xây dựng tại Tân Rai, Bảo Lộc, Lâm Đông và Nhân

Co, Gia Nghia, Dak Nông

Dưới đây là số liệu vẻ thành phân hóa học trong các mẫu quặng bauxite được

khai thác

Bang 1.4 Thành phần quặng bauxite nguyên khai ở các khu móö Tây Nguyên

= Thanh phan hoa hoc, | Mẫu Tân Rai Mẫu Nhân Cơ Si sa

Nguồn: Tạp chỉ tài nguyên và môi trường [34]

1.2 Hoạt động khai thác, chế biến bauxite Tây Nguyên và các vấn đề

môi trường phát sinh

1.2.1 Đặc điểm chung của hoạt động khai thác, chế biến bauvite Tây Nguyên

Hoạt đông khai thác và chẻ biên bauxite ở Tây Nguyên ở 2 tỉnh Lâm Đồng

va Dak Nông đều có những nét tương đồng Đó là lớp quãng bauxite nằm gần mặt đất dưới một lớp phủ mỏng, nằm trên mực nước ngâm và có chiêu dày trung bình từ

4 ~ 5m, nhưng lai trải dài trên điện rồng của bẻ mặt địa hình dạng đôi, do vậy đễ đảng khai thác bằng công nghệ mông mỏ nội thiên với các phương tiện cơ giới

trong khai đảo, bỗc xúc, vận chuyển Chất lượng quặng tốt, tạp chất chủ yêu là sét,

do đỏ có thể tuyển rửa trong môi trường nước đạt đến độ sạch là 99% để thu hỏi tỉnh quặng ở cap hạt > Imm Thành phần khoáng vật của quặng chủ yếu là Gibsit nén rat thuận lợi để sản xuất Alumina theo phương pháp bayer với thiết bị công

nghệ (trước mắĐ nhập từ Trung Quốc Nước phục vụ cho việc sản xuất được lây từ

các nguồn nước mặt, điện được lây từ các nhà máy nhiệt điện tự xây tại khu vực nhà

máy Alumina Tuy nhiên, tủy thuộc vào vị trí của mỏ bauxite, của nhà máy

Alumina và điều kiện cụ thể của từng địa bản, có thể có sự khác nhau chút it trong

hệ số bóc đất phủ, trong vân chuyển quãng bằng ô tô, băng tải, hoặc kết hợp trong thu đọn thảm thực vật là rừng tự nhiên, rừng tròng hoặc thảm cây trồng nông

nghiệp

Suy rộng ra đến các khu vực dự án bauxite — Alumin khác trên lãnh thổ Tây Nguyên, có thể cho rằng nguồn gây tác đông vả các đôi tượng của môi trưởng tự nhiên bị tác động vẻ cơ bản là rất giỏng nhau Trên cơ sở đỏ có thể khải quát việc

phân tích, đánh giả tác đông môi trường của một hoạt động khoảng sản bauxite và quy tụ chủng trong một tiến trình gồm hai giai đoạn: 1, Khai thác và tuyển quặng bauxite va 2, Sản xuất Alumina từ quảng bauxite

1.2.2 Khai thác, tuyễn quặng batuvite và các vẫn đề môi trường liên quan

Khai thác và làm giàu quặng bauxite, cũng như bat kỳ một dự ản xây dựng

nhà máy nhiệt điện, làm đường giao thông hoặc ngăn dap tạo hồ chứa nước thủy

lợi đều gây ra những tác đông nhất định đền môi trường Hơn nữa, dự án bauxite

~ alumina ở Tây Nguyên với những hạng mục công trình chính của nó có thê xem

như một tổ hợp dự án phát triển đa thành phần Do vậy, tác động môi trưởng do khai thác và chế biển bauxite là rất lớn và đa đạng Để có thể hình đung tác đông nhiều mặt của việc khai thác, chê biên quặng bauxite ở Tây Nguyên đến môi trường

tự nhiên, đưới đây dẫn ra kết quả tương đối cụ thể các tác động của môi trường đổi

với dự án khai thác, chế biên quặng bauxite mỏ Tân Rai, tinh Lam Dong do GS Đăng Trung Thuận và các công sự tiên hành năm 1998[16] kết hợp với dự án Nhân

Cơ [24] đễ làm ví dụ minh họa ( hình 1.1)

Từ sơ đồ ta thấy rằng trong quả trình khai thác vả tuyển quặng bauxite, chat

thải được phát sinh từ nhiều nguồn: khi thải, nước thải, chất thải rắn, trong đó nhiều

nhất là đất thải và bùn thải, gây tác động nhiều mặt đến tài nguyên và môi trường tự

nhiên

Khỗi lượng chât thải: Theo số liêu dự an Tan Rai thi dong vat chat dau vao la

dong thai trong suét 50 nim hoat déng cia t6 hop bauxite — nhém nhw sau: Téng

lượng đất phủ phải gạt bỏ khoảng 35,851 triệu mỶ, Tổng lượng quảng nguyên khai

có thẻ lây 201,186 triệu tân; Hệ số bóc phú đât <0,3, trung bình 0,17 Để đáp ứng nhu cầu nguyên liêu cho nha may Alumina công suât 600.000 tân/năm, thì hàng năm khổi lượng quặng cần khai thác và dat da loại bỏ như sau: Quặng khô 3.051.220 tắn, Quặng tới: 3.494.668 tân; Đật thải tương ứng 594.100m3; Quặng nguyên khai cần tuyên: 2.502.000 tân: Quặng đuôi thải ra: 1.310.000 tân; Nước cập

cho tuyển: 10.960mỶ/ngày Bùn thải chứa quang dudi 51.578m’/ngay Dung dich

10

bùn được thải chú yêu bằng phương pháp tự chảy theo đường ông O400 với độ dốc

8% Để chứa quặng đuôi cho 50 năm hoạt đông: dự án đã thiết kể hai hỗ chứa với

Dat va nude I<} San gạt lớp đất phủ

“Theo số liệu dự án Nhân Cơ, để đáp ứng nhu cầu nguyên liệu cho nhà máy

Alumina công suất 600.000 tân/năm, thì khôi lượng quăng cần khai thác và tuyển

hàng năm ước tỉnh khoảng 1,2 - 1,5 triệu tấn; Tổng khỏi lương quặng khai thác

trong 50 năm khoảng 60 - 75 triệu tân Khôi lượng đuôi quặng thải sau tuyển

594.000 tân/năm chất thải rắn va 9.747.693m’ bi thải Diện tích bãi thải đuôi

quãng khoảng 66,5ha Trong 50 năm khai thác, tổng khôi lượng đất phủ phải gạt bỏ

khoảng 90,637 triệu mÌ, trung bình hàng năm là 1,812 trigu m’, Số liệu từ hai dự án

cho thấy khôi lượng chất thải do khai thác và tuyển quặng cũng ảnh hưởn đền môi

trường rất lớn Dưới đây chỉ bàn thảo đến các đổi tượng chỉnh bị tác động là: đất,

nước và thảm thực vật, vì chúng là những hợp phần cơ bản nhât của môi trường

loang lỗ Lớp phủ thổ nhưỡng đặc trưng bằng loại đất feralit mảu nâu đỏ trên đá

bazo (quen gọi là đất đỏ bazan), có tầng dây vải mét, tỉ lệ sét cao, thành phần cơ

giới năng, nhưng có câu trúc tôt, tương đôi xóp và thoáng khí Đất giàu mùn, giàu các catrion AI, Ca, Mg, Fe nhưng nghèo K Đam vả lân tổng số cao, nhưng lân dễ tiêu dạng P:O; thập do nỏ kết hợp với Fe và Al tạo thành hợp chất dạng AIPO; và FePO; khó hòa tan Đật đỏ bazan có đô phì cao, thích hợp cho các loại cây công

nghiệp lâu năm như cao su, chẻ, cả phê và các cây trồng nông nghiệp khác Đất bazan thường bị thiểu âm vào mùa khô và đễ bị rửa trôi vào mùa mưa [4, 12]

Trong quy trình khai thác lô thiên, công đoạn đầu tiên là gạt bỏ lớp phủ thổ nhưỡng đất đỏ mảu mỡ, làm xảo trộn, thay đổi cau trúc của phẫu diện lớp đất mặt, các hợp phần đinh đưỡng trong đất sẽ nghèo đi và không thuận lợi cho cây trong sau đỏ, Sau khi lây hết lớp quãng bauxite thi trên mặt đáy sau khai thác chỉ còn lại

lớp đất sét loang lỗ nguyên chat, chit sit, ma từ đó đẻ hình thành nên lớp tho

nhưỡng như hiện tại phải mắt hàng trăm năm, thậm chỉ hàng nghỉn năm Mặt khác,

12

vào mùa mưa, lượng đất thải bở rời đễ dàng bị cuỗn trôi theo dong chay be mat, gay

bồi lấp những vùng đất canh tác của cư dân hạ lưu Địa hình đồi núi trên các cao

nguyên bazan lả yêu tổ thuận lợi cho quả trình này Như vậy, hoạt động khai thác

quing bauxite trén địa hình đồi làm thay đổi cầu trúc thổ nhưỡng, di cùng với sự xói

mòn, rửa trôi chất dinh dưỡng tất yêu dẫn đến sự thoái hỏa lớp đất đỏ bazan von rat

màu mỡ, biển thành dat bac mau, thâm chi “đất chết”, nêu không có những biện

pháp can thiệp tích cực của khoa học kỹ thuật và công tác quản lý

Đảng lưu ý hơn là vân đề tải nguyên đất dai bị suy giảm do chiếm dung tam

thời hoặc vĩnh viễn trong quá trinh khai thác và tuyển quãng bauxite Những số liệu

thông kê và tính toán ( bảng 1.5) cho thây sự suy giảm của tải nguyên đất

Bảng1.5: Diện tích đất bị chiếm dụng khi khai thác mỏ Tân Rai va Nhén Cơ

2 | Khai trưởng và xướng tuyển| 1.463 50 và < 50

quảng

4 | Dién tich dat bi chiém dung 2.533 S0va>50 | Giai doan 1 Tan

Nguồn: Khai thác bauxife và phát triển bên vững Tây Nguyên [T3]

1.2.3 Cơng nghệ sẵn xuất alumin (ALO)

Quá trình sản xuất alumin thực chất là quá trình làm giàu Al:O;, nhằm tách

lượng Al:O: trong bauxite ra khỏi các tap chất khác (các oxit ) Alumin nhận được

phải đảm bảo chất lượng cho quá trình điện phân trong bể muơi nĩng chảy cryolite

(Na;AIF,) đề nhận được AI kim loại Các phương pháp chính sản xuât alumin:

a Sản xuất alumnin bằng phương pháp hộ luyện

"Trong số các phương pháp hỏa luyên thì phương pháp thiêu kết bauxite với

Na›CO; cĩ sự tham gia của CaCO; (gọi là phương pháp sơđa - vơi) là phương pháp

kinh tế và được ứng dụng cơng nghiệp Phương pháp thiêu kết dùng để xử lý quặng

bauxite cĩ chất lượng trung bình hoặc kém (hàm lượng SiO› cao), nêu xử lý bằng

cơng nghệ Bayer (cơng nghệ thủy luyện) thì khơng cĩ hiệu quả kinh t

Nguyên lý của phương pháp hỏa luyện lả: Thiêu kết hỗn hợp bauxite + Na›CO; + CaCO; trong lị ơng quay ở nhiệt đơ 1200°C để thực hiện các phản ứng

sau

Al:O; + Na:CO; = 2NaAlO + CO:

SiO: + 2 CaCO; = 2CaO.SiO: + 2CO;

NaAlO› rắn trong thiêu kết phẩm (sản phẩm sau khi thiêu) đễ tan trong

nước Cịn 2CaO.SiO: khơng tan trong nước và đi vào cặn thải (bùn thải)

Phương pháp thiêu kết cĩ thể được áp dụng độc lập hoặc kết hợp với phương pháp Bayer: Phương pháp kết hợp song song hoặc nơi tiếp Phương pháp thiêu kết

14

được ứng dụng nhiêu ở các nước: Nga, Tiệp Khác trước đây, Trung Quôc hiện đang

sử dụng phương pháp này trong một số nhả máy sản xuât alumin để xử lý quặng

bauxite có hảm lượng silic cao

b Sản xuất aluin bằng phương pháp Bayer (phương pháp thuỷ luyện)

Công nghệ Bayer là công nghệ sản xuất alumin từ quặng bauxite bing

phương pháp kiềm hoả (phương pháp thuỷ luyện) với hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao và là công nghệ chỉnh để sản xuât alumin Công nghệ này đòi hỏi nguồn nguyên

liệu bauxite có chất lượng tốt và đặc biết là cho bauxite cỏ hàm lượng silie thấp Hiện nay và dự bảo trong tương lai khoảng 95% alumin trên thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ này [48] Công nghệ Bayer được dựa trên cơ sở của phản ứng

thuận nghịch sau:

AlOH) + NaOH F98lĂeh>IUC v AlO, + 2H:O

Gibbsite rin ét tủa < 100°C

Để hòa tan được quặng, dung dịch cần đảm bảo điều kiện (nồng độ NaOH,

nhiệt đô, áp suất) tùy theo đặc điểm của từng loại quặng Nếu quặng chứa chủ yêu

là gibbsite thì nhiệt độ cần có là 140°C, nhưng nếu quặng có hàm lượng boehmite cao thi cần hòa tan ở nhiệt độ từ 200 — 280°C, tùy vào nhiệt độ hòa tan sẽ có áp suất

tương ứng, ví dụ như ở 240°C thi áp suất là 3 MPa Sau đó hạ nhiệt độ của hỗn hợp nảy xuông 106°C, ở điều kiện áp suât khí quyền

Quy trình công nghệ sản xuat alumin tit bauxite được trình bày trong Hinh

3 [61, 50]:

Công nghệ Baysr chủ yêu gồm các công đoạn:

- Bauxite duoc hoa tach véi dung dich kigm NaOH Lượng Al:O; được tách ra trong dang NaAlO: hoà tan và được tách ra khỏi cặn không hoà tan (gọi là

bùn đỏ đo chú yếu lả các oxit sắt nên có màu đỏ, ngoài ra còn có oxit titan, oxit silic )

15

- Dung dich aluminate NaAlO› được hạ nhiệt đến nhiệt độ cần thiết và cho mắm vào để kết tủa Al(OH)›

Sản phẩm Al(OH); cuỗi cùng được lọc, rửa và nung để tạo thành Al:O;

Nghién va trộn bauxite với dung dich NaOH Sau khi đập kích thước hạt

còn thô, đo đó phải nghiền min Tỉnh quặng nghiền ở đang ướt đến cỡ hạt mịn đề

quả trình hỏa tảch đạt hiệu quả cao

Hồa tan: Quả trình này được thực hiện trong điều kiên nhiệt độ là từ 220-

250°C Dung dich NaOH sẽ hòa tan nhôm oxit trong bauxite để tạo dung dịch natri

aluminate, còn các câu tử khác như Fe›O; còn lại ở đạng rắn

Lọc: Hỗn hợp thu được từ khâu hòa tan được lọc để lây dung địch natri

aluminate NaAlO› Phân cặn còn lại là bùn chứa Fe:O;, SiO;, TÌO-

Làm nguội rồi lọc: Ở nhiệt độ thấp dung dịch natri aluminate NaAlO-

chuyển hỏa thành hydrat nhôm (AI:O:(H:O);) kết tủa và dung dich NaOH Lam bay

hoi dung dich NaOH, dung dịch NaOH đặc được tải tuân hoàn

1T

ANung hydroxit nhôm: Nung hydroxit nhôm ở nhiệt độ cao nhằm nhận được các sản phẩm alumnin phủ hợp

Rita bin dé: Bin d6 duoc lay ra sau quả trình lọc chứa một lượng lớn natri aluminat va kiểm Khâu rửa bửn đỏ nhằm thu hồi triệt để natri aluminat và kiểm bằng cách rửa ngược dòng

Thdi bàn đỗ: Huyền phù bùn đỏ và cát được thu vào bể chứa bùn để thải Từ

bể này nó được bơm ra hỗ bùn đỏ Ở hồ, bùn đỏ lắng xuông đáy, nước hỗ được bơm

trở lai tram xử lý nước để quay vòng trở lại quy trình Bayer hoặc bom vao tram

trung hòa đề thải ra ngoải môi trường

Theo bảo cáo đánh giá tác đông môi trường của nhả máy Nhân Cơ thì để sản xuất ra 600.000 tân alumin, mỗi năm nhà máy sử dụng 1.563.409 tân quặng bauxite tinh và tiêu thụ 40.046,5 tắn NaOH Cũng theo tính toán và dự bảo thủ lượng bủn đỏ phát sinh từ khâu sản xuất alumin là 650.000 tân/năm, lượng NaOH kẻm theo bùn

đỏ là 2.996 tân/nãm [19] Như vậy mỗi năm nhả máy sẽ thất thoát 7,48% NaOH do

dung dich kiểm bam theo bủn đỏ Kiểm chiếm 0,46% theo khôi lượng trong hỗn

hợp bin đỏ Đây là nguyên nhân khiến đô kiểm trong bùn đỏ rất cao (pH = 12,5- 13)

1.2.4 Chất thải bùn đ và các vẫn đề môi trường phát sinh:

Bin d6 là sản phẩm thải rắn của qua trinh tach alumin tir quing bauxite bang

công nghé Bayer Bin do (Red mud) 1a chat thai nguy hai sinh ra trong quy trinh

công nghệ Bayer san xuat alumin (Al,O;) tir quang bauxite, chứa hàm lượng kiềm

du cao va nhiêu kim loại độc hại Bùn đỏ gồm các thành phản không thể hòa tan, trơ, không biển chất như hematit, natrisilico-aluminate, canxi-titanat, mono-hydrate

nhôm, tri-hydrate nhôm

1.2.4.1 Tỉnh chất độc hai của bùn dé

+* Tínhăn mòn: Dung dịch bủn đỏ có độ pH trong khoảng 12.5-13, như

vậy theo QCVN 07-2009 BTNMT thi bin đỏ có tỉnh kiềm vượt ngưỡng chất thải nguy hại (>12,5) Đô kiểm cao cỏ thể gây tổn thương nghiêm trọng với các mô khi

18

tiếp xúc, ngoài ra nó còn gây nên tác động ăn mòn đổi với vật liệu và trang thiết

bi

** Kim loại nặng: Các nguyên tô kim loại nãng có trong bùn đỏ bao gồm V,

Cr, Fe, Ni, Pb, Zn là các tác nhân gay ö nhiễm Nếu thâm nhập vảo cơ thể sẽ tích

lũy trong cơ quan nội tiết Trong điều kiện thời tiết nẵng nóng khí bụi từ bùn đỏ cỏ thé phat tan ra ngoài không khí gây nhiễm độc kim loại nặng thông qua đường hô

hap

+* Nguyên tố phóng xạ: Cac nguyén té phóng xa rất nguy hiểm đối với sức

khỏe con người và môi trưởng nêu chủng có mặt trong bùn đỏ Do may mắn,

quặng bauxite tại Tây Nguyên hình thành do quả trình phong hỏa đá bazan cỏ tuổi tương đổi trẻ, chưa bị biển đổi nhiều dưới tác động của các quá trình tự nhiên nên

không có khả năng chứa các nguyên tỏ phóng xạ

1.2442 Chất thải bùm đỏ và các tác động đến môi trường

a Bim dé; la chat khéng thé tranh khéi trong quá trình sản xuất alumin

và là chất thải chưa tải chế trong quá trình công nghệ như hiện nay Bun đỏ gồm các chất thải vô cơ, trong đó có chứa lượng sút dư thừa có thể gây tác đông bắt lợi đổi với môi trường Thực chât bùn đỏ là một hỗn hợp, gồm các oxit kim loại không hòa tan trong dung địch xút ( NaOH) ở công đoạn tách trong dây chuyền

công nghệ bayer Thành phần của bùn đỏ trong quá trình thử nghiệm sản xuât Alumin tử quãng bauxite ở Tây Nguyên theo kết quả phân tích tại Úc và Trung Quốc như ở bảng 1.6

Trong bùn đỏ thành phần oxit sắt chiểm hơn 46% nên làm cho bùn có màu đỏ; có lượng sút dư thừa ( NaOH) và bùn oxalate (Na:CO;) Đề sản xuất được 1 tân

alumina bang công nghệ bayer sẽ phải thải ra khoảng 1.5 — 2 tân bùn đỏ

Bun đỏ trước khi thải ra ngoài được rửa ngược dong 4 -6 bước nhằm thu tôi

đa chất kiềm và hạn chế tác động đền môi trưởng Theo công nghệ Bayer, bủn đỏ được thải ra theo hai phương thức là thải khô và thải ướt Trong trường hợp thải

19

ướt, huyền phủ bủn đỏ từ đất của các thiết bị rửa có nông độ chât rắn chiếm khoảng

30% (đối với thiết bị lắng bằng) và khoảng 50% (đối với các thiết bị lắng đây côn

với tốc độ cao) được bơm ly tâm bơm thẳng ra hồ chứa bùn đỏ

đỏ được bơm từ thiết bị rửa qua

"Băng 1.6: Kết quả phân tích bùn đỏ Tây:

máy lọc để nâng nồng đô chất rắn Nguyên (Don vi %)

12/2008 của du an ATF (2006 -

2011), trên thể gưới hiện nay có

va Chau Uc ap đụng công nghệ

thai kh6 noi co lugng mua thap;

tập trung ở Trung Quốc, An Độ, Chất khác 17,06 13,50

Brazin, phia Bong Uc, Jamaica Nguồn: Nguyên Thanh Liêm, TEV

và các nước đang phát triển khác

Nguồn: Nghiên cứu khả năng chỗ tạo vật liệu xây dựng TF bùm đỏ phát sinh trong

công nghệ sản xuất alunin ở Tây Nguyên{ 11]

'Bủn đỏ bao gồm các chất không thễ hòa tan, trơ và khả bên vừng trong điều

kiên phong hỏa và đặc biệt có chứa hảm lượng xút dư thửa cao cỏ pH từ 12 ~ 13,5,

một hóa chất độc hại đôi với sức khỏe con người và môi trưởng sinh thái Bùn đỏ có

tỷ trong 2,6 - 3,5 tân/mỶ, tỷ lệ lắng Cm/Ks khoảng 0,014 - 35,9; khoảng 80% bùn

đỏ có hạt mịn <10Jum, do vậy tốc độ lắng diễn ra rất châm, Với công suât 600 nghỉn tân alumina/năm như nhà máy Tân Rai, lượng bùn đỏ thải ra khoảng 1.2 triệu tân/năm Vì vậy, nếu thải trực tiếp ra môi trường sẽ gây ra các hậu quả sau đây:

Phải sử dụng điện tích đất lớn để lưu trữ; Lâm mắt khả năng sử dụng đất trong thời

gian đài; Khôi lượng bùn thải lớn, trong mùa mưa có nguy co gay ra rửa trôi, lũ bùn lâm ô nhiễm môi trường nước mặt trên điện rồng; Lượng xút dư thừa trong bùn đỏ,

bùn oxalate thám vào đất gây ô nhiễm và làm mật khả năng canh tác của đất, đồng thời ngâm xuống đất gây ö nhiễm nguồn nước ngầm; Kích thước hạt bùn đỏ rất nhỏ

có khả năng phát tản vào không khí do giỏ, ảnh hưởng xâu tới sức khỏe con người

và môi trường sinh thải

Dười đây lả bảng số liệu về thành phần của bùn đỏ và dung dịch Bủn Đỏ của

2 dự ân Lâm Đông và dự ản Nhân Cơ [12]

công nghệ sản xuất alunin ở tây nguyên [1]

Bảng 1.9 Thành phần bàn đỏ và dung dịch bản theo bùn đỗ của

Nguồn: Nghiên cửu khả năng chế tao vật liệu xây dhg TẾ bìm đồ phát sinh trong cong

nghệ sản xuất ahauin ở tây nguyên11]

b.- Hỗ chứa bùm đồ và nguy cỡ tiềm ẩn

sk Nguy cơ nước chảy tràn từ hồ cha bùn đỏ: Lưu giữ bùn đỏ chỉ bảo

đảm khi hệ thông rửa và lọc nước cũng như cân bằng nước nói chung được

quản lý và kiểm soát chặt chẽ Các vùng có mỏ bauxite lớn ở Tây Nguyên như

Lâm Đồng và Đắk Nông là những vùng mưa lớn của Việt Nam với lượng mưa

trung bình năm thường hơn 2.400mm, cả biệt có những nơi hơn 3.000mm Như vây, trong điều kiện Tây Nguyên cân bằng nước bị ảnh hưởng rất lớn bởi điều kiên thời tiết, đặc biệt là khi cỏ mưa lũ lớn bất thưởng Trong tỉnh huông đó,

việc vân hành thoát nước không kịp thời sẽ có nguy cơ dần đến nước chảy tràn

ra khỏi hồ chứa và phát tán ra môi trưởng Các hồ chứa bủn đỏ ở dự án Tân Rai

vả Nhân Cơ tuy đã được chọn ở những thung lũng cỏ diện tích hứng nước nhỏ, nhưng khi có mưa lũ lớn thì lượng nước trên bề mặt cũng có khả năng đủ lớn,

hoặc lũ tử các thung lũng khác tràn sang sẽ có nguy cơ cao vẻ chảy trân bờ nếu không quan ly va van hành phù hợp Trên thế giới, vấn đề nước chảy tràn bờ

chứa bùn đỏ đã xảy ra ngay cả với các tập đoàn khai khoáng lớn và diễn ra tại các nước phát triển có kinh nghiệm vẻ khai thác và chế biển bauxite và bảo vệ môi trường Ví du như vụ chảy tràn bở hồ chứa kéo đài hơn 4 giở với khoảng 1,8 tỉ lít bùn đỏ xây ra vảo tháng 4/2007 va thang 4/2008 tử hỗ chứa ở Saguenay — Canada ctia cac nha may Alumina thuéc tap doan Rio Tinto Alcan

da Jam cho dong séng Saguenay nhuom mau do dai hang chuc kilomet Cac

điều tra viên sau đó cho thấy nguyên nhân xây ra sự cô để bủn đỏ chảy tràn hồ

chứa là do phương thức vận hành không phù hợp, thiếu thông tin và không

được kiềm soát chặt ché [65, 66]

sè Nguy cơ vỡ đập gây ra sự cổ môi trường nghiềm trọng: Xây dựng đập

ngăn hồ chứa dủ kiên cô đến đâu cũng tiềm an nguy cơ vỡ đập khi xảy ra thiên

tại như mưa lũ lớn, hoặc có động đât Trong những trường hợp đó, kiềm và các

chất độc hại sẽ tràn ra ngoài ảnh hưởng đến môi trường xung quanh Mặc dù

chưa cỏ ghỉ nhân về khả năng xây ra nguy cơ vẻ động đất, nhưng Tây Nguyên

lại là vùng có mưa lũ lớn và từng xảy ra nhiều trận lũ quét Trân lũ quét năm

1990 ở Đãk Lắk đã gây ra hiện tượng domino: bổn hồ chứa nước nhỏ ở phía thượng lưu bị vỡ, kéo theo làm vỡ bồn đập thủy lợi ở phía ha lưu Hay trân lũ gần đây nhất ở vào ngày 11/5/2008 ở Tuy Đức, vủng cỏ mỏ bauxite của tỉnh

23

Đãk Nông Như vậy, khả năng vỡ đập hồ chứa bùn đỏ của các dự ản alumina ở Tây Nguyên hoàn toàn có thể trở thành hiện thực, Nếu sự cô xây ra sẽ là một thảm họa về môi trường không chỉ đổi với Tây Nguyên, mả lan tỏa các chất độc hại xuống vùng hạ lưu thuộc các tỉnh duyên hải miễn Trung, Đông Nam Bộ và

các tỉnh Đông Bắc Campuchia

s# Nguy cơ thẩm thấu chất độc hai xuống mạch nước ngâm: Theo thiệt

kế xây dựng hồ chứa bùn đỏ hiện nay, lòng hồ sau khi được nạo vét, kết cầu

xây dựng gồm có lớp vật liệu chông thâm giữa hai lớp đât sét Về nguyên tắc

kết câu nên như vậy có thể đảm bảo ngăn chặn các chất độc hại từ bản đỏ thẩm

thấu xuống mạch nước ngầm Tuy nhiên, trong quả trình xây dựng nếu không

đảm bảo chất lượng hay có sự cô làm nứt nẻ đây nền, các chất độc hại có thể

thấm thâu xuống mạch nước ngầm gây 6 nhiém nguồn nước Mặt khác, một số nghiên cửu trên thể giới gần đây cho thấy, qua nhiều thập kỷ kiểm pha lỏng của bùn đỏ đã phản ứng với đất sét, sodium — aluminium ~ hydrosilicat và zeoolit trong một cơ chế phản ứng phức hợp Phản ứng này tương tự như phản ứng của khoảng sét trong dung dịch Bayer nhưng châm hơn rất nhiều Sự thay đổi này Jam tăng tức thủ tỉnh thâm nước của lớp đất sét vả dẫn đến nguy cơ gây nhiễm

hệ thông nước ngầm sau nhiều thập ký Như vậy, hồ chứa bủn đỏ chỉ đảm bao chống thâm trong thời gian đầu, sau vải thập ký vẫn có nguy cơ thẩm thâu

xuống nước ngàm, mặc dủ đã được thiết kể chông thâm kỹ cảng Nguy co nay

đã xây ra tại các hồ chứa bùn đỏ ở Jamaica Bộ trưởng ngành mỏ và tài nguyên

nước này cho biết, ở các nguồn nước ngầm và giéng nước gần các hồ chứa bùn

đỏ sau 20 năm xuất hiện nông độ sút khá cao làm ô nhiễm nước gây nguy hiểm

cho đời sông nhân dân trong ving [65, 66]

sẽ Nguy cơ phát tản vào môi trường: Chât thải bùn đỏ sau khi thải vào

hồ cần thời gian để làm khô Khi lớp bùn đỏ trên bẻ mặt bị khô, do đặc tính rất mịn nên dễ vỡ thành bụi phát tán mang theo hỏa chất độc hại @Na:O) vào môi trường khi có giỏ Theo quy trình của dự ản Nhân Cơ và Tân Rai, bùn đỏ sau

khi khô được san ủi thành từng lớp và phú một lớp dat màu để trồng cây phục

24

hồi môi trưởng Trong thực tế, muôn đưa máy vào san ủi được cản phải chở cho

lớp phủ phia dưới cũng phải khô mới chỉu được tải trong Như vậy, trong trường hợp lớp bùn đặc trên bẻ mặt bãi thải đã khô, nhưng các lớp dưới vẫn ướt (chưa thể đưa máy vào san ủi) nguy cơ phát tản bụi do giỏ vẫn xảy ra Tây Nguyên có chế độ mưa theo hai mủa là mùa khô vả mùa mưa, trong đỏ mùa khô hầu như không mưa và có giỏ khá mạnh khoảng 2.4 -5,4m/s Tốc độ này

công với khô hạn gay gắt kéo dài trong mùa khô sẽ tạo điều kiện làm vỡ bề mặt

min của bùn đỏ khủ bị khô và phát tán bụi làm ô nhiễm môi trường xung quanh 1.3 Một số phương án xử lý bùn đỏ trên thế giới và ở Việt Nam

1.3.1 Các phương án xử lý bàn đỗ trên thể giới

Do có tính trơ, khá bên vững trong điều kiện phong hỏa, có tính độc hại cao

và thải ra với khôi lượng lớn, nên trong quả trình sản xuất Alumina, việc xử lý chất

thải bùn đỏ là vân đề môi trưởng hết sức quan trong, Do vậy, các dự an Alumina

phải có chỉ phí đầu tư cao cho việc chiếm dụng đất, chôn lắp, quản lý, bảo vệ và vận hành hỗ chứa bùn đỏ, ngăn chặn chất độc hại ra môi trường

Mặc dù các nhà sản xuât cô gắng tôi đa đề thu hỏi lượng xút thừa nhằm giảm

chỉ phí tài chính vả giảm thiểu tác động xâu đến môi trường, nhưng trên thực tế, dit

áp dụng công nghệ nào cũng tồn tại một lượng xút dư thửa trong bùn đỏ, gây độc hại cho con người và môi trường sinh thái nêu bị phát tán ra bên ngoài Trên thế

giới đã có nhiều công trình nghiên cứu thành công việc xử lý và sử dụng bùn đỏ, tuy

nhiên hiệu quả kinh tế còn thấp nên đa số bủn đỏ được thải ra các bãi chứa

Việc nghiên cửu xử lý bùn đỏ thu hồi các nguyên tô kim loại cỏ giả trị, cũng như sử dụng bủn đỏ vào mục đích khác đã được các nhà khoa học thé giới nghiên

cứu và đề cập theo 3 hướng chỉnh: thu hồi kim loại có giá trị, sản xuất vật liệu xử lý

môi trưởng, sản xuất vật liệu xây dựng [37] Trong thực tế, hàm lượng các nguyên

tổ kim loại có giá trị trong bủn đỏ cao, nhưng các quy trình thu hồi kim loại từ bùn

đỏ mới có kết quả khoa học trong phòng thí nghiệm.

Sản xuất vật liệu Thu hỗi kim loại : z ——

xây dựng: Gạch, xỉ Fe, Al, Ti, Ga, V, Chat nhuộm và sơn

“Theo các tư liệu đã công bỗ trên các tạp chí khoa học thê giới, bủn đỏ có thể

tan dụng làm phụ gia xi măng Các sô liệu cho thây, việc bỏ sung bùn đỏ vào phụ

gia xi măng với khỏi lượng bằng 1% nguyên liệu thô không làm thay đổi quy trình

sản xuất và chất lượng xi măng, nhưng cỏ thể làm giảm giá thành xi măng xuất

xưởng Tuy nhiên, việc sử dụng khỏi lượng bùn đỏ hàng triệu tan sinh ra trong quả

trình sản xuât alumin ở Tây Nguyên lảm phụ gia cho hoạt động sản xuất xi măng là

không khả thí

1.3.1.1 Sử đụng bùn đỗ trong sản xuất vật liệu xây dựng

“Thành công lớn nhất trong việc tân dụng bùn đỏ lä sản xuất các loại gạch có

sử đụng thêm các phụ gia các loại khác nhau: kaolinite, cát, quặng photphat, tro

bay, quặng Bo thải vả nung ở nhiệt độ cao Các pha kết tỉnh mới NaAlSiO¿,

Ca:Al:SiO; có độ bền cao, giữ được đô cứng của viên gạch và giữ các ion

Na” linh động trong pha rắn, cứng Wanchao Liu, Jiak uan Yang, trong bai bao [55]

năm 2009 đã trình bày kết quả trong phòng thí nghiêm vẻ thu hồi Fe chứa trong bùn

đỏ bằng phương pháp khử các oxit sắt, cũng như phương pháp sản xuât gạch bùn đỏ

bang cách bỗ sung phụ gia Ca(OH)› với nông đô 9, 13, 17 và 21% Tác gia Taner

Kavas sử dụng chât thải từ nhà máy tuyển quặng Bo của Thỏ Nhĩ Kỳ để tạo ra loại

gạch cỏ chất lượng, giảm nhiệt đô nung gạch bùn đỏ và làm tăng độ cứng của gạch

26

Các kết quả trên cho thây: bùn đỏ cỏ thể sử dụng để sản xuất gạch, tuy nhiên dé tao

ra loại gạch có chất lượng và giảm nhiệt độ nung gạch cân tìm kiêm được loại phụ gia cần thiết có giả thành rẻ tại địa phương, đỏ có thể là đất sét, đá vôi Các phổi liệu gạch bủn đỏ đã thành công trong sản xuất thường được đăng ký bản quyền ở quốc gia đó, nơi có các nhà máy sản xuất Phương pháp này ngoài việc loại bỏ được

ảnh hưởng độc hại của bùn đỏ đối với môi trường, còn cỏ thể tạo ra sản phẩm dân dụng có giả trị đôi với địa phương

13.12 Sử dụng bùn đồ trong sản xuất gốm thity tinh

Bủn đỏ còn được sử dụng trong sản xuất gồm thuỷ tỉnh trong phỏi liệu sản xuất gồm thuỷ tỉnh tại công ty Nhôm Shangdong, Trung Quốc có 52% bùn đỏ, 33 %

tro bay, 9 % cát thạch anh, 19 TiO; và 59% Soda ở nhiệt độ nung 850 — 1100°C tạo

ra loại sử thuỷ tỉnh có câu trúc đẹp Tương tự, sử dụng 50% bủn đỏ cùng với 50% sét có thành phần hoá học (Al:O; 10,8%, SiO› 37,5%, K;O 2%, Na:O 0,8%, CaO

22,1%, Fe:O; 4.1%, MKN 18,7%, thành phần khác 3.2%) tạo ra sản phẩn sử thuỷ tỉnh ở nhiệt độ 1000°C Như vậy, có thể sử dụng các phụ gia tro bay, sét va kaolinite

để tạo ra sản phẩm sứ thuỷ tỉnh quy mô công nghiệp [13]

1.3.1.3 Sử đụng bùm trong xử lý nước

Ô nhiễm nước hiện nay là vấn đẻ lớn của toàn cầu, kể cả nước mặt và nước thai sinh hoạt hay công nghiệp Hầu hết các nguồn nude 6 nhiễm này đều gây hại

cho con người, động vật và cây trồng; chúng có chửa các anion, các hợp chất hữu

co va cation kim loại nặng Tât cả các hợp chất này nhất thiết phải được loại bỏ

trước khi nước thải được tái sử dụng hoặc thải ra sông suôi Trước nhiễu kĩ thuật xử

lý nước thải, hâp phụ được xem là phương thức hiệu quả và được ứng dụng rông rãi

và than hoạt tỉnh được biết

Nhưng giá thành chất hấp phụ và quả trình tái sinh chủng lại rất dat, đã hạn chế quá

én là giải pháp hữu hiệu trong loại bỏ chât ô nhiễm

trình sử dụng và không được ứng dụng rông rãi Trong nhiều thập kỉ gần đây, các chất hấp phu giá rẻ được tạo ra bằng chất thải công nghiệp, nông nghiệp đã được quan tâm và nghiên cửu Bùn đỏ cũng được xem nhu chat hap phụ giả rẻ và nhiều

nghiên cửu cho thấy bùn đỏ cỏ khả năng hắp phụ cao do nỏ có đặc tính xốp vả bảm dinh cao

Trong thời gian gần đây, nhiều nhà khoa học đã bắt đâu quan tâm và nghiên

cứu các ứng dụng của bùn đỏ trong môi trường, ví đụ như xử lý nước thai, Bun do

có khả năng loại bỏ được kim loại nặng, các anion vô cơ, ion kim loại hoặc các chất hữu cơ có màu, các hợp chất phenel và vi sinh vật Ưu điểm lớn nhật của bủn đỏ là

nó có khả năng bám dính và déng tu Ying Zhao, Jun Wang, Zhaok un Luan (2009)

E8, Sð] và nhiều tông thik:nghiền củu Khác đã cho thấy sự thánh công rong sử

dụng bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ khi xử lý photpho và nito trong nước và một số

nghiên cửu sử dụng bùn đỏ đễ xử ly asen, crom trong nước thải [53, 54]

Bùn đỏ vừa được thải bỏ ra phải được hoạt hỏa để có thể loại bỏ được chất ô nhiễm và giảm thiểu được tác đông có hai của chủng Phương pháp hoạt hóa chính

đó là: axit hóa, hoạt hóa bằng nhiệt, hoặc kết hợp nhiều hình thức Dựa vào nguồn gốc của bùn đỏ và nguồn gây ô nhiễm, sẽ cỏ các hình thức hoạt hóa thích hợp Bùn

đỏ sau khi được hoạt hỏa sẽ có các đặc tính hóa lý khác hẳn ban đầu [45, 40]

Axit hóa: Các axit này là H›SO; đặc, HCI hoặc HNO: loãng Kết quả chụp SEM cũng cho thây sự ăn mòn bề mặt vả tạo ra các lỗ hỗng bên trong bởi axit, các

lỗ hồng và bễ mặt mới được hình thành là do sự hòa tan canxi và các muối tan trong

axit, làm cho điện tích bề mặt tăng từ 14,09m°/g đến 19,35m?⁄g, làm tăng dung tich hập phụ của bùn đỏ [36]

Xử lý nhiệt: xử lý nhiệt cho bùn đỏ với nhiều nhiệt đô khác nhau (tit 200°C

đến 1000°C) Xử lý nhiệt ở 700°C sẽ làm giảm điện tích về mặt của bùn đỏ nhưng dung tich hap phu photphat lai tăng lên Kết quả phân tích XRD cho thấy, xử lý

nhiệt đã làm xuât hiện sự chuyên pha và thay đổi thành phần khoảng vật của bùn đỏ

[5]

Như vậy, nêu như bùn đỏ chưa qua xử lý là một nguồn gây ô nhiễm đe dọa

môi trường và sức khỏe con người thì người ta lại tìm ra cách quản lỷ và xử lý nó

để nỏ trở thành sản phẩm hữu hiệu, mang lại lợi ich cho môi trường và nguôn lợi vẻ

kinh tế Bùn đỏ cỏ thể được sử dụng làm vật liệu xây dựng (gạch, xi măng, đồ ôm), phủ xanh, cải tao dat, sử dụng bùn đỏ theo các phương thức thản thiện với môi trưởng sinh thái [56]

1.3.2 Các phương án xử lỷ bàn đỗ tại Viet Nam

Hiện nay với tiềm lực kinh tế và trình đô công nghệ kỹ thuật, cũng như kinh nghiệm xử lý bùn đỏ hiện nay của một số tập đoàn khai khoảng trên thẻ giới, việc

thống kê và kiểm soát nguy cơ phát tán các chất thải độc hai từ bùn thải đuôi quãng, bủn đỏ và bùn oxalate vào môi trường có thể thực hiện được Mặc đù ngành công,

nghiệp nhôm bao gồm khai thác, tuyên rửa quãng bauxite, san xuat alumina va dién

phân trên thể giới đã tôn tai hon mot thể kỷ, nhưng đổi với Việt Nam vẫn là vân để hoàn toàn mới và chưa có kinh nghiệm nên sẽ gặp rất nhiều khóa khăn thách thức

Đông Bắc Camphuchia khi có sự cổ môi trường xảy ra

"Trên thực tế do các nhà máy Alumin của Việt Nam hiện chưa hoạt động, các hoạt động xử lý và sử dụng bùn đỏ ở Việt Nam chủ yếu là nghiên cứu trong phòng, thí nghiệm và thử nghiệm pilot quy mô nhỏ Nguyên liệu cho tat cả các thử nghiệm nói trên là bủn đỏ của xưởng sản xuất Alimin của Nhà máy Hóa chất Tân Bình, thành pho H6 Chi Minh Ve ban chat, nha máy hóa chất Tân Bình lây quặng bauxit

từ phân xưởng khai thác và tuyển quăng tại Bảo Lộc, sau khí chuyển về thành pho

Hồ Chỉ Minh tiền hành sản xuất Alumin theo công nghệ Bayer Các quy trình sản

xuât này hoàn toàn tương đồng với các quy trình sản xuât của Nhà may Alumin Tan

29