nghiên cứu sử dụng thủy tinh từ chất thải điện – điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng

--- ĐẶNG TRUNG QUÝ NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH TỪ CHẤT THẢI ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU NHẸ KHÔNG NUNG ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Hà Nội – Năm 2013...

-

ĐẶNG TRUNG QUÝ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH TỪ CHẤT THẢI ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU NHẸ KHÔNG

NUNG ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội – Năm 2013

-

ĐẶNG TRUNG QUÝ

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG THỦY TINH TỪ CHẤT THẢI ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỂ SẢN XUẤT VẬT LIỆU NHẸ KHÔNG

NUNG ỨNG DỤNG TRONG XÂY DỰNG

Chuyên ngành: Hóa vô cơ

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nghiêm Xuân Thung đã giao đề tài và tận tình hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi nhất giúp em trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn đúng thời hạn cho phép

Em xin chân thành cảm ơn Phòng Sau đại học, Bộ môn Hóa vô cơ, Phòng thí nghiệm Hóa vô cơ, thư viện trường Đại học khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc Gia Hà Nội đã giúp đỡ trong suốt thời gian học tập và nghiên cứu vừa qua

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới người thân trong gia đình, bạn bè trong lớp cao học K22 và các em sinh viên khoa Hóa đã luôn động viên, chia sẻ và giúp đỡ tôi về mọi mặt trong thời gian vừa qua

Hà nội, ngày 11 tháng 12 năm 2013

Tác giả:

Đặng Trung Quý

1.1.1 Vật liệu xây dựng truyền thống 2

1.1.2 Vật liệu xây dựng nhẹ không nung 4 1.1.3 Tình hình sản xuất gạch siêu nhẹ không nung ở Việt Nam 9 1.2 Giới thiệu tổng quát về chất thải điện tử 10 1.2.1 Định nghĩa về chất thải điện tử (E - Waste) 10

1.2.3 Thành phần vật chất của chất thải điện - điện tử 12

1.2.4 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử ở Việt Nam 15 1.2.5 Tình hình thu gom và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam 17 1.3 Bóng đèn huỳnh quang và nguồn phát thải 18 1.3.1 Cấu tạo của bóng đèn huỳnh quang 18

1.3.2 Nguồn phát sinh rác 19 1.3.3 Tính chất của thủy tinh bóng đèn huỳnh quang 20 1.4 Giới thiệu công nghệ sản xuất gạch bê tông xốp siêu nhẹ 20 Chương 2 THỰC NGHIỆM VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

2.1.1 Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 23 2.1.2 Phương pháp kính hiển vi điện tử quét (SEM – Scanning Electron

b Khuấy trộn đồng nhất nguyên liệu 28

2.2.2.1.2 Gia công và hoàn thiện mẫu 29

2.2.2.2 Thực nghiệm chi tiết 29

a Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước hạt thủy 29

e Khảo sát sự ảnh hưởng của tốc độ khuấy tới sự hình thành mẫu vật liệu 32

f Khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian khuấy tới các tính chất của vật liệu 33

g Khảo sát sự ảnh của cấp hạt thủy tinh đến các tính chất của vật liệu 33

h Khảo sát sự ảnh hưởng của tro bay đến các tính chất của vật liệu 34

i Khảo sát sự ảnh hưởng của Natri silicat đến các tính chất của vật liệu 34

3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước của bột thủy

3.2 Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn (L/R) 36 3.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của vật

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

STT Chữ viết tắt Chữ viết đầy đủ

2 PVA (1.7%) Dung dịch Polyvinyl alcol 1,7%

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Phân loại thiết bị điện và điện tử thải theo chỉ thị của Liên minh

Châu Âu về thiết bị điện và điện tử thải (EU, 2002) 11 Bảng 1.2 Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại của chúng 13 Bảng1.3.Khốilượngtrungbìnhchấtthảiđiện tửở các vùng trong cả nước 16 Bảng 1.4 Các thông số của gạch bán trên thị trường và tiêu chuẩn yêu cầu 22 Bảng 2.1 Hệ số đẫn nhiệt của một số vật liệu 26 Bảng 2.2 khảo sát sự ảnh hưởng của thời gian nghiền đến kích thước hạt thủy

Bảng 2.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của tỷ lệ lỏng/rắn (L/R) 31 Bảng 2.4 Khảo sát sự ảnh hưởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của

Bảng 3.3 Khảo sát sự ảnh hưởng của Natri claurinsulfat tới các tính chất của

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Sản xuất gạch sét nung truyền thống 3 Hình 1.2 Sản xuất gạch sét nung lò Tuynel 4 Hình 1.3 LượngchấtthảithiếtbịđiệnvàđiệntửởViệtNamtừ2002-2006

vàướctínhđếnnăm2020

15

Hình 1.4 Bóng đèn huỳnh quang và sơ đồ cấu tạo 19 Hình 2.1 Nhiễu xạ tia X theo mô hình Bragg 23 Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý kính hiển vi quét điện tử 24 Hình 3.1 Giản đồ XRD của mẫu A 45 Hình 3.2 Giản đồ XRD của mẫu B 46 Hình 3.3 Giản đồ XRD của mẫu C 46 Hình 3.4 Giản đồ XRD của mẫu D 47

Hình 3.6 Kết quả hình ảnh SEM của các mẫu ở cỡ 10µm 49 Hình 3.7 Kết quả hình ảnh SEM của các mẫu ở cỡ 20µm 50 Hình 3.7 Kết quả hình ảnh SEM của các mẫu C 51 Hình 3.8 Cường độ kháng nén của các mẫu nghiên cứu 52 Hình 3.9 Khối lượng riêng của các mẫu nghiên cứu 53

MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự gia tăng chóng mặt của chất thải công nghiệp, một trong số lượng lớn đó phải kể đến nguồn rác thải ngành điện - điện tử Rác thải của ngành điện - điện tử rất đa dạng như màn hình tivi (bao gồm màn thủy tinh CRT và màn hình phẳng LCD), các thiết bị chiếu sáng, các vật liệu gia dụng trong gia đình,…vv.Vấn đề xử lý rác thải công nghiệp nói chung, rác thải ngành điện tử nói riêng đã là một vấn đề nóng hổi thu hút sự quan tâm của toàn nhân loại và đặc biệt là các nhà khoa học trên toàn thế giới.Ở Việt Nam, bộ Tài nguyên môi trường đang được thủ tướng giao soạn thảo quyết định về trách nhiệm của các nhà sản xuất nhập khẩu phân phối và tiêu dùng phải thu gom, xử lý các thiết bị điện tử hỏng, hết hạn sử dụng

Bóng đèn huỳnh quang và màn hình thủy tinh CRT là những rác thải không phân hủy chứa các kim loại và hợp chất độc hại Khi thải chúngra môi trường, chúng sẽgây ô nhiễm môi trường và gây độc cho con người Tuy nhiên việc tái sử dụng các vật liệu để sử dụng vào mục tiêu tiết kiệm nguồn nguyên liệu đồng thời giảm giá thành

và tăng sản phẩm cho xã hội Thủy tinh được thu gom từ nguồn thải điện - điện tửcó thể tận dụng để tái sản xuấtcũng như sử dụng làm nguyên liệu đầu cho sản xuất vật liệu: gốm xốp, bê tông xốp, thủy tinh xốp, men gốm, phục vụ cho ngành xây dựng

Với thực tế trên chúng tôi chọn đề tài cho luận văn thạc sĩ: “Nghiên cứu sử dụng thủy

tinh từ chất thải điện – điện tử để sản xuất vật liệu nhẹ không nung ứng dụng trong xây dựng”.

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu về vật liệu

1.1.1 Vật liệu xây dựng truyền thống

Xây dựng là một ngành công nghiệp sử dụng khối lượng vật liệu nhiều nhất,khối lượng các vật liệu sử dụng cho ngành xây dựng là khổng lồ Vật liệu sử dụng chủ yếu và phổ biến trong xây dựng hiện nay là gạch sét nung, bê tông xi măng

Để sản xuất ra những vật liệu xây dựng này cần một khối lượng nguyên liệu khổng lồ

và sản sinh ra một lượng lớn khí thải độc hại Để sản xuất gạch sét nung thì chủ yếu sản xuất bằng lò thủ côngtruyền thống và lò nung Tuynel

a Lò thủ công truyền thống

Lò thủ công truyền thống được sử dụng phổ biến ở Việt Nam từ lâu đời,đây là loại hình công nghệ sản xuất đơn giản, lạc hậu nhất Hiện nay sản lượng gạch đất sét nung được sản xuất bằng lò đứng thủ công chiếm khoảng khoảng 35% - 40% tổng sản lượng gạch đất sét nung Sản phẩm của công nghệ này không đảm bảo về kích thước, chưa phù hợp với độ co nguyên liệu, nên kích thước sản phẩm thường thiếu hụt, mẫu

mã sản phẩm đơn điệu [8].Gạch mộc sau khi tạo hình được phơi trên cáng thủ công không có mái che, sau đó được nung trong lò gián đoạn Nhìn chung, công nghệ sản xuất chủ yếu là thủ công, hao phí nguyên, nhiên liệu lớn, gây ô nhiễm môi trường, chất lượng gạch còn hạn chế, đặc biệt là về kích thước, hình dạng Nếu đáp ứng nhu cầu 42 triệu viên gạch vào năm 2020 bằng gạch đất sét nung sẽ tiêu tốn khoảng 57-60 triệu m3đất sét, tương đương với 2.800-3.000 ha đất nông nghiệp Ứng với những con số này, chúng ta còn tiêu tốn đến gần 6 triệu tấn than và thải ra môi trưởng gần 17 triệu tấn khí thải (CO, CO2), gây nên hiệu ứng nhà kính nghiêm trọng Có thể liệt kê hàng loạt nhược điểm của công nghệ sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công như sau:

- Nung gián đoạn, không có hệ thống thiết bị kiểm soát nhiệt độ lò, người thợ kiểm

soát nhiệt độ lò đốt bằng kinh nghiệm

- Tổn thất nhiệt năng lớn, phát thải khí CO và CO2nhiều, gây ô nhiễm môi trường cao

- Chất lượng gạch thấp, không đồng đều, mẫu mã đơn điệu, phụ thuộc vào kinh nghiệm

của người đốt lò, tỉ lệ gạch phế phẩm cao (trên 10%)

- Năng suất lao động thấp, điều kiện lao động nặng nhọc

Hình 1.1 Sản xuất gạch sét nung truyền thống

b Lò nung Tuynel

Gần đây Lò nung Tuynel được sử dụng phổ biến và có xu hướng dần dần thay

thế hoàn toàn cho lò nung truyền thống Lò nung Tuynel đã khắc phục được một số

nhược điểm của lò nung truyền thống [7]:

- Có hệ thống thiết bị kiểm soát nhiệt độ lò nên chất lượng gạch sau nung tốt và độ ổn định giữa các lô sản xuất là rất lớn

- Giảm thiểu được phế phẩm nên giảm thiểu nguồn phát sinh rác thải và nâng cao hiệu quả kinh tế

- Ít tổn thất nhiệt năng hơn, nên giảm thiểu phát thải khí CO, CO2và ít gây ô nhiễm môi trường

Hình 1.2 Sản xuất gạch sét nung lò Tuynel

1.1.2 Vật liệu xây dựng nhẹ không nung

Vì các nguyên nhân nêu ở trên nên việc sử dụng vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường trở thành một xu hướng tất yếu trong ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Trong đó vật liệu nhẹ không nung được coi là giải pháp hiệu quả cho vấn đề trên và

vẫn đáp ứng được hầu hết các yêu cầu kỹ thuật để làm vật liệu xây dựng thân thiện với môi trường

Gạch không nung hay gạch block là một loại gạch mà sau gia công định hình thì

tự đóng rắn đạt các chỉsốvềcơhọc nhưcường độnén, uốn, độhút nước mà không cần qua nhiệt độ, không phải sửdụng nhiệt đểnung nóng đỏviên gạch nhằm tăng độbền của viên gạch [9] Độbền của viên gạch không nung được gia tăng nhờlực ép hoặc rung hoặc cảép lẫn rung lên viên gạch và thành phần kết dính của chúng

Gạch bê tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ khí chưng áp Sản suất bằng công nghệ tạo bọt, khí trong kết cấu nên tỷ trọng viên gạch giảm đi nhiều và nó trở thành đặc điểm ưu việt nhất của loại gạch này.Thành phần cơ bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi,

Gạch bê tông nhẹ có hai loại cơ bản là gạch bê tông nhẹ bọt và gạch bê tông nhẹ khí chưng áp[12] Thành phần cơ bản: Xi măng, tro bay nhiệt điện, cát mịn, phụ gia tạo bọt hoặc khí, vôi,

Các ưu điểm vật liệu nhẹ không nung [10]:

- Trọng lượng nhẹ

Với hàng triệu bọt khí li ti có trong kết cấu, tỷ trọng của bê tông khí ở trong khoảng từ 400kg/m3 đến 1.000kg/m3, và thông thường người ta sản xuất loại sản phẩm

có tỷ trọng từ 500 đến 700kg/m3 Tỷ trọng này chỉ bằng 1/3 so với gạch đặc và bằng 2/3 so với gạch rỗng đất sét nung Do vậy, khi thay thế gạch xây thông thường bằng gạch bê tông khí cho phép giảm tải trọng, tiết kiệm chi phí kết cấu của công trình từ 10

đến 12%, hoặc vẫn kết cấu của công trình như vậy nhưng cho phép tăng chiều cao của công trình

Cũng nhờ tỷ trọng của sản phẩm rất nhẹ nên cho phép tạo hình những sản phẩm kích cỡ lớn hơn so với gạch xây mà không ảnh hưởng đến thao tác của người thợ Khi xây bằng gạch bê tông khí, tốc độ xây của người thợ tăng gấp đôi so với gạch thông thường Đây chính là một trong những yếu tố làm rút ngắn tiến độ thi công của công trình

rất phù hợp trong việc tạo vách ngăn, sàn, mái và tường cách âm trong nhà hát, rạp chiếu phim, nhà cao tầng

- Khả năng giảm thiểu ảnh hưởng của động đất

Với trọng lượng nhẹ hơn gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thường, gạch

bê tông bọt siêu nhẹ có khả năng kháng lại sức tàn phá của động đất và giảm tối đa tỉ

lệ thương vong cho con người và thiệt hại về tài sản

- Khả năng cách nhiệt và chống cháy

So với gạch đỏ truyền thống và bê tông thông thường, gạch bê tông bọt siêu nhẹ

có khả năng cách nhiệt và chống cháy rất hiệu quả Do đó, sử dụng sản phẩm gạch bê tông bọt siêu nhẹ sẽ giảm đáng kể chi phí điều hoà nhiệt độ trong các công trình xây dựng

- Chất lượng vững bền theo thời gian

Gạch bê tông bọt siêu nhẹ vững bền theo thời gian trong mọi điều kiện thời tiết, không bị mối mọt và chống cháy cao

- Dễ thi công

Gạch bê tông khí có thể sản xuất theo nhiều kích cỡ khác nhau tùy theo yêu cầu của công trình Các công trình thường sử dụng loại gạch dày 22cm cho tường ngoài và gạch dày 10cm cho tường ngăn, thậm chí những kích thước phi tiêu chuẩn khác, khách hàng chỉ cần đặt hàng trước một ngày là nhà máy sản xuất có thể đáp ứng được

Khi xây bằng gạch bê tông khí thì công tác hoàn thiện như lắp đặt điện nước cực kỳ dễ dàng, tường bằng bê tông khí có thể cho phép khoan, doa, tạo rãnh, tạo hốc một cách

dễ dàng hơn nhiều so với gạch xây thông thường mang lại sự tiện lợi và linh hoạt trong thi công

Bên cạnh những tính năng nổi trội so với gạch xây truyền thống, gạch bê tông khí còn có đặc điểm là một loại vật liệu thân thiện với môi trường Trong quá trình sản xuất không phát sinh khí thải, nước thải cũng như chất thải rắn Nguồn nguyên liệu để sản xuất chủ yếu là cát, và đặc biệt có thể dùng phế thải của các nhà máy nhiệt điện

- Tiết kiệm chi phí vật liệu xây

Sử dụng gạch bê tông bọt siêu nhẹ sẽ giảm hơn 50% chi phí vật liệu xây trong toàn bộ kết cấu công trình so với gạch đỏ truyền thống Với hình dáng đồng nhất và kích thước to hơn, gạch bê tông bọt siêu nhẹ còn giúp tiết kiệm được vữa xây và sơn hoàn thiện

- Thân thiện môi trường

Gạch bê tông bọt siêu nhẹ được sản xuất với nguyên liệu là tro bay hoặc bột

đá, là các loại chất thải trong các công trình khai khoáng mà hiện nay cần rất nhiều chi phí để xử lý Với mục tiêu thay thế gạch đỏ truyền thống trong lĩnh vực xây dựng, gạch bê tông bọt siêu nhẹ góp phần giảm thiểu tình trạng mất đất nông nghiệp nói riêng và ảnh hưởng hiệu ứng nhà kính nói chung ở Việt Nam

1.1.3 Tình hình sản xuất gạch siêu nhẹ không nung ở Việt Nam

Tại Việt Nam, các loại vật liệu xây dựng công nghệcao này còn tương đối mới mẻ, nhưng với tốc độphát triển của ngành xây dựng khá nhanh nhưhiện nay thì các loại vật liệu xây dựng xanh thân thiện môi trường chắc chắn sẽcó cơhội rất lớn để phát triển Trong Quyết định 567/QĐ-TTg ngày 28/04/2010 của Thủtướng Chính phủ vềphê duyệt tổng thểquy hoạch ngành vật liệu xây dựng ởViệt Nam, gạch bê tông bọt siêu nhẹ được Chính phủViệt Nam chọn làm giải pháp từng bước thay thếvật liệu xây dựng bằng đất sét nung truyền thống nhằm mục đích bảo vệmôi trường sống [7].Từ năm

2011, các công trình nhà từ 9 tầng trở lên sẽ sử dụng tối thiểu 30% vật liệu xây dựng không nung loại nhẹ có khối lượng thể tích không lớn hơn 1.000kg/m3 trong tổng số vật liệu xây Ba chủng loại vật liệu xây dựng không nung được dùng là gạch xi măngcốt liệu, gạch nhẹ và các loại gạch khác Bên cạnh đó, nhiều chính sách khuyến khích hỗ trợ chuyển đổi đầu tư sản xuất vật liệu mới (gạch không nung) như được miễn giảm thuế thu nhập doanh nghiệp, được tranh thủ lãi suất ưu đãi của chương trình kích

cầu của Chính phủ Cụ thể, những doanh nghiệp hoạt động trên địa bàn TP HCM sẽ được vay vốn thời hạn 7 năm, được TP hỗ trợ 50 - 100% lãi vay

Trước dự báo thuận lợi và chính sách hỗ trợ tích cực của Chính phủ, một số công ty mạnh dạn đầu tư nhập các dây chuyền sản xuất gạch bêtông khí chưng áp (Autoclaved Aerated Concrete - gọi tắt là AAC) Khu vục phía Nam đang nhộn nhịp với nhà máy ở Long An của Công ty CP gạch khối Tân Kỷ Nguyên Ở phía Bắc, hàng loạt dự án đầu tư nhà máy sản xuất bêtông khí chưng áp đã và đang triển khai như: Nhà máy sản xuất bêtông khí chưng áp của Công ty Sông Đà 12, Viglacera

Thông tư09/2012/TT-BXD quy định sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng:

- Điều 1 Phạm vi điều chỉnh và đối tượng áp dụng

- Điều 2 Các công trình xây dựng bắt buộc sử dụng vật liệu xây không nung

- Điều 3 Khuyến khích sử dụng vật liệu xây không nung trong các công trình xây dựng

- Điều 4 Trách nhiệm của các tổ chức, cá nhân có liên quan trong việc sử dụng vật liệu xây không nung đối với công trình xây dựng

1.2 Giới thiệu tổng quát về chất thải điện tử

1.2.1 Định nghĩa về chất thải điện tử (E- Waste)

Cho đến nay chưa có một định nghĩa chính xác nào về chất thải điện tử do tính

đa dạng và phức tạp của sản phẩm điện tử Mỗi quốc gia có một định nghĩa và giải thích riêng về chất thải điện tử [18] Theo OECD (tổ chức hợp tác và phát triển kinh tế) thì tất cả các thiết bị sử dụng năng lượng điện để vận hành, khi đã hết khả năng sử dụng đều được coi là chất thải điện tử (E- Waste)

Một cách tổng quan: chất thải điện tử bao gồm toàn bộ các thiết bị, dụng cụ, máy móc điện,điện tử cũ hỏng lỗi thời không sử dụng nữa cũng như các phế liệu, phế phẩm thải ra trong quá trình sản xuất, lắp ráp và tiêu thụ

1.2.2 Phân loại

Có thể phân loại chất thải điện - điện tử theo các thiết bị điện - điện tử theo bảng 1.1 [13]:

Bảng 1.1: Phân loại thiết bị điện và điện tử thải theo chỉ thị của Liên minh Châu

Âu về thiết bị điện và điện tử thải (EU, 2002)

Máy in, máy vi tính, máy đánh chữ, máy

tính bỏ túi, điện thoại

7 Đồ chơi, thiết bị giải trí và thể thao

Tàu điện, ôtô đồ chơi, máy chơi điện tử cầm

tay

8

Thiết bị y tế (ngoại trừ các sản

phẩm cấy ghép và truyền nhiễm)

Thiết bị phóng xạ, máy lọc máu, thiết bị tim

mạch, máy hô hấp

9 Dụng cụ theo dõi và kiểm soát

Máy điều nhiệt, máy dò khói, thiết bị cân

đo

10 Máy móc tự động Máy rút tiền tự động, máy pha nước nóng

1.2.3 Thành phần vật chất của chất thải điện - điện tử

Chất thải điện tử là một loại chất thải rắn không đồng nhất và phức hợp về vật chất và thành phần Để phát triển hệ thống tái chế thân thiện môi trường và có hiệu quả điều quan trọng là phân loại và nhận dạng vật liệu có giá trị, các chất nguy hại tiếp theo

là các đặc trưng vật lý của luồng chất thải điện tử [14] Chất thải điện và điện tử chứa hơn 1000 chất khác nhau, trong đó có nhiều chất độc hại như: chì, thuỷ ngân, asen, cadmium, selennium, chất chống cháy có khả năng tạo ra dioxin khi cháy Theo quan điểm tái chế có thể phân loại theo 2 nhóm:

a Thành phần vật chất có giá trị

Theo Trung tâm các vấn đề Quản lý Tài nguyên và Chất thải Châu Âu (ETC/RWM): sắt và thép là các nguyên liệu phổ biến nhất trong các thiết bị điện và điện tử và chiếm hơn 50% tổng lượng chất thải điện và điện tử,nhựa là thành phần nhiều thứ hai chiếm xấp xỉ 21%, nhiều thứ ba chiếm khoảng 13% là kim loại khác bao gồm cả kim loại quý hiếm (Al, Zn, Cu, Pb, Sn, Cr, Au, Ag, Pt, Pd …) và thành phần còn lại là thủy tinhchiếm khoảng 10% tổng trọng lượng chất thải điện - điện tử

b Thành phần vật chất gây nguy hại

Rác thải điện tử chứa rất nhiều các kim loại nặng hoặc những hợp chất độc hại với con người và môi trường sống Rác thải điện tử làm ô nhiễm không khí, ô nhiễm đất, ô nhiễm nguồn nước, gây ra các căn bệnh nguy hiểm Chất đô ̣c sản sinh ra như những chất liê ̣u không cháy được và các kim loa ̣i nă ̣ng có thể là m ối nguy cơ đối với sức khỏe của công nhân sản xuất thiết bi ̣ và những người sinh sống gần các “núi rác” máy tính phế thải [17] Rất nhiều trẻ em địa phương và công nhân làm việc tại những

cơ sở tái chế kém chất lượng trên đã mắc những chứng bệnh liên quan đến đường hô hấp, bệnh ngoài da, thậm trí ung thư do linh kiện điện tử Các nguồn thải độc hại tác động đến môi trường và con người được thể hiện ở bảng 1.2

Bảng 1.2 Các chất độc hại trong rác thải điện, điện tử và tác hại của chúng

STT Các chất độc hại có trong rác thải

Gây tổn thương lâu dài đến sức khỏe,

gâyngộ độc sâukhi cháy

5 As(lượng nhỏ ở dạng gali asenua, bên

trong các diod phát quang) Gây ngộ độc cấp tính vàmãn tính

6 Ba - chất thu khí màn hình CRT Gây nổ nếu ẩm ướtbộ chỉnh lưu, bộ

phận phát tia độc nếu nuốt phải

7

PinNi-Cd sạc lại, lớp huỳnh quang (đèn hình CRT), mực máy in và trống, máy photocopy( trống máy photo)

LCD, pin kiềm và công tắc Gây ngộ độc cấp tính vàmãn tính

12 Pin Ni-Cd sạc lại hoặc trongmàn hình

1.2.4 Hiện trạng phát sinh chất thải điện tử ở Việt Nam

Theo kết quả điều tra năm 2005 Việt Nam có khoảng 50 cơ sở sản xuất, lắp ráp linh kiện, thiết bị điện tử Định hướng phát triển ngành công nghiệp này đến năm 2020, tổng số các cơ sở công nghiệp điện tử sẽ tăng lên khoảng 120 - 150 cơ sở Hiện tại đã hình thành một số các cơ sở sản xuất linh kiện điện tử như đèn hình ti vi, monitor, tụ điện, điện trở, mạch in… và trong tương lai không xa ngành công nghiệp vật liệu điện

tử - bán dẫn cũng sẽ ra đời Bước đầu công nghiệp điện tử ở Việt Nam cùng với các ngành khác như bưu chính viễn thông, tự động hóa, công nghệ thông tin đã mang lại bộ mặt mới trong đời sống sinh hoạt xã hội, góp phần đáng kể vào thu nhập quốc dân

Hình1.3.LượngchấtthảithiếtbịđiệnvàđiệntửởViệtNamtừ2002-2006

vàướctínhđếnnăm2020

Hình1.3Môtảsựphátsinhmộtsốloại đồđiện,điệntửthảitừnăm2002-2006và dựbáolượngchấtthảitươngứngcủacácthiếtbịnày vàonăm2020theo ướctínhcủa côngtytráchnhiệmhữuhạnmộtthànhviênMôitrườngĐôthị(URENCO)

[19].Hình1.3chobiếtdựbáođếnnăm 2020,đángchúýnhấttrongviệcgiatăng

Chất thải công nghiệp điện tử (E- Waste) bao gồm vụn kim loại, dây dẫn điện, bản mạch in hỏng, linh kiện hỏng, chất thải hàn, thủy tinh Theo kết quả điều tra, ước tính tổng lượng chất thải công nghiệp điện tử trên toàn lãnh thổ Việt Nam là khoảng

1630 tấn/năm, khối lượng trung bình chất thải điện tử ở các vùng được trình bày tại bảng 1.3

Bảng1.3.Khốilượngtrungbìnhchấtthảiđiện tửở các vùng trong cả nước

Khối lượng (Tấn)

Phần trăm (%)

I Khu vực kinh tế trọng điểm phía Bắc 1370,00 84,0

II Khu vực kinh tế trọng điểm miền Trung 6,00 0,4

III Khu vực kinh tế trọng điểm phía Nam 254,00 15,6

1 Thành phố Hồ Chí Minh 12,5

3 Long An, Bình Dương 4,17

Loại chất thải này chứa một lượng lớn các hợp chất độc hại là tác nhân làm cho các vấn đề môi trường ngày càng trở nên nghiêm trọng Theo số liệu thống kê qua nghiên cứu cho thấy, lượng thiết bị điện, điện tử gia dụng thải tăng khoảng 15%/năm

Táichếchấtthảiđiệntửkhôngđúng cách gây nhữngtácđộngtiêu cựclên môi trường vàsứckhỏeconngườivìtrongchất thảiđiệntửchứanhiềuchất độchại(đặcbiệt làkimloạinặngnhưthủyngân,chì,selen,cáctác nhângây cháysinhra dioxinkhi đốt)

Hiện nay lượng chất thải điện tử tại Việt Nam không hề nhỏ Tuy nhiên vấn đề tái chế cũng như xử lý an toàn lượng rác thải này vẫn chưa nhận được sự quan tâm đúng mức của các cơ quan chức năng

Đốivới những phần không thểtáichế,tái sửdụng,cáchthứcxửlýphổbiến nhất đượcsửdụngởViệtNamhiệnnaylàchôn lấpnhưchấtthảirắn đôthịvà hoặcđốt tận thunhiệt.Nhìnchungviệcxửlýchấtthảiđiện tửởViệtNam mới chủ yếutậptrungvào thuhồicácphụtùng đểphục vụ cho thay thế, sửachữahoặctháo dỡlấycáclinh kiện, bộ phậncógiátrịcao để bán lại

1.2.5.Tình hình thu gom và xử lý rác thải điện tử ở Việt Nam

Việc tái chế thường bao gồm các bước sau:

- Phân loại rác thải nhập về

- Tách riêng những nguyên liệu khác nhau (nhựa, kim loại, thủy tinh…), lấy ra những thứ còn dùng được Dây kim loại thì đốt nhựa để lấy kim loại, đối với nhựa thì nghiền nhỏ, rửa sạch, phơi khô…

- Đóng gói và chuyển đến các nơi tiêu thụ (thường dùng làm nguyên liệu đầu cho các ngành sản xuất khác)

Hiện nay ở Việt Nam có nhiều hộ gia đình làm nghề thu gom và tái chế rác thải điện tử, có những nơi cả làng cùng làm nghề này Việc xử lý và tái chế rác thải điện tử còn rất lạc hậu Các công việc này được làm thủ công bằng tay và các thiết bị xử lý rất thô sơ, thiết bị bảo hộ lao động cho những người tham gia làm hầu như không có, đồng

thời họ còn tận dụng ngay cả nhà mình là nơi chứa, xử lý, tái chế các loại rác thải này [1] Với các điều kiện làm việc này, chất độc có thể bám vào quần áo, dính vào tay, ngoài ra chất độc còn có thể lọt qua đường hô hấp Các lao động thủ công đập vỡ các thiết bị, làm chảy các mối hàn chì để tháo rời các chip máy tính đem bán lại Chì được gom lại, nung nóng trên chảo, từ đó làm bay các hơi kim loại độc như chì, cadimi, thủy ngân… và giải phóng chúng vào không khí dưới dạng hơi sương độc hại Sau khi các

“chip” được lấy ra, chì được “tự do” chảy xuống đất Thế nhưng, không mấy người làm nghề này hay biết rằng, chì nằm trong số những chất độc thần kinh mạnh nhất, gây tác hại đặc biệt lên trẻ em và những bé sơ sinh Các phế liệu thừa và nước thải của quá trình ngâm rửa sau khi sử dụng không được xử lý mà thải ngay ra môi trường Để thu hồi đồng và vàng trong biến thế máy tính, bo mạch chủ, chip vi tính, người ta cho nung chảy các thiết bị này Theo những người này giải thích “Chúng cho rất nhiều vàng” Vì vậy, hàm lượng các kim loại độc hại tích lũy trong đất ngày càng nhiều, không khí cũng bị ô nhiễm nặng Việc xử lý lạc hậu, không đúng cách đang làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường sống xung quanh, gây rất nhiều bệnh nguy hiểm

Trong các loại rác thải điện tử đó, phải kể đến một phần không nhỏ các loại bóng đèn huỳnh quang cháy không được xử lý đúng cách, gây nguy hại cho môi trường

1.3 Bóng đèn huỳnh quang và nguồn phát thải

1.3.1 Cấu tạo của bóng đèn huỳnh quang

- Cấu tạo của bóng đền huỳnh quang gồm 3 phần chính: phần tạo dòng electron, phần ống thủy tinh và phần bột huỳnh quang

- Phần tạo dòng electron: được chế tạo bằng kim loại, đặt ở hai đầu của ống thủy tính

- Phần ống thủy tinh: là một ống trụ được làm bằng thủy tinh có công thức hóa học là 2Na2O.CaO.6SiO2

- Phần bột huỳnh quang: là phần bột nằm trong ống thủy tinh Phần này chứa hơi thủy ngân (khoảng 5mg/bóng) và chất phát quang (thường là silicat kẽm) Phần này rất độc nếu không được xử lý đúng cách

Hình 1.4 Bóng đèn huỳnh quang và sơ đồ cấu tạo

1.3.2 Nguồn phát sinh rác

Do bóng đèn huỳnh quang là loại bóng đèn có khả năng tiết kiệm điện năng gấp 4-5 lần so với các loại bóng khác có cùng cường độ chiếu sáng, nên nó được sử dụng khá phổ biến trong các nhà máy - xí nghiệp, các cơ quan, trường học và trong hầu hết các hộ gia đình để nâng cao hiệu quả kinh kế và góp phần bảo vệ môi trường Nhưng cũng như các thiết bị chiếu sáng khác chúng cũng có tuổi thọ nhất định và khi bóng hỏng chúng được thải ra ngoài môi trường tạo thành rác [11] Chúng thuộc loại rác thải

không phân hủy, chúng vô cùng nguy hiểm với môi trường và con người nếu không được xử lý đúng cách

Ước tính hiện nay ở Việt Nam ta có khoảng hơn 80 triệu bóng đèn huỳnh quang đang được sử dụng Vì thế mỗi năm lượng bóng đèn hỏng bị thải ra là rất lớn Nếu được thu gom và xử lý thì không những chúng ta có nguồn nguyên liệu mang lại hiệu quả kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường

1.3.3 Tính chất của thủy tinh bóng đèn huỳnh quang

Thủy tinh bóng đèn huỳnh quang có tất cả các tính chất của thủy tinh chứa natri thông thường như [16]: độ cứng và độ giòn cao, trơ với axit và kiềm ở điều kiện thường (trừ HF), dễ nghiền mịn và nóng chảy ở 1000oC

Nhờ các tính chất đó, người ta tiến hành nghiên cứu để tận dụng nguồn SiO2như một nguồn thay thế cát xây dựng để sản xuất gạch bê tông xốp nhẹ sử dụng trong ngành xây dựng

1.4 Giới thiệu công nghệ sản xuất gạch bê tông xốp siêu nhẹ

Bê tông siêu nhẹ xốp dùng nguyên liệu chính là xi măng có chứa các tế bào ổn định, các tế bào khí này được phân bố đồng nhất trong cấu trúc bê tông, giữ vai trò như một dạng cốt liệu [6] Hỗn hợp bê tông xốp nhẹ được tạo than, từ xi măng, nước phụ gia tạo bọt, phụ gia dẻo, phụ gia khoáng, đặc biệt khi sản phẩm hoàn thiện có thể tự lèn chặt, lèn đều, không cần đầm rung

Công nghệ này có hai phương thức sản xuất và sử dụng nguyên liệu khác nhau

có tên là bê tông siêu nhẹ bằng phương pháp tự sinh bọt khí đó là:

- Phương pháp sản xuất sử dụng nguyên liệu bằng: Cát + xi măng Portland + Xi măng Polymer + Phụ gia + nước

- Phương pháp sản xuất sử dụng nguyên liệu bằng: Tro bay + Xi măng Portland + Xi măng Polymer + Phụ gia + Nước

Quy trìnhsản xuất đượcthực hiệnnhư sau:

- Cân chính xác từng thành phần theo bài phối liệu

- Trộn đều

- Đổ khuôn

- Bảo dưỡng ở nhiệt độ thường 20 - 30oC trong vòng12 - 24h

- Tháo khuôn

- Bảo dưỡng khuyết tật: từ 5-7 ngày

- Để mẫu28 ngày rồi kiểm tra các thông số kĩ thuật

Với ưu điểm như khối lượng riêng 450 – 960kg/m3, so với bê tông thường là 2300-2500 kg/m3, bền, ổn định, dễ dàng tạo hình, chịu được rung, không dẫn điện, cách âm, chốngthấm… Công nghệ này có thể áp dụng cho những công trình xây dựng

có nền đất yếu, các công trình chắn sóng và chịu va đập

Nếu so sánh với nhà máy sản xuất gạch Tuynel cùng công suất thì nhà máy sản xuất bê tông nhẹ nổi trên mặt nước giảm được 50% kinh phí đầu tư, giảm 60% diện tích đất cho mặt bằng sản xuất và giảm 90% năng lượng sản xuất [8] Đối với chủ đầu

tư các công trình xây dựng, sử dụng sản phẩm bê tông nhẹ sẽ giảm được 40% tổng tải trọng truyền xuống móng công trình, từ đó giảm chi phí gia cố nền móng, tiết kiệm được năng lượng điều hòa không khí cho nhà ở và các công trình công nghiệp do bê tông nhẹ có tính năng cách âm, cách nhiệt tốt hơn so với gạch đất nung và bê tông thường Đối với các nhà thầu xây dựng sử dụng bê tông nhẹ thay thế cho gạch đất nung

sẽ giảm được 70% vữa xây, tăng 150% năng suất lao động của thợ xây và giảm 50% chi phí vận chuyển so với gạch đất nung và chi phí vận chuyển chỉ bằng 70% so với bê tông thường

Sản xuất gạch bê tông siêu nhẹ là công nghệ thân thiện với môi trường, nếu so sánh với sản xuất gạch lò nung Tuynel hay lò nung thủ công thì nó có những ưu điểm vượt trội như sau:

- Do không nung nên giảm thiểu được việc thải các khí thải độc hại(CO, CO2, H2S…) vào môi trường sống và đóng góp tích cực hạn chế tối đa việc sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch - nguồn nhiên liệu không tái sinh và ngày càng cạn kiệt

- Do sử dụng nguồn nguyên liệu từ các nguồn phế thải nên không làm mất đi đất canh tác của nông dân, giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi trường sinh thái và giải quyết được nguồn lao động đang dư thừa tại các địa phương, góp phần mang lại hiệu quả kinh tế cao và sự nghiệp phát triển đất nước

- Sử dụng thủy tinh của bóng đèn huỳnh quang làm vật liệu nhẹ không nung sử dụng cho ngành xây dựng Đây là hướng nghiên cứu phát triển công nghệ xử lý chất thải theo khía cạnh tái chế thu hồi vật liệu giảm thiểu lượng chất thải trong môi trường

Bảng 1.4 Các thông số của gạch bán trên thị trường và tiêu chuẩn yêu cầu

Cường độ chịu uốn Kg/cm2 6 - 8 Không yêu cầu

Độ hút nước % 8 - 14 Không yêu cầu

10 cm H 4 Giảm thiểu tối đa tổn

thất khi hỏa hoạn