Phân tích chi phí lợi ích mở rộng trong xử lý bùn đỏ tại nhà máy Tân Rai

ii DANG MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Phân loại bauxit xử lý bằng phương pháp Bayer Bảng 2: Thành phần hóa học của bùn đỏ Bảng 3: Thành phần hóa học của bùn đỏ tại 4 nhà máy Alumin Thế giới Bảng

1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất alumin

1.1.1 Công nghệ làm giàu, chế biến quặng bauxit

1.1.2 Công nghệ sản xuất alumin

1.2 Tổng quan về bùn đỏ và các giải pháp xử lý bùn đỏ

1.2.1 Vấn đề bùn thải - bùn đỏ

1.2.2 Thành phần bùn đỏ

1.2.3 Tính độc hại của bùn đỏ

Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

2.2 Phương pháp nghiên cứu

Chương 3 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN

3.1 Phương án xử lý bùn đỏ bằng biện pháp chôn lấp, hoàn thổ và phục

hồi môi trường

3.2 Phương án sản xuất gạch xây gốm nung từ bùn đỏ

3.3 Phân tích tính kinh tế môi trường việc sử dụng bùn đỏ để sản xuất

ii

DANG MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Phân loại bauxit xử lý bằng phương pháp Bayer

Bảng 2: Thành phần hóa học của bùn đỏ

Bảng 3: Thành phần hóa học của bùn đỏ tại 4 nhà máy Alumin Thế giới

Bảng 4: Thành phần bùn đỏ dự kiến của các mẫu công nghệ Việt Nam

Bảng 5: Thành phần bùn đỏ và dung dịch bám theo bùn đỏ của Dự án Lâm

Bảng 9: Danh mục các thiết bị trong dây chuyền

Bảng 10: Các thông số cơ bản của hồ bùn đỏ

Bảng 11: Nhu cầu đất sử dụng để hoàn thổ hồ bùn đỏ

Bảng 12: Nhu cầu cây xanh để phục hồi môi trường hồ bùn đỏ

Bảng 13: Dự toán kinh phí giai đoạn xây dựng hồ bùn đỏ (6 giai đoạn – 30

năm)

Bảng 14: Dự toán kinh phí vận hành hồ bùn đỏ trong giai đoạn hoạt động

của dự án

Bảng 15 : Ước tính chi phí phục hồi môi trường hồ bùn đỏ sau dự án

Bảng 16: Chi phí xử lý 1m3 bùn đỏ trong 10 năm

Bảng 17 : Hạch toán giá thành nguyên liệu sét thay thế bùn đỏ

Bảng 18: Hiệu quả kinh tế sử dụng bùn đỏ để sản xuất vật liệu xây dựng

Bảng 19 : Quy mô kết cấu hạng mục khu sản xuất chính và phụ trợ

Bảng 20 : Tổng hợp vốn đầu tư và các hạng mục đầu tư

Bảng 21: Hạch toán giá thành cát ứng với tỷ lệ bùn đỏ:phụ gia

Bảng 22 : Nhu cầu lao động tại các công đoạn sản xuất

iii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1: Sơ đồ sản xuất các sản phẩm từ bauxit

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý công nghệ sản xuất Alumin

Hình 3: Quy trình Bayer chế biến alumin từ bauxit

Hình 4: Cá chết trên một cong bị bức tử do bùn đỏ

Hình 5: Phần thành hồ chứa của một bùn đỏ bị vỡ

Hình 6: Quang cảnh nhà máy Tân Rai

Hình 7: Toàn cảnh một hồ chứa bùn đỏ

Hình 8: Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất gạch gốm nung

Hình 9: Sơ đồ Mặt cắt đại diện – nguyên tắc xây dựng hồ bùn đỏ

Hình 10: Hình ảnh minh họa gạch 2 lỗ

Hình 11: Một số phương pháp xử lý và ứng dụng bùn đỏ trên Thế giới

Hình 12: Quang cảnh một góc nhà máy Tân Rai

Hình 13: Bãi bùn đỏ Nalco Damanjodi, Ấn Độ

Hình 14: Bùn từ hồ quét qua một góc làng gần đó (Hungary)

Hình 15: Làng Devecser (Hunggary) bị ngập trong bùn đỏ

Hình 16: Lũ bùn đỏ quét sập cả một cây cầu ở làng Kolontar, Hungary

Hình 17: Nhân viên cứu hộ tìm kiếm một nạn nhân ở làng Kolontar,

Hungary

Hình 18: Lính cứu hoả dùng xe xúc đưa những người bị mắc kẹt khỏi

một khu làng Devecser bị lũ bùn đỏ cô lập

Hình 19: Nhân viên cứu hộ cố gắng dọn dẹp bùn đỏ (Hungary)

Hình 20: Cá bắt đầu chết trên sông Marcal, sau khi bùn đỏ tràn vào

sông này

Hình 21: Nhiều người phải di tản do lo ngại nhiễm độc từ bùn đỏ

Hình 22: Lấy mẫu nước nhiễm bùn đỏ ở gần nhà máy Ajkai

Tổng sản phẩm quốc nội Vải địa kỹ thuật

Hệ thống Giá trị hiện tại ròng

Độ chua Quy tiêu chuẩn Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam

Tổ chức phát triển công nghiệp liên hợp quốc

Vệ sinh môi trường Việt nam đồng

1

MỞ ĐẦU

Việt Nam là một trong những nước có tiềm năng lớn về bauxit trong khu vực và trên thế giới Tổng trữ lượng quặng bauxit đã xác định và tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ tấn: khu vực miền Bắc khoảng 91 triệu tấn; khu vực miền Nam khoảng 5,41 tỷ tấn (chiếm 99% tổng trữ lượng cả nước) [9] Đây là yếu tố quan trọng và quyết định việc phát triển ngành công nghiệp khai thác bauxit, sản xuất alumin và nhôm kim loại của Việt Nam

Dự án bauxit Tân Rai hay dự án khai thác bauxit Tân Rai là một trong những dự án khai thác bauxit ở Tây Nguyên theo chủ trương của Bộ Chính trị Ban Chấp hành Trung ương Đảng Cộng sản Việt Nam, được triển khai tại huyện Bảo Lâm, Lâm Đồng, Việt Nam Việc khai thác được tiến hành bởi hai công đoạn: giai đoạn một là khai thác quặng bauxit từ các mỏ, giai đoạn hai là từ quặng bauxit khai thác được đưa vào nhà máy tách ra alumin, nguyên liệu chính để luyện nhôm trong các lò điện phân

Trong quá trình chế biến alumin từ bauxit nhà máy Tân Rai thải ra lượng bùn đỏ vào môi trường: 826.944m3/năm Khối lượng quặng bauxit khai thác của dự

án này lên tới 2,32 triệu m3 /năm, dẫn đến nguy cơ tổng lượng bùn đỏ phải tích trên cao nguyên cả đời dự án Tân Rai 80-90 triệu m3 [2]

Bùn đỏ gây ảnh hưởng độc hại cho sức khỏe con người và hệ sinh thái động thực vật Chế biến bauxit thành alumina sẽ tạo ra các hồ chứa bùn đỏ thường xuyên

đe dọa tình hình an ninh chính trị trên địa bàn Điều này có thể xảy ra với nhà máy Tân Rai nếu bùn đỏ vẫn xử lý theo phương pháp chôn lấp, hoàn thổ và phục hồi môi trường

Do đó, đề tài “Phân tích chi phí lợi ích mở rộng trong xử lý bùn đỏ tại nhà máy Tân Rai” là rất cần thiết để đưa ra biện pháp tối ưu để có thể tận dụng bùn đỏ làm vật liệu xây dựng, sử dụng hợp lý tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường mà vẫn đạt được mục tiêu phát triển kinh tế

2

Chương 1 - TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về công nghệ sản xuất alumin

1.1.1 Công nghệ làm giàu, chế biến quặng bauxit

Theo Tài liệu “Chính sách phát triển công nghệ trong công nghiệp sản xuất nhôm đến năm 2000” (Policies of the technological development in the Alumina

Industry- Alumina production until 2000) khoảng 85% alumin của thế giới được sản

xuất từ quặng bauxit và sản xuất ở nhiều nước trên thế giới; khoảng 10% được sản

xuất từ quặng nepheline và alunite chủ yếu ở Nga, Canada, Mỹ; khoảng 5% từ các

nguyên liệu khác tập trung ở Nga, Mỹ, Nhật Bản [5]

Hình 1: Sơ đồ sản xuất các sản phẩm từ bauxit [2]

Công nghệ làm giàu quặng bauxit

Khoảng 90% sản lượng Alumin của thế giới được sản xuất bằng công nghệ Bayer, nhưng công nghệ này đòi hỏi bauxit có hàm lượng SiO2 thấp Bauxit có hàm

Bauxit

Bauxit đã nung Sản xuất alumin Sử dụng trong ngành hoá

- Vật liệu chịu lửa

- Vật liệu mài-đánh bóng

Công nghệ Bayer - Hoạt tính

- Phèn nhôm

Alumin cấp luyện kim

Nhôm kim loại

Alumin đặc biệt

Các hyđroxyt nhôm Alumin hoạt

tính

Alumin đã nung

Gốm, sứ Vật liệu chịu lửa Vật liệu mài, đánh bóng

3

lượng SiO2 hoạt tính (tác dụng với kiềm) >5% không thể xử lý kinh tế bằng phương pháp Bayer vì gây mất mát kiềm theo bùn đỏ rất lớn Nhưng ngược lại, nếu xử lý bằng công nghệ thiêu kết hoặc thiêu kết-Bayer (hỗn hợp) thì tiêu hao năng lượng lớn Vì vậy bauxit cần phải được làm giàu để giảm hàm lượng SiO2, nâng tỷ lệ

Al2O3/SiO2 >7 thì mới thích hợp cho công nghệ Bayer

Trên thế giới, các phương pháp làm giàu đơn giản và phổ biến là:

- Đập, nghiền kết hợp sàng khô

- Đập, nghiền kết hợp sàng ướt (phổ biến hơn)

Bằng phương pháp tuyển rửa phần lớn SiO2 trong hạt mịn được loại bỏ theo quặng đuôi Ngoài ra, một số bauxit có hàm lượng sắt cao và có từ tính (như bauxit laterit ở vùng thềm lục địa Đông Ấn Độ) người ta dùng phương pháp tuyển từ ướt với từ trường mạnh

1.1.2 Công nghệ sản xuất alumin

Quá trình sản xuất alumin thực chất là quá trình làm giàu Al2O3, nhằm tách lượng Al2O3 trong bauxit ra khỏi các tạp chất khác (các ôxyt …) Alumin nhận được phải đảm bảo chất lượng cho quá trình điện phân trong bể muối nóng chảy cryolite (Na3AlF6) để nhận được Al kim loại Các phương pháp chính sản xuất alumin:

a Sản xuất alumin bằng phương pháp hoả luyện

Trong số các phương pháp hỏa luyện thì phương pháp thiêu kết bauxit với

Na2CO3 có sự tham gia của CaCO3 (gọi là phương pháp sôđa-vôi) là phương pháp kinh tế và được ứng dụng công nghiệp Phương pháp thiêu kết dùng để xử lý quặng bauxit có chất lượng trung bình hoặc kém (hàm lượng SiO2 cao), nếu xử lý bằng công nghệ Bayer (công nghệ thủy luyện) thì không có hiệu quả kinh tế

Nguyên lý của phương pháp hỏa luyện là: Thiêu kết hỗn hợp bauxit +

Na2CO3 + CaCO3 trong lò ống quay ở nhiệt độ 1200oC để thực hiện các phản ứng sau:

4

Al2O3 + Na2CO3 = 2 NaAlO2 + CO2SiO2 + 2 CaCO3 = CaO.SiO2 + 2CO2 NaAlO2 rắn trong thiêu kết phẩm (sản phẩm sau khi thiêu) dễ tan trong nước Còn CaO.SiO2 không tan trong nước và đi vào cặn thải (bùn thải)

Phương pháp thiêu kết có thể được áp dụng độc lập hoặc kết hợp với phương pháp Bayer: Phương pháp kết hợp song song hoặc nối tiếp Phương pháp thiêu kết được ứng dụng nhiều ở các nước: Nga, Tiệp Khắc trước đây, Trung Quốc hiện đang

sử dụng phương pháp này trong một số nhà máy sản xuất alumin để xử lý quặng bauxit có hàm lượng silic cao

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

Nhà hoá học người Áo Kark Josef Bayer đã đưa ra công nghệ sản xuất alumin từ quặng bauxit bằng phương pháp kiềm hoá (phương pháp thuỷ luyện) với hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao Từ đó đến nay Công nghệ mang tên Ông (Phương pháp Bayer) vẫn là công nghệ chính để sản xuất alumin Hiện nay và dự báo trong tương lai khoảng 90% alumin trên thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ này Công nghệ Bayer được dựa trên cơ sở của phản ứng thuận nghịch sau:

Al(OH)3 + NaOH NaAlO2 + 2H2O

Công nghệ Bayer chủ yếu gồm các công đoạn:

- Bauxit được hoà tách với dung dịch kiềm NaOH Lượng Al2O3 được tách ra trong dạng NaAlO2 hoà tan và được tách ra khỏi cặn không hoà tan (gọi là bùn đỏ

do chủ yếu là các ôxyt sắt nên có màu đỏ, ngòai ra còn có ôxyt titan, ôxyt silic…)

- Dung dịch aluminate NaAlO2 được hạ nhiệt đến nhiệt độ cần thiết và cho mầm Al(OH)3 vào để kết tủa

Hoà tách > 100o

C Kết tủa < 100oC Gipxit rắn

5

- Sản phẩm Al(OH)3 cuối cùng đƣợc lọc, rửa và nung để tạo thành Al2O3thành phẩm

Sơ đồ nguyên lý dây chuyền công nghệ Bayer đƣợc giới thiệu trên Hình 2 và 3

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý công nghệ sản xuất Alumin [2]

Nghiền

Hoà tách

Cặn thải (

Lọc tinh

Tách bùn đỏ Tách cát

Trao đổi nhiệt

Cô bay hơi

Trao đổi nhiệt

6

Hình 3: Quy trình Bayer chế biến alumin từ bauxit [27]

Trong quá trình sản xuất alumin bằng phương pháp Bayer, tùy theo thành phần khoáng vật của bauxit mà công nghệ Bayer được chia thành 2 giải pháp khác nhau:

7

* Công nghệ Bayer Châu Mỹ [2]

Được áp dụng nếu Al2O3 của bauxit ở dạng gipxite (trihydrate Al2O3.3H2O),

có thể được hoà tách dễ dàng Bauxit này thường được hòa tách ở nhiệt độ khoảng 140-145oC trong dung dịch hòa tách có nồng độ kiềm thấp (120-170g/l Na2Oc)

Công nghệ này đang được áp dụng trong các nhà máy của ALCOA ở Tây

Úc, nhà máy alumin ở Jamaica (Brazil), Sơn Đông (Trung Quốc), Guinea và sẽ được áp dụng cho các nhà máy alumin ở Tây Nguyên - Việt Nam

*Công nghệ Bayer Châu Âu [2]

Được áp dụng nếu Al2O3 của bauxit ở dạng bơmit và diaspor (monohydrate

Al2O3.H2O), phải hòa tách ở nhiệt độ cao hơn 200o

C (240-250oC trong các nhà máy hiện đại và có chất xúc tác đối với quặng diaspor) và trong dung dịch hòa tách có nồng độ kiềm cao hơn (180-250g/l Na2O) Công nghệ này đang được áp dụng trong các nhà máy alumin của Nga, Iran, Trung Quốc (Bình Quả) để xử lý quặng bauxit diaspor; nhà máy alumin ở Hungary, Nam Tư, một vài nhà máy ở Úc xử lý quặng bauxit bơmit và sẽ được áp dụng cho nhà máy alumin xử lý quặng bauxit diaspor ở

miền Bắc Việt Nam (Ma Mèo, Táp Ná )

Chi phí nguyên, nhiên liệu để sản xuất 1 tấn alumin bằng phương pháp Bayer tuỳ thuộc vào loại và chất lượng bauxit Giá trị công nghiệp của bauxit chủ yếu

được xác định bởi các chi phí tiêu hao kiềm và bauxit cho 1 tấn alumin Một số tác

giả đề nghị chia bauxit xử lý bằng phương pháp Bayer thành 3 loại:

Bảng 1: Phân loại bauxit xử lý bằng phương pháp Bayer [5]

Loại Chất lượng Tiêu hao bauxit

< 2,2 2,2 – 2,9

> 2,9

< 40

40 - 80

>80

8

Như vậy: Công nghệ nguồn để sản xuất alumin trên thế giới đang thịnh hành

là Công nghệ Bayer (Nhà hoá học người Áo Kark Josef Bayer đã phát minh vào

năm 1887- 1892) Công nghệ Bayer, như trên đã trình bày bao gồm các công đoạn chính:

- Bauxit được hoà tách với dung dịch kiềm NaOH Lượng Al2O3 được tách ra trong dạng NaAlO2 hoà tan và được tách ra khỏi cặn không hoà tan (gọi là bùn đỏ

mà chủ yếu là các ôxyt sắt nên có màu đỏ, ngòai ra còn có ôxyt titan, ôxyt silic…)

- Dung dịch aluminate NaAlO2 được hạ nhiệt đến nhiệt độ cần thiết và cho mầm Al(OH)3 vào để kết tủa

- Sản phẩm Al(OH)3 cuối cùng được lọc, rửa và nung để tạo thành Al2O3thành phẩm

Công nghệ Bayer có 2 giải pháp công nghệ tuỳ thuộc vào khoáng vật nhôm

trong bauxit tồn tại trong dạng mono-hydrat hay tri-hydrat: Công nghệ Bayer Châu

Âu (hoà tách bauxit mono-hydrat ở nhiệt độ 200-250 o C với nồng độ kiềm cao khoảng 200 g/l Na2Ok) và Công nghệ Bayer Châu Mỹ (thường hoà tách bauxit tri- hydrat ở nhiệt độ và nồng độ kiềm thấp khoảng 140-150 o C và khoảng 160-170 g/l

Na 2 O k ; hoặc có thể hoà tách bauxit ở áp suất thường - nhiệt độ khoảng 105-107 o C, nhưng phải hoà tách với dung dịch kiềm có nồng độ cao khoảng 200 g/l Na 2 O k )

Lựa chọn công nghệ Bayer

Trên thế giới có khoảng 27 nhà máy sản xuất alumin xử lý quặng bauxit gipxit, trong đó phần lớn các nhà máy dùng công nghệ hoà tách ở áp suất trung bình, nhiệt độ 140 – 145oC (riêng nhà máy Worsley-Úc hoà tách ở nhiệt độ 165oC) với nồng độ kiềm hoà tách 160 - 170g/l, duy chỉ có 2 trong tổng số 27 nhà máy dùng công nghệ hoà tách ở áp suất khí quyển, nhiệt độ 107oC với nồng độ kiềm hoà tách cao 200 - 210g/l (đều do Pechiney-AP- Pháp chuyển giao công nghệ), đó là nhà máy Fria (Tây Phi - Guinea) và nhà máy Damandjodi (Nalco-India) Cũng cần nói thêm rằng nhà máy Fria, Tập đoàn Rusal (Nga) có cổ phần chủ yếu hiện đã mở rộng công suất lên 1,4 triệu t/năm và nhiệt độ hoà tách đã được nâng lên 1550C

9

Về mặt kỹ thuật:

Ưu, nhược điểm của công nghệ hoà tách ở áp suất khí quyển:

* Ưu điểm: Hoà tách ở áp suất khí quyển, thiết bị hoà tách và vận hành đơn giản hơn

* Nhược điểm: Hoà tách ở áp suất khí quyển cần phải hoà tách với dung dịch có

nồng độ kiềm cao 200-210g/l, dẫn đến hàm lượng SiO2 trong dung dịch sau hoà tách cao, bắt buộc phải có công đoạn khử silic sau hoà tách (hậu khử silíc) mới nhận được alumin đảm bảo chất lượng Tổng thời gian hoà tách ở áp suất khí quyển và hậu khử silic khoảng 8-10h như vậy là quá dài so với thời gian 0,5-1h hoà tách ở áp suất trung bình Do thời gian lưu huyền phù sau hoà tách quá dài dẫn đến quá trình

tự phân huỷ Al(OH)3 gây mất mát Al2O3 Hơn nữa, quá trình hậu khử silic cũng không dễ dàng khống chế được hàm lượng SiO2 trong dung dịch dẫn đến ảnh hưởng

chất lượng sản phẩm alumin Do nồng độ kiềm hoà tách cao nên tỷ số c sau hoà tách (đặc trưng của độ quá bão hoà Al2O3 trong dung dịch) cao ~1,5, dẫn đến hiệu quả kết tủa (phân huỷ) của dung dịch thấp khoảng 60kg/m3 dung dịch đưa đi phân huỷ Trong khi đó các nhà máy tiên tiến hiện nay giá trị này là 75 kg/m3 có khi đạt đến 85-90kg/m3.Hoà tách ở áp suất khí quyển không có hệ thống giảm áp sau hoà tách do đó không thu được lượng nước ngưng tụ chứa kiềm (dùng để bổ sung cho lượng nước rửa bùn đỏ) Do vậy bắt buộc phải dùng lượng nước mới để rửa bùn đỏ nhiều hơn, dẫn đến tăng quá tải cho thiết bị cô bay hơi mới nâng được nồng độ kiềm

~200g/l, điều đó có nghĩa là tiêu hao hơi (nhiên liệu) nhiều hơn

Về mặt thực tế nghiên cứu, xử lý mẫu bauxit laterit Việt Nam

Các đề tài nghiên cứu ở trong nước và ngoài nước về mẫu bauxit mỏ Tân Rai, mẫu bauxit mỏ “1-5” … được thực hiện trước đây và đặc biệt là Viện Nghiên cứu Trịnh Châu - Chalco (Trung Quốc) thực hiện với mẫu mỏ “1-5” gần đây (trong báo cáo nghiên cứu tiền khả thi dự án alumin Đăk Nông công suất 1,9 triệu tấn alumin/năm), mẫu mỏ Tân Rai được nghiên cứu ở Tập đoàn Luyện kim Vân Nam – Trung Quốc đều khẳng định hoà tách bauxit ở 140-1450C có nhiều ưu việt hơn ở

Na 2 O), tuy vậy bauxit có chứa nhiều gơtit nên khả năng lắng kém Trong luận

chứng cơ hội đầu tư "Opportunity Study" do nhóm chuyên gia của UNIDO lập năm

1988 để xây dựng nhà máy alumin công suất 600.000 t/năm xử lý quặng bauxit Tân Rai - Lâm Đồng cũng đã đề xuất giải pháp lựa chọn công nghệ hoà tách ở 1400C với nồng độ kiềm hoà tách là 170g/l, chỉ có công đoạn tiền khử silic (khử silic trước

khi hoà tách), không có công đoạn hậu khử silic (khử silíc sau khi hoà tách)

Về hiệu quả kinh tế và đấu thầu quốc tế

Nếu giữ nguyên công nghệ do Pechiney-AP- Pháp đề xuất (công nghệ hòa tách ở nhiệt âm Đồng công suất 300.000t/n thì phải hòa tách với nồng độ kiềm cao khoảng 200 g/l độ 105-107oC) trong dự án khả thi đã được duyệt trước đây về Tổ hợp bauxit-nhôm L Na2O, tổng thời gian lưu liệu cho 3 công đoạn (tiền khử silic, hòa tách, hậu khử silic) quá dài khoảng 22,5-26,5 giờ Công nghệ hòa tách ở nhiệt

độ 140-150oC với nồng độ kiềm thấp khoảng 170 g/l Na2O, không cần công đoạn hậu khử silic, tổng thời gian lưu liệu cho 2 công đoạn tiền khử silic và hòa tách chỉ

còn khoảng 10-12 giờ Như vậy hiệu quả của công nghệ hòa tách ở nhiệt độ

105-107oC thấp do thời gian lưu liệu trong dây chuyền quá dài (22,2-26,5 giờ so với

10-12 giờ), cộng thêm một số mặt nhược điểm về kỹ thuật, do đó rất ít nhà máy sản xuất alumin trên thế giới vận hành ở nhiệt độ này Có thể đó là lý do nhà máy alumin Fria – Ghine do Pháp xây dựng, cũng đã được Nga cải tiến nâng nhiệt độ hòa tách từ 105-107oC lên 140-150oC Nếu giữ nguyên công nghệ do Pechiney-AP- Pháp đề suất thì chắc chắn không thể đấu thầu quốc tế rộng rãi được, mà sẽ gần như

là chỉ định thầu cho Pechiney-AP- Pháp Hơn nữa, hiện nay công ty nhôm AP của Pháp đã bán cho Tập đoàn Nhôm ALCAN của Canada và chắc chắn sẽ lại phải điều

11

chỉnh Công nghệ vì Tập đoàn Nhôm ALCAN Canada cũng không chấp nhận công

nghệ này (xem bảng so sánh công nghệ của AP và đề suất của ALCAN kèm theo)

Với tất cả các lý do trên, việc áp dụng công nghệ hoà tách ở áp suất trung bình (140-1450C) cho 2 Dự án của Tập đoàn TKV đang được triển khai là hoàn toàn

có cơ sở khoa học và phù hợp với công nghệ chung của thế giới đang được vận hành tại các nhà máy alumin xử lý quặng bauxit loại gipxit (các nhà máy của Alcoa tại Úc, các nhà máy alumin ở Trung-Nam Mỹ …) Tuy nhiên, việc lựa chọn công nghệ thải lỏng bùn đỏ tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô nhiễm môi trường mà các nhà khoa học và chính trị Việt Nam đề cập nhiều trong thời gian qua

1.2 Tổng quan về bùn đỏ và các giải pháp xử lý bùn đỏ

1.2.1 Vấn đề bùn thải - bùn đỏ

Vấn đề môi trường lớn nhất trong quá trình sản xuất alumin (của thế giới cũng như các Dự án của TKV đang triển khai) là vấn đề bùn thải (bùn đỏ) Có hai loại bùn thải phát sinh trong quá trình sản xuất Alumin là bùn thải đuôi quặng phát sinh trong quá trình tuyển quặng Bauxit (thường chiếm tỷ lệ tới 50 % trọng lượng quặng nguyên khai đưa vào quy trình tuyển) và bùn thải công nghệ Bayer (bùn đỏ)

Loại thứ nhất có thành phần chủ yếu là khoáng vật sét, Gơtit, Hematit, Gipxit dưới dạng bùn lỏng ít gây tác động đến môi trường Loại thứ hai: bùn đỏ do chứa hàm lượng Fe2O3 và kiềm dư cao (Na, K), có độ Ph cao ~ 13, dễ gây ra tác động ô nhiễm môi trường

Công nghệ sản xuất alumin được lựa chọn trong các Dự án Tân Rai-Lâm Đồng và Nhân Cơ-Đăk Nông là công nghệ sản xuất alumin bằng phương pháp Bayer (Công nghệ thuỷ luyện bằng kiềm)

Như vậy thực chất bùn đỏ là cặn (các thành phần có trong bauxit) không hoà tan trong kiềm và thu được trong quá trình hoà tách bauxit với dung dịch kiềm NaOH Thành phần khoáng vật của bùn đỏ là các ôxyt - chủ yếu là ôxyt sắt, các hợp chất mới tạo thành như Na-Aluminium-Hydrosilicat, Ca-Aluminium-Hydrosilicat

Na2O (1-10) CaO (2-8) M.K.N (Mất khi nung) (5-15)

Kết quả phân tích 4 mẫu bùn đỏ ở các nhà máy alumin khác nhau trên thế giới có thành phần thể hiện trong bảng 3

Mẫu 2 (Alcoa)

Mẫu 3 (Alcoa)

Mẫu 4 (Reynolds)

14

Ngoài các thành phần đã được liệt kê trong bùn đỏ trình bày trong bảng 3; bùn đỏ của một số nhà máy còn có chứa phóng xạ Sự cố môi trường vỡ bể bùn đỏ Hungari năm 2010 đã cho thấy tác động gây ô nhiễm của kiềm dư và phóng xạ có chứa trong bùn đỏ đối với môi trường đất và nước Báo của Pháp ngày 27/10 đã dẫn kết quả phân tích các mẫu bùn đỏ lấy tại hiện trường của Criirad cho thấy bùn đỏ, chất thải của quá trình khai thác quặng bauxit, rất độc hại bởi có chứa kim loại nặng Các phân tích cho thấy trong bùn đỏ có chất phóng xạ uranium 238 cao gấp 3 lần độ phóng xạ trung bình của vỏ Trái Đất (40 bq/kg), và chất thorium 232 cao hơn

4 lần so với độ phóng xạ trung bình của vỏ Trái Đất [28] Sản xuất alumin không tự tạo ra chất phóng xạ, kim loại nặng các nguyên tố hiếm hay đất hiếm Quy trình sản xuất chỉ làm giàu phóng xạ lên sau khi đã tách lấy đi alumin sạch Vì thể mà giới chuyên môn gọi bùn đỏ là loại “vật liệu có phóng xạ tự nhiên được làm giàu nhờ công nghệ” (Technologically Enhanced Naturally Occurring Radioactive Material - TENORM) Khi đạt đến quy mô 1500T bùn đỏ/ha thì cường độ phóng xạ đạt ngưỡng an toàn môi trường là 0,1mSv (đơn vị đo mức phóng xạ trong môi trường) Nếu quy mô bãi thải lớn hơn 1500T/ha thì phóng xạ bắt đầu vượt ngưỡng Cũng tại Australia, tập đoàn alumin - nhôm của nước này là ALCOA kiên trì quan trắc phóng

xạ trong bùn đỏ suốt 25 năm và đã tuyên bố là tuy có phóng xạ nhưng cường độ nhỏ hơn tiêu chuẩn môi trường là 1mSV/năm và rất an toàn “Chất phóng xạ trong bùn

đỏ không nhiều như kẽm trong sò, như fluor trong kem đánh răng, như thủy ngân trong thịt cá mập, như chì trong đất, như cadmi trong phân bón” - theo tuyên bố của ALCOA Tuy nhiên, người dân địa phương không tin tuyên bố của ALCOA và đã thuê cơ quan môi trường của ngành nông nghiệp Australia phân tích Kết quả khiến người dân rất bất bình khi nhận ra bùn đỏ của ALCOA nguy hiểm quá sức tưởng tượng Chỉ một hồ bùn đỏ với sức chứa trung bình 20T/ha, người ta thấy có 30kg phóng xạ Thori, 6kg Crom, trên 2kg Bari và gần 1kg phóng xạ Uranium Ngoài ra, còn có thêm 24kg Fluor, hơn 0,5kg kim loại nặng như arsenic; đồng; kẽm; Cobalt

15

và một hàm lượng nhỏ chì, Cadmi và Beryli Các chuyên gia cũng cho biết thêm, nếu mức chứa trung bình tăng lên 200T bùn đỏ/ ha thì hàm lượng các chất nguy hiểm trên cũng tăng lên 10 lần Tuy nhiên, Báo cáo của Chính phủ trước đại biểu Quốc hội, ngày cho biết kết quả phân tích bùn đỏ của bô-xít Tây Nguyên đã có kết luận tin cậy về thành phần bùn đỏ không có chất phóng xạ

Kết quả phân tich mẫu quặng tinh bauxit (mẫu sau khi tuyển rửa) của mỏ Tân Rai (Lâm Đồng) và một số mỏ ở tỉnh Đăk Nông do nước ngoài (AP-Pháp, Viện CSIRO-Úc, Alcoa-Úc) phân tích được nêu ở bảng 4

Bảng 4: Thành phần bùn đỏ dự kiến của các mẫu công nghệ Việt Nam [5] Thành phần hoá học

0,17 0,11

0,14 0,08

17

Na2O (3,06) CaO (4,48)

Thành phần chủ yếu của bùn đỏ khô gồm: Fe2O3 chiếm 46%, Al2O3 chiếm 18%; CaO và SiO2 chiếm 5-7%; Na2O chiếm 3,4%; TiO2 chiếm 7,2%; các loại ôxít khác chiếm khoảng 13% Về cơ bản thành phần bùn đỏ gồm các nguyên tố có trong thành phần bauxit không hoà tan trong kiềm, nguyên tố có thêm là thành phần Na (vì sử dụng kiềm), và/hoặc Ca (nếu công nghệ có sử dụng CaO làm chất xúc tác với

18

lượng ít) Xét theo thành phần hoá học của bùn đỏ thì trong chất rắn của bùn đỏ không có chất gây hại đặc biệt đến môi trường, không có chất phóng xạ, chất rắn của huyền phù bùn đỏ không thuộc vào loại rác thải nguy hiểm Chất gây ô nhiễm trong huyền phù bùn đỏ chủ yếu là chất lỏng kèm theo bùn đỏ Dung dịch kiềm kèm theo có tính ăn mòn mạnh, và giá trị PH cao hơn 12,5 Căn cứ vào “Tiêu chuẩn phân biệt rác thải nguy hiểm” của Trung Quốc, nếu dung dịch kiềm thải có giá trị

PH cao hơn 12,5 thì liệt vào loại chất thải nguy hiểm có tính ăn mòn Bởi vì chất rắn và chất lỏng trong huyền phù bùn đỏ không thể tách rời hoàn toàn, vì vậy phải

xử lý “huyền phù bùn đỏ” theo tiêu chuẩn xử lý chất thải nguy hiểm

Để sản xuất 1 tấn alumin sẽ thải ra khoảng 0,8-2 tấn bùn đỏ tuỳ theo hàm lượng ôxyt nhôm có trong bauxit (Úc khoảng 2 tấn/tấn alumin; bauxit Tây Nguyên khoảng 1tấn/ tấn alumin) Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu thành công (kể cả quy mô thí nghiệm bán công nghiệp) về sử dụng bùn đỏ, nhưng hiệu quả kinh tế còn thấp nên việc sử dụng chúng còn hạn chế, chủ yếu vẫn thải ra các bãi chứa Có 2 cách thải bùn đỏ là thải trên đất (đất bằng hoặc các thung lũng có các

đê bao) hoặc thải vào nước (thải vào các đầm phá ven biển) Thải bùn đỏ trên đất có

2 phương pháp là thải khô hoặc thải ướt:

- Thải khô là bơm bùn ra bãi thải với hàm lượng chất rắn rất cao, tiết kiệm diện tích nhưng tốn kém và phức tạp hơn, thích hợp với những vùng có lượng bốc hơi lớn hơn so với lượng mưa

- Thải ướt là bơm bùn ra bãi thải với hàm lượng chất rắn thấp hơn, đỡ tốn kém, thích hợp với các vùng có các thung lũng dễ tạo thành hồ chứa, thường áp dụng cho những vùng có lượng mưa lớn hơn so với lượng bốc hơi (thí dụ ở Tây Nguyên - Việt Nam có lượng mưa gấp gần 4 lần lượng bốc hơi: lượng mưa 2400mm; lượng bốc hơi 650mm)

Bùn đỏ trước khi thải ra bãi thải phải được rửa ngược dòng 4-6 bước nhằm tận thu kiềm và alumin bám theo bùn đỏ (giá kiềm đắt và là một trong tiêu hao chính để sản xuất alumin) và đảm bảo yêu cầu môi trường Hồ bùn đỏ phải có các lớp chống

19

thấm tốt để làm sao kiềm bám theo bùn đỏ không thẩm thấu vào mạch nước ngầm, nước chứa kiềm trong hồ chứa bùn đỏ được thu gom và bơm tuần hoàn về nhà máy alumin sử dụng lại

Như vậy:

 Bùn đỏ là thành phần thải phát sinh từ công nghệ sản xuất Alumin, có thành phần hóa học chủ yếu là các Ôxít Fe, Al, Na, Si và một số kim loại năng khác

 Bùn đỏ chứa kiềm dư cao (Na2O và K2O), có độ pH cao (~13), có tính chất

ăn mòn hóa học mạnh dưới dạng lóng có khả năng gây ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người và môi trường sống của các sinh vật

 Bùn đỏ của một số nhà máy xí nghiệp còn có khả năng chứa phóng xạ cao hạn chế khả năng tận dụng bùn đỏ trong tận dụng chất thải, tuy nhiên các nghiên cứu bước đầu về quặng Bauxit Tây Nguyên cho thấy khả năng chứa chất phóng xạ của bùn đỏ của các nhà máy Alumin Tây Nguyên là rất thấp

 Bùn đỏ chứa các thành phần vật chất hữu ích khác có thể tận dụng trong sản xuất các sản phẩm có giá trị kinh tế khác cần được nghiên cứu tiếp theo

1.2.3 Tính độc hại của bùn đỏ

Tính chất gây hại nguy hiểm của bùn đỏ chính là độ kiềm rất cao, gây bỏng,

mù mắt và các hội chứng liên quan khác Một trong những quan tâm là bùn đỏ thải

ra trong quá trình chế biến alumin có chứa phóng xạ, kim loại nặng và các chất độc hại khác không? Có 2 loại bùn màu đỏ liên quan đến khai thác bauxit laterit và sản xuất alumin mà không ít người vẫn nhầm là một loại Loại thứ nhất xuất hiện khi tuyển rửa quặng bauxit nguyên khai (tuyển rửa bằng nước) thành quặng tinh Loại bùn đất này tuy cũng có màu đỏ nhưng thuật ngữ chuyên môn gọi là bùn thải đuôi quặng, không phải bùn đỏ, và cũng không phải là chất thải công nghiệp hay chất thải độc hại Loại thứ hai sinh ra trong quá trình sản xuất alumin từ bauxit theo

Bài học từ sự cố bùn đỏ của Hungari năm 2010 gây nên dư luận xã hội

nghiêm trọng ở đất nước này: “Chất thải từ bôxít của một nhà máy sản xuất nhôm ở

miền tây Hungary hôm 4/10 tấn công ba thị trấn, giết chết 4 người và làm ít nhất

120 người bị thương Bùn độc đã tới sông Danube, Raab và Marcal Toàn bộ cá trong sông Marcal đã bị giết chết Livescience đưa tin công nhân đang đổ thạch cao xuống sông Marcal để làm đông đặc bùn đỏ Họ cũng dùng hóa chất để trung hòa các chất độc Cơ quan Cứu hộ quốc gia Hungary thông báo các kỹ sư đề nghị chỉnh dòng chảy của sông Marcal để nước chảy vào những cánh đồng Tuy nhiên, giới chức phản đối kế hoạch vì sợ rằng hành động đó sẽ gây nên tác hại lớn hơn Ở trạng thái bùn, chất thải có thể phá hủy quần áo và gây bỏng trên da Sau khi nước

21

trong bùn bốc hơi, bùn biến thành đất khô màu đỏ giống đất sét Những hạt bụi siêu nhỏ tạo nên loại đất đó có thể bay lơ lửng trong không khí Nếu người dân hít phải chúng, họ sẽ có nguy cơ mắc ung thư phổi rất cao Các tổ chức môi trường cho rằng, sau thảm họa này các chính phủ nên cấm việc chứa chất thải bauxit trong các

bể lộ thiên Giới chuyên gia vẫn chưa biết hết tên của những chất độc trong bùn đỏ Các quan chức cho rằng trong số chất độc có arsen (thạch tín) và crom Chưa ai dự đoán được những tác động lâu dài của bùn đỏ Giới chức Hungary và các chuyên gia nhận định việc làm sạch bùn và phục hồi cuộc sống tại những vùng bị bùn đỏ tấn công sẽ kéo dài vài năm Nước uống có thể nhiễm độc do hóa chất ngấm xuống đất và mạch nước ngầm Người dân cũng sẽ không thể trồng trọt hay sản xuất nông nghiệp trong nhiều năm Chính phủ Hungary đã bắt tay điều tra vụ việc vỡ hồ chứa bùn độc hại gây nên thảm hoạ môi trường tồi tệ nhất châu Âu trong vòng 30 năm qua Ngày 5/10 vừa qua, một phần thành hồ chứa bùn đỏ đã đổ sập, khiến nước bùn thải từ một nhà máy luyện nhôm tràn khắp ba ngôi làng của thị trấn Ajka, Hungary Không chỉ gây hư hại nghiêm trọng về nhà cửa, vật chất, bùn đỏ còn chứa nhiều kim loại nặng nên rất nguy hiểm cho con người và môi trường sinh thái Hàng trăm người sống gần khu vực hồ chứa bùn ở thị trấn Ajka, cách thủ đô Budapest 100 dặm về phía tây, đã phải sơ tán khẩn cấp sau khi bùn đỏ chôn vùi toàn bộ thị trấn Theo thống kê mới nhất, đã có 4 người thiệt mạng và hàng trăm người khác bị các tổn thương do bùn độc gây ra Tuy nhiên, giới chức địa phương lo ngại rằng con số người chết có thể chưa dừng lại ở đó.” [22]

“Theo nhà khoa học Oliver Donard, Giám đốc Học viện Khoa học phân tích

và Vật lý - Hóa học về môi trường và vật liệu thuộc Trung tâm Quốc gia nghiên cứu khoa học CNRS và trường Đại học Paul, mức độ nguy cơ về dài hạn của bùn đỏ tùy thuộc vào thành phần kim loại có trong chất thải này Nhưng nói chung, nó có rất nhiều ôxit sắt, ôxít nhôm, xilic, titan, chì, crôm và có thể cả thủy ngân Bản thân kim loại trong đó không có vấn đề Vấn đề là dạng thức hóa học của kim loại và hoạt tính của nó Ví dụ như ôxit nhôm Ở thể rắn thì không độc, nhưng ở trong một dung dịch, nó có hoạt tính cao và có thể xuyên thấu các màng sinh học Tương tự, crôm

có đầy đủ thông tin, nhưng ông e rằng toàn bộ vùng bị bùn đỏ sẽ trở thành vùng đất lâm nạn

Hình 5: Phần thành hồ chứa của một bùn đỏ bị vỡ ở Hungary [23]

Nhƣ vậy, các thành phần hóa học gây hại trong bùn đỏ có thể thống kê và phân loại cụ thể nhƣ sau:

23

Các nguyên tố kiềm hòa tan: chủ yếu là Na và Ca, ngoài ra còn có Mg, K và

Ba Các nguyên tố phát sinh chủ yếu từ xút đưa vào quy trình Bayer, tồn tại dưới dạng ion hòa tan trong bùn đỏ và dung dịch bùn đỏ Các nguyên tố này tạo nên độ

pH cao (12,5-13) của bùn đỏ và dung dịch bùn đỏ, gây nên tác động ăn mòn đối với vật liệu và trang thiết bị khi tiếp xúc; đồng thời nếu thâm nhập vào cơ thể sinh vât

và con người có thể gây nên các tổn thương niêm mạc của cơ thể cũng như làm thay đổi cân bằng của các chu trình sinh lý – hóa cơ thể, từ đó tạo nên các bệnh tật cho sinh vật và con người

Các nguyên tố kim loại nặng: Hàm lượng kim loại nặng trong bùn đỏ tuy

không quá cao và dạng tồn tại của các kim loại này cùng chưa được nghiên cứu và đánh giá thỏa đáng Các kim loại nặng có mặt trong bùn đỏ bao gồm: V, Cr, Fe, Ni,

Pb, Zr, là các tác nhân gây ô nhiễm có hoạt tính cao Khi thâm nhập vào cơ thể sinh vật và con người, sẽ tích lũy trong các cơ quan nội tiết, tạo ra các chứng bệnh nan y (ung thư, xương khớp, thần kinh, )

Nguyên tố phóng xạ: các nguyên tố phóng xạ rất nguy hiểm đối với sức

khỏe con người và môi trường nếu chúng có mặt trong bùn đỏ Do may mắn, quặng Bauxit tại Tây Nguyên hình thành do quá trình phong hóa đá Bazan có tuổi tương đối trẻ (Q1 và Q2), chưa bị biến đổi nhiều dưới tác động của các quá trình tự nhiên nên không có khả năng chứa các nguyên tố phóng xạ Thực tế các số liệu phân tích

xạ đều cho kết quả thấp hơn nhiều phông phóng xạ chung của các loại đất đá Như vậy, khả năng chứa phóng xạ và gây ô nhiễm phóng xạ của bùn đỏ các nhà máy Alumin Lâm Đồng và Đắc Nông có thể loại trừ [7]

Các nguyên tố hóa học khác: Al, Ti, Si, có mặt với hàm lượng tương đối

cao trong bùn đỏ Các nguyên tố trên tồn tại trong bùn đỏ chủ yếu dưới dạng không hòa tan trong các thành phần Alumin, khoáng vật sét, khoáng vật Ôxýt và một ít dưới dạng hòa tan trong dung dịch kiềm dư Tuy mức độ độc hại của các nguyên tố này không cao, nhưng khả năng gây ô nhiễm cho môi trường nước (tạo ra độ đục cao, tăng độ nhớt, tạo mầu đỏ của nước); cũng như thâm nhập vào cơ thể sinh vật

24

làm thay đổi các cân sinh lý – hóa của cơ thể sống, từ đó sinh ra các bệnh tật là điều cần được lưu ý

Về vấn đề chất thải độc hại phát sinh

Các dự án khai thác – chế biến bauxite Tây nguyên phát thải các chất độc hại vào môi trường chủ yếu là quặng đuôi sau khi tuyển, bùn đỏ và bùn oxalat từ khâu rửa bã cuối cùng của dây chuyền công nghệ Thành phần chủ yếu của bùn thải quặng đuôi bao gồm oxyt nhôm, oxyt sắt, oxyt silic,…và bùn sét Thành phần chủ yếu của bùn đỏ bao gồm hematit (Fe2O3), natrisilico aluminat, canxi titanat, nhôm ngậm nước (Al2O3.H2O và Al2O3 .3H2O) Thành phần chủ yếu của bùn oxalate bao gồm Al2O3 -13,3%, CaO -31,3% và Na2C2O4 -10,6% còn lại 45% là các tạp chất khác Theo sơ đồ công nghệ, bùn thải sẽ được khống chế trong các bãi thải bùn (hồ lắng) có đáy được gia cố bằng vật liệu chống thấm (đất sét, vải địa kỹ thuật,…) để ngăn không cho nước mang theo các chất độc hại thẩm thấu ra ngoài, làm ô nhiễm môi trường đất và nước ngầm khu vực Tuy nhiên, vấn đề lưu ý ở đây là cần có những giải pháp hữu hiệu để phòng sự cố nước mưa chảy tràn Mưa ở vùng Tây Nguyên thường tập trung theo mùa, từ tháng 4 đến tháng 10 Lượng nước mưa trung bình hằng năm là 2.339mm, tháng 8 có lượng mưa lớn nhất, khoảng 500-550

mm Mưa lớn có thể gây lũ lớn, lũ quét, làm cho bùn thải từ các hồ chứa tràn ra ngoài, mang theo các chất thải độc hại xuống vùng hạ lưu ở triền Tây Trường Sơn

và các tỉnh lân cận thuộc nước bạn Campuchia

Nguy cơ lũ bùn đá

Đấy là nguy cơ đất đá mềm bở do khai thác bauxit và bùn đuôi quặng thải ra sau khi tuyển lấy bauxit sẽ bị xói mòn rửa trôi, có thể sẽ nhanh chóng bồi nông lòng

hồ các thủy điện và có thể giết chết sớm các nhà máy thủy điện Bauxit Tây Nguyên

là phần tàn dư của vỏ phong hóa laterit trên đá basalt được hình thành từ nhiều triệu năm, khác hẳn loại bauxit tái trầm tích nằm xen trong các tầng đá vôi ở Hà Giang, Lạng Sơn và Nam Trung Quốc Khi khai thác bauxit, chúng ta sẽ bóc mất lớp xương cứng đi, địa hình trở lên nham nhở với lớp đất đá mềm bở và bùn thải (lớp

25

đất - đá - bùn thải tương đương hoặc gấp đôi khối lượng bauxit được khai thác) Mưa xuống, sẽ cuốn trôi lớp đất - đá - bùn mềm bở Sức tàn phá của nó có thể giống như những trận lũ quét, lấp đầy các hồ thủy điện trong hệ thống sông Đồng Nai và Srepok, làm ngắn cuộc đời trước hết là của các hồ thủy điện

26

Chương 2 – ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Xử lý bùn đỏ tại nhà máy Tân Rai

Phạm vi nghiên cứu: khu mỏ Tân Rai và huyện Bảo Lâm, Lâm Đồng

Hình 6: Quang cảnh nhà máy Tân Rai [24]

2.2 Phương pháp nghiên cứu

 Thu thập tài liệu thứ cấp

Thông tin thứ cấp bao gồm các xuất bản phẩm, các kết quả điều tra, bản đồ, niên giám thống kê, báo cáo tổng kết, các nghiên cứu…về các vấn đề có liên quan tại khu vực nghiên cứu

 Phương pháp phân tích chi phí lợi ích

Phân tích chi phí-lợi ích-CBA (Cost-Benefit Analysis) là một công cụ/phương pháp phân tích chính sách được sử dụng khá phổ biến ở các quốc gia phát triển nhằm đánh giá bằng tiền tất cả lợi ích và chi phí của một dự án, một chính sách, hoặc một chương trình phát triển nhằm cung cấp thông tin cho người ra quyết

hệ thống, thì các bên liên quan trong quá trình ra quyết định sẽ dễ dàng tìm thấy một phương án chung tốt nhất của bất kỳ một dự án đầu tư nào

Trong đề tài nghiên cứu này sẽ lập bài toán chi phí lợi ích mở rộng Đưa ra

2 phương án và lựa chọn phương án tốt hơn (phương án mang lại nhiều lợi ích nhất)

+ Phương án 1: Xử lý bùn đỏ bằng biện pháp chôn lấp, hoàn thổ và phục hồi môi trường

Sử dụng chi phí xử lý bùn đỏ của nhà máy Nhân Cơ có tương đương quy mô sản xuất và phương án xử lý bùn đỏ để so sánh với phương án sử dụng bùn đỏ làm gạch gốm nung

28

Hình 7: Toàn cảnh một hồ chứa bùn đỏ [25]

Khối lượng, thành phần huyền phu ̀ bùn đỏ

Tổng lượng huyền phù bùn đỏ : 1.376.910 tấn/năm (tương đương 945.680

m3) khi sản xuất alumin đạt công suất 650.000 tấn/năm

Phương pháp thải và xử lý bùn đỏ

(1) Phương pháp thải bùn đỏ: Hiện nay trên thế giới vẫn áp dụng 2 cách thải

bùn đỏ là thải trên đất (đất bằng hoặc các thung lũng có các đê bao) hoặc thải vào nước (thải vào các đầm phá ven biển) Đối với Dự án Nhà máy sản xuất alumin Nhân Cơ thực hiện cách thải bùn đỏ trên đất

Thải bùn đỏ trên đất có 2 phương pháp là thải khô hoặc thải ướt:

+ Thải khô là bơm bùn ra bãi thải với hàm lượng chất rắn rất cao, tiết kiệm diện tích nhưng tốn kém và phức tạp hơn, thích hợp với những vùng có lượng bốc hơi lớn hơn so với lượng mưa

29

+ Thải ướt là bơm bùn ra bãi thải với hàm lượng chất rắn thấp hơn, đỡ tốn kém thích hợp với các vùng có các thung lũng dễ tạo thành hồ chứa, thường áp dụng cho những vùng có lượng mưa lớn hơn so với lượng bốc hơi (như ở địa bàn Tây Nguyên)

(2) Phương pháp xử lý bùn đỏ: Phương pháp xử lý bùn đỏ hiện nay đang

được áp dụng bao gồm công tác chính sau:

- Xử lý phần chất lỏng đi kèm bùn đỏ hoặc phát sinh trong hồ bùn đỏ bằng cách tái sử dụng trong dây chuyền sản xuất hoặc có thể trung hoà bằng nước biển (trường hợp nhà máy đặt cạnh biển) hoặc trung hoà bằng CO2

- Chôn lấp bùn đỏ đã thải, tiến hành hoàn thổ, phục hồi môi trường

- Xử lý bùn đỏ từ bãi thải, dùng cho các ứng dụng như vật liệu xây dựng (gạch, ngói, bê tông ), làm đường, chế biến sơn, chế tạo các vật liệu đặc biệt khác

Việc lựa chọn các phương án xử lý bùn đỏ sau thải được thực hiện tùy theo các Nhà máy alumin cụ thể Tuy nhiên hiện nay phương án chôn lấp, hoàn thổ chiếm ưu thế và được áp dụng rộng rãi, phương án chế biến bùn đỏ đang được nghiên cứu, thử nghiệm vì chi phí để thực hiện cao, hiệu quả kinh tế thấp

Đối với Dự án Nhà máy sản xuất alumin Nhân Cơ sẽ tiến hành xử lý bùn đỏ bằng phương pháp chôn lấp, sau đó tiến hành hoàn thổ, phục hồi môi trường

Xét theo thành phần hoá học của bùn đỏ, chất gây ô nhiễm trong huyền phù bùn đỏ chủ yếu là chất lỏng đi kèm theo bùn đỏ Dung dịch kiềm kèm theo có tính

ăn mòn mạnh, giá trị pH khoảng 10 - 11

Việc thiết kế và xây dựng hồ bùn đỏ theo đúng các tiêu chuẩn xây dựng quy định đảm bảo an toàn tuyệt đối đối với môi trường, trong đó có tính đến các tác nhân biến đổi khí hậu, động đất xảy ra

30

Hồ bùn đỏ sẽ có các lớp chống thấm tốt để kiềm bám theo bùn đỏ không thẩm thấu vào mạch nước ngầm, nước chứa kiềm trong bãi chứa bùn đỏ được thu gom và bơm tuần hoàn về nhà máy

+ Phương án 2: Thu hồi nguyên vật liệu để sản xuất gạch xây gốm nung từ bùn đỏ

Giả thiết: Xây dựng nhà máy tuynel sản xuất gạch gốm nung từ bùn đỏ với công suất 50 triệu viên gạch 2 lỗ QTC/năm

Khu đất xây dựng được phân thành các khu chức năng chính như sau: Nhà điều hành 2 tầng, nhà ăn ca 1 tầng, nhà bao che lò nung 1 tầng, kho than, bể ủ nguyên liệu 1 tầng, nhà tạo hình 1 tầng, nhà phơi kính 1 tầng

b Các công trình phụ

Hệ thống đường nội bộ được quy hoạch trong thiết kế đảm bảo để các phương tiện đi lại thuận lợi trong phạm vi hoạt động của mình: như ô tô vận chuyển bùn, bãi thành phẩm, kho than, nhà tạo hình, xe cải tiến gạch mộc, gạch thành phẩm

Đường giao thông sẽ được thiết kế bằng bê tông đảm bảo vệ sinh công nghiệp Tuy nhiên, để phát huy hiệu quả vốn đầu tư và thời gian xây lắp hệ thống đường sẽ được hoàn thiện từng bước trong quá trình nhà máy đi vào hoạt động

31

Cấp nước: Sẽ sử dụng nước ngầm cho mục đích sinh hoạt, nước sau khi khai thác được xử lý sơ bộ cấp lên bể chứa và đưa vào sử dụng Sử dụng hệ thống dẫn nước là đường ống tráng kẽm đảm bảo cung cấp nước sinh hoạt tại các điểm dùng nước trong công trình Để đảm bảo đủ áp lực sử dụng liên tục cần thiết kế các két nước trên mái, đồng thời xây 01 bể nước ngầm cho toàn khu có dung tích ≥ 30 m3

để dự trự bơm lên mái và dùng cho cứu hoả Hệ thống bơm toàn khu gồm 1 máy bơm điện với Q = 10m3/h, H = 25m, động cơ 2,8 Kw để bơm nước phục vụ sinh hoạt và 01 máy bơm dầu có Q = 900 lít/phút hút nước từ bể nước ngầm để đẩy lên các họng nước cứu hoả bố trí trên các nhà Đối với nước dùng cho sản xuất (nhu cầu rất ít) tận dụng các nguồn nước mưa có sẵn để sử dụng

Thoát nước

Hệ thống thoát nước cho công trình bao gồm:

+ Thoát nước bẩn sinh hoạt

+ Thoát nước cho các xưởng sản xuất và thoát nước mưa, nước mặt

* Hệ thống thoát nước bẩn từ các khu vệ sinh được thiết kế thoát theo 2 hệ thống:

- Ống đứng 110 thoát nước phân, nước tiểu xuống bể tự hoại

- Ống đứng 90, 75 thoát nước bẩn từ sàn, chậu rửa đổ ra cống ngầm

* Hệ thống thoát nước mưa từ trên mái được dẫn xuống ống đứng 110 dẫn vào hệ thống cống ngầm Hệ thống thoát nước mặt, nước từ các xưởng sản xuất được thu

về từ các hố ga sau đó dẫn vào cống ngầm thoát ra hệ thống thoát nước chung

Thông tin liên lạc: Trang bị, lắp đặt hệ thống máy điện thoại và máy fax thuận tiện cho việc giao dịch trong sản xuất kinh doanh

Hệ thống xử lý nước thải

Xây dựng bể xử lý tự hoại 4 ngăn đạt tiêu chuẩn vệ sinh môi trường trước khi thải

ra môi trường (được xây dựng ngầm trong khu WC)

32

Lấy kích thước gạch 2 lỗ (220x105x60mm), trọng lượng 1,65 kg để đối chiếu và làm cơ sở tính toán

Dự án chọn phương án công nghệ sản xuất tạo hình dẻo, hút chân không và sấy nung bằng lò sấy nung liên hợp tuynel

Công nghệ trên là công nghệ tiên tiến, hiện nay đã và đang áp dụng thành công tại nhiều cơ sở sản xuất trong nước Qua điều tra, khảo sát tại các cơ sở đã qua

sử dụng nhận thấy có các ưu điểm sau:

- Công nghệ đốt lò sử dụng than đá, không sử dụng củi, góp phần bảo vệ rừng

- Giảm ô nhiễm môi trường

- Giảm chi phí nhân công

- Dây chuyền sản xuất liên tục, không nghỉ đoạn

- Sản phẩm chịu lực và độ bền cao, giá cả hợp lý

- Các thiết bị trong dây chuyền đã có các cơ sở trong nước sản xuất có tính đồng bộ cao nên giá thành đầu tư giảm, dễ chủ động trong việc thay thế phụ tùng và sửa chữa

loại

34

Phối liệu nguyên liệu

Yêu cầu của việc phối liệu nguyên liệu là trộn đều bùn đỏ với các phụ gia đảm bảo tính đồng nhất phối liệu sản xuất, đồng thời phải tạo ra độ ẩm cần thiết cho khâu chế tạo sản phẩm thô Để đảm bảo độ ẩm cho phối liệu, lượng nước bổ sung vào phối liệu phải tiến hành từ từ cho đến khi đạt được độ ẩm cần thiết 20-30% khối lượng

Chế tạo sản phẩm thô

Yêu cầu của việc chế tạo sản phẩm thô là tạo ra có độ dính kết tốt, đảm bảo không bị nứt vỡ trong quá trình phơi sấy và nung Sản phẩm thô được chế tạo dưới hai dạng: các viên gạch chỉ có kích thước (220x105x60mm), trọng lượng 1,65 kg

Để chế tạo các mẫu sản phẩm thô cần hai loại thiết bị công nghệ: máy ép thủy lực

và khuôn gạch Cường độ nén ép trong quá trình chế tạo sản phẩm thô được lựa chọn trong khoảng 3-5 N/cm2

Phơi sấy sản phẩm thô

Đối với gạch mộc sau khi tạo hình có độ ẩm từ 20-22% gạch mộc được phơi

từ 5-10 ngày tùy theo nhiệt độ, tốc độ gió để giảm xuống độ ẩm 14-16 % Việc xếp cáng và phơi đảo gạch mộc trong nhà kính phải tuân thủ theo đúng quy trình để giảm thiểu thời gian phơi cũng như phế phẩm ở khâu này Sản phẩm gạch mộc sau khi phơi được vận chuyển tập kết lên xe goòng chuẩn bị đưa vào sấy nung Tuynel Sản phẩm mộc sau khi xếp lên xe goòng được đưa vào hầm sấy Tuynel nhờ kích thủy lực đặt ở đầu hầm Tác nhân sấy là khí nóng thu hồi từ vùng làm nguội của lò nung Như vậy việc nung gạch sẽ đủ và đều lửa, gạch sẽ có mầu sắc đẹp, bền

và chín sẽ đều hơn Với việc kéo dài hầm sấy hơn so với các thiết kế trước đây, gạch mộc được sấy dịu hơn tránh phế phẩm sau khi sấy

35

Nung sản phẩm

Yêu cầu của quá trình nung là tăng nhiệt độ từ từ của lò cho đến nhiệt độ cần thiết và duy trì nhiệt độ nung cần thiết trong thời gian ít nhất 6 giờ Việc này đảm bảo cho các phản ứng hóa học và lý học xẩy ra trong sản phẩm đƣợc triển khai đúng mức độ yêu cầu Nhiệt độ nung của sản phẩm đƣợc khống chế trong giới hạn 600-

900 OC

Kiểm tra và phân loại:

Yêu cầu của việc kiểm tra và phân loại sản phẩm là xác định các hƣ hỏng của từng viên trong quá trình công nghệ và nguyên nhân dẫn đến các hƣ hỏng đó Các