SẢN XUẤT vật LIỆU xây DỰNG từ xỉ lò điện hồ QUANG

Sản phẩm từ việc tái chế xỉ lò điện EAF bao gồm: - Hạt xỉ có kích thước < 40 mm dùng để làm cốt liệu cho quá trình đổ bê tông với cường độ hóa rắn > 100 cho các công trình đường nội bộ,

SẢN XUẤT

VẬT LIỆU XÂY DỰNG TỪ XỈ

LÒ ĐIỆN HỒ

QUANG

SẢN XUẤT VẬT LIỆU XÂY DỰNG TỪ XỈ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG

Công ty TNHH Vật Liệu Xanh Đường số 10, KCN Phú Mỹ I, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

Công suất hoạt động: 1.000 tấn xỉ nguyên liệu/ngày trong đó:

- Thép phế và xỉ nhiễm thu hồi (5%) : 50 tấn/ngày

- Cốt liệu xỉ (95%) : 950 tấn/ngày

Từ khối lượng xỉ chế biến, dây chuyền sản xuất gạch block cốt liệu xi măng công suất 20 triệu viên/năm

Sản phẩm từ việc tái chế xỉ lò điện EAF bao gồm:

- Hạt xỉ có kích thước < 40 mm dùng để làm cốt liệu cho quá trình đổ bê tông với cường độ hóa rắn > 100 cho các công trình đường nội bộ, nền nhà xưởng và kho bãi, đúc tấm đan bê tông làm đường, lát vỉa hè hoặc làm vật liệu trải đường, móng công trình đường giao thông (các lớp áo và bề mặt của đường giao thông) cho các dự án, KCN đang xây dựng tại hạ tầng kỹ thuật trên địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

- Hạt xỉ có kích thước nhỏ 0 - 2 mm, 2 - 4 mm dùng làm cốt liệu đổ bê tông asphalt với cường độ hóa rắn > 100 làm đường giao thông nội bộ

- Vật liệu gia cố nền móng cho các công trình xây dựng trong các KCN trên địa bàn tỉnh Bà Rịa, Vũng Tàu Vật liệu kè bờ cảng, đê, kênh mương thủy lợi, chống xói lở

- Bột xỉ thu hồi từ quá trình nghiền được phối trộn để làm gạch Block hoặc cung cấp cho các nhà máy sản xuất bê tông nhẹ chưng áp, gạch không nung

1 Công nghệ sản xuất

Xỉ thép được đề cập ở đây là xỉ thép từ lò điện hồ quang (electric are furnace - viết tắt là EAF) của các nhà máy luyện thép trên địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu và thế giới, không đề cập đến xỉ thép từ lò cao hoặc lò thổi oxy Loại chất thải là chất thải rắn công

nghiệp thông thường Vì vậy, để xử lý nguồn chất thải này, ưu tiên hàng đầu là tái chế, tái

sử dụng

Sơ đồ công nghệ sản xuất được mô tả trong hình sau:

Hình 1 Quy trình sản xuất của nhà máy

Chế biến xỉ tại nhà máy

Công suất chế biến xỉ thép khi nhà máy hoạt động ổn định là 70 - 120 tấn/giờ, tương đương 1000 tấn/ngày

Xỉ sau khi được nghiền, sàng và tách từ sẽ được làm cốt liệu thay thế cho đá tự nhiên để đổ bê tông, làm đường, nền nhà xưởng, đóng gạch block Việc đổ bê tông, làm

Xỉ lò EAF

Vận chuyển về

dựng

Chế biến: nghiền

thô, nghiền tinh,

tuyển từ, sàng

Sử dụng thiết bị nghiền, sàng di động để chế biến

Sản phẩm xỉ: cốt

liệu đổ bê tông,

làm đường, gạch

Làm cốt liệu đổ bê tông, làm đường ngay tại công

đường được thực hiện tại công trường, chỉ riêng công đoạn đóng gạch block và cấu kiện

bê tông đơn giản như tấm đan, bó vĩa được thực hiện tại nhà xưởng của nhà máy

Chế biến xỉ tại công trường

Trong trường hợp cần thiết, thiết bị nghiền xỉ di động sẽ được đưa ra công trình để chế biến xỉ trực tiếp tại đây để thi công đổ bê tông, làm đường Việc thi công chỉ diễn ra trong thời gian ngắn, sau khi thi công xong phần sử dụng cốt liệu xỉ, có thể đưa thiết bị quay về nhà máy để tiếp tục chế biến

Dưới đây là trình bày chi tiết công nghệ:

1.1 Công nghệ chế biến xỉ

Xỉ được làm nhỏ kích thước, tách thép phế và xỉ nhiễm từ và sàng phân loại để dùng vào mục đích khác nhau Công nghệ chế biến xỉ thép của Dự án được lựa chọn với mục tiêu là thu hồi xỉ không nhiễm từ để thay thế cho vật liệu tự nhiên, sử dụng các thiết

bị xử lý thép được lựa chọn là loại thiết bị tích hợp nhiều chức năng : nghiền thô, sàng, nghiền tinh, tuyển từ và phun sương chống bụi

Quy trình công nghệ chế biến xỉ bằng thiết bị nghiền, sàng được trình bày trong hình 2

Module 1: Thiết bị nghiền thô di động (mobile crusher) gồm các chức năng sàng

phân loại, nghiền kẹp hàm thô và tuyển từ

Module 2: Thiết bị sàng và nghiền tinh (mobile screen) gồm các chức năng sàng

rung đa cấp, nghiền kẹp hàm tinh và tuyển từ

Hình 2 Quy trình chế biến xỉ bằng công nghệ nghiền, sàng di động

Xỉ được xe tải chở từ nhà máy thép, đưa về nhà máy hoặc đến công trường, tại đây

xỉ được nạp vào xilo cấp liệu của máy nghiền (mobile crusher) và được sàng rung 2 cấp tách những hạt xỉ nhỏ có kích thước < 40 mm, những hạt xỉ này được rơi xuống băng tải, những hạt xỉ có kích thước lớn (đầu vào khoảng 300 - 350 mm) được thiết bị nghiền hàm nghiền thô (jaw crusher) nghiền đến kích thước 40 mm, sau đó được rơi xuống băng tải Đối với trường hợp chế biến xỉ tại nhà máy, xỉ được xe xúc gạt vào hầm bê tông đặt âm dưới đất nơi đặt xỉ lò nạp liệu, xỉ rơi xuống băng tải đưa tới xi lô của máy nghiền Thiết

kế này đảm bảo không phát sinh bụi vì hầm lò xi lô kín, tạo dòng nguyên liệu đầu vào ổn định và tiết kiệm điện năng

Xỉ lò EAF

Lò điện hồ

quang EAF

Sàng, nghiền, tuyển từ cấp, nghiền tinh Sàng rung đa

Thép phế và xỉ nhiễm từ

Thép phế và xỉ nhiễm từ

Xỉ sau khi tách thép phế

đường

Gia cố nền

Bê tông

Hình 3 Sơ đồ dòng xỉ qua thiết bị nghiền thô di động

Từ băng tải, toàn bộ xỉ sau khi qua nghiền được chạy qua thiết bị tuyển từ kiểu băng tải treo để tách thép phế và hạt xỉ nhiễm từ Thép phế và các hạt xỉ nhiễm từ sẽ được rơi xuống thùng sắt (2 m3/thùng), khi đầy thùng chứa sẽ được ô tô vận chuyển về nhà máy thép để tận dụng luyện thép

Hình 4 Máy nghiền kẹp hàm thô

Hình 5 Sơ đồ tổng thể của máy nghiền di động (mobile crusher)

Yếu tố quyết định của công đoạn nghiền là máy nghiền thô được gắn trên thiết bị nghiền di động Tại đây, xỉ có kích thước lớn sẽ được nghiền nhỏ trước khi đưa tới nghiền tinh và sàng phân loại

Tại máy nghiền di động có gắn bồn chứa nước để cung cấp cho hệ thống phun sương để giảm bụi ngay tại máy nghiền hàm thô và hệ thống băng tải

Hình 6 Sơ đồ tổng thể thiết bị sàng và nghiền tinh (nghiền kiểu côn) di động

Hình 7 Nguyên lý làm việc của máy nghiền côn gắn trên thiết bị sàng và nghiền di động

Dòng xỉ sau khi tách từ có kích thước > 40 mm được đưa vào sàng rung nhiều cấp (với nhiều mắt lưới khác nhau) có gắn máy nghiền côn Tại bộ sàng rung, xỉ được sàng với nhiều kích cỡ hạt khác nhau 0 - 20, 0 - 30, 30 - 40 và > 40 mm, hạt xỉ có kích thước >

40 mm sẽ được giữ lại tại sàng trên cùng và chảy vào máy nghiền tinh kiểu côn để nghiền nhỏ và đưa quay trở lại sàng rung để tiếp tục phân loại

Các hạt xỉ có kích thước < 40 mm được phân loại bằng nhiều mắt lưới và băng tải khác nhau để thu hồi xỉ thành phẩm theo yêu cầu Tại các băng tải có gắn nam châm tuyển từ để tách triệt để thép phế và xỉ nhiễm từ, đồng thời gắn hệ thống phun sương để giảm bụi, không ảnh hưởng đến môi trường xung quanh

Tại các băng tải của máy nghiền sàng gắn thiết bị tuyển từ băng tải kiểu treo để tiếp tục thu triệt để thép phế và xỉ nhiễm từ giống như tại thiết bị nghiền thô

Do thành phần của xỉ còn CaO và MgO tự do, nếu sử dụng làm cốt liệu bê tông, vật liệu làm được sẽ làm biến dạng do khi xỉ tiếp xúc với độ ẩm hoặc nước sẽ xảy ra phản ứng:

CaO + H2O  Ca(OH)2

MgO + H2O  Mg(OH)2

Vì vậy, để ổn định, tăng tuổi thọ của xỉ, đáp ứng được yêu cầu của vật liệu đổ bê tông, tăng cường tưới nước tại đầu ra của sản phẩm

Công nghệ đề xuất là công nghệ chế biến xỉ tiên tiến nhất hiện nay trên thế giới, được đánh giá là công nghệ thân thiện với môi trường Tại các công đoạn nạp liệu, nghiền thô, nghiền tinh, sàng rung đều được phun sương để giảm thiểu tối đa bụi phát sinh trong quá trình chế biến xỉ, đảm bảo không ảnh hưởng đến môi trường

Hình 8 Phương án công nghệ chế biến xỉ

Hoạt động của dây chuyền công nghệ có thể tiến hành theo các giải pháp ở hình 8 Module 1 và module 2 có thể cùng hoạt động nối tiếp như phương án (A) trong trường hợp cần cốt liệu xỉ mịn và cần nhiều hạt xỉ có kích cỡ khác nhau theo mục đích sử dụng Module 1 có thể hoạt động độc lập trong trường hợp cần xỉ thô để làm cấp phối mà không cần đến Module 2 (B) Nếu trường hợp xỉ đầu vào mịn, không có nhiều hạt to, chỉ cần sử dụng module 2 để tiết kiệm năng lượng

1.2 Quy trình sản xuất gạch block

Gạch không nung xi măng cốt liệu còn được gọi là gạch block được tạo thành từ xi măng và một trong các hoặc nhiều trong các cốt liệu sau: mạt đá, cát vàng, cát đen, xỉ nhiệt điện, tro bay, xỉ thép, phế thải công nghiệp, đất Loại gạch này được sản xuất và sử dụng nhiều nhất trong các loại gạch không nung Trong các công trình thì loại gạch không nung này chiếm tỷ trọng lớn nhất Loại gạch này thường có cường độ chịu lực tốt (trên 80 kg/cm2), tỷ trọng lớn (thường trên 1.900 kg/m3) nhưng những loại kết cấu lỗ thì

có khối lượng thể tích nhỏ hơn (dưới 1.8000 kg/m3)

Module

1

Module 2

Xỉ sản phẩm A Hoạt động nối tiếp

Module

1

Module

2

Xỉ sản phẩm

Xỉ sản phẩm

B Hoạt động song song, độc lập

Hình 9 Sơ đồ quá trình hóa rắn làm gạch block

Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch block tự động, công suất 2 triệu viên/năm được trình bày tại hình 9

Mô tả quy trình

(1) Cấp nguyên liệu: Sử dụng các phễu chứa liệu, băng tải liệu, cân định lượng,

bộ phận cài đặt phối liệu Sau khi nguyên liệu được cấp đầy vào các phễu (nhờ máy xúc), chỉ một phần nguyên liệu được đưa xuống ban cân theo công thức phối trộn đã cài đặt từ trước (cấp phối bê tông đã quy định) Qua khâu này, nguyên liệu được cấp theo công thức phối trộn đã cài đặt

(2) Máy trộn nguyên liệu: Cùng với các cốt liệu (bột xỉ, cát, ) nước và xi măng

được đưa vào máy trộn một cách hoàn toàn tự động theo quy định cấp phối Sau đó nguyên liệu được trộn ngấu đều theo thời gian cài đặt Hỗn hợp sau khi phối trộn được tự động đưa vào ngăn phân chia nguyên liệu ở khu vực máy tạo hình (hay máy ép tạo block (4)) nhờ hệ thống băng tải

(3) Đây là khu vực chứa khay (palet): làm để trong quá trình ép và chuyển gạch

thành phẩm ra khỏi dây chuyền Khay (palet( này có thể làm bằng gỗ ép, tre ép nhưng tốt nhất là bằng nhựa tổng hợp siêu bền, chịu lực nén, rung động lớn

(4) Máy tạo hình: Nhờ vào hệ thống thủy lực, máy hoạt động theo cơ chế ép kết

hợp với rung tạo ra lực rung ép rất lớn để hình thành lên các viên gạch block đồng đều, đạt chất lượng cao và ổn định Cùng với việc phối trộn nguyên liệu, bộ phận tạo hình nhờ

ép rung này là hai yếu tố vô cùng quan trọng để tạo ra sản phẩm theo như ý muốn

(5) Tự động ép mặt: Đây là bộ phận giúp tạo màu bề mặt cho gạch tự chèn Nó sẽ

trở lên không cần thiết nếu ta không muốn sản xuất gạch tự chèn, gạch trang trí

(6) Tự động chuyển gạch: Đây là máy tự động chuyển và xếp từng khay gạch vào

vị trí định trước một cách tự động Nhờ đó mà ta có thể chuyển gạch vừa sản xuất ra để dưỡng hộ tại khu vực phơi, chứa gạch block rộng 2.000 m2, thời gian từ 10 đến 28 ngày tùy theo yêu cầu để đạt kết cấu mong muốn

Với công nghệ này, chỉ cần sử dụng 3 - 5 công nhân vận hành Toàn bộ dây chuyền được lắp đặt trong nhà xưởng có diện tích 1.000 m2 Ưu điểm của dây chuyền là tiếng ồn nhỏ, phát sinh bụi ít

Các sản phẩm của dây chuyền gạch block là:

- Gạch block xây tường rào, nhà xưởng

- Gạch block bó gốc cây, gạch trải thảm cỏ

- Gạch kè bờ hồ, bờ sông

2 Danh mục thiết bị của dự án

Thiết bị nghiền, sàng di động (mobile crusher, mobile screen):

Thông số kỹ thuật của máy nghiền di động:

- Công suất nghiền : 70 - 120 tấn/giờ

- Năng lượng điện tiêu tốn: 91,5 Kw

- Kích thước xỉ đầu vào: 350 mm

- Kích thước xỉ đầu ra: 40 mm

- Tiếng ồn cách 7m trong điều kiện hoạt động hết công suất < 80 m

- Kích thước thiết bị: dài 15 x rộng 2,8 x cao 4,5m

Thông số kỹ thuật của máy nghiền sàng và nghiền tinh di động:

- Công suất nghiền : 70 - 120 tấn/giờ

- Năng lượng điện tiêu tốn: 75 Kw

- Kích thước xỉ đầu vào: > 40 mm

- Kích thước xỉ đầu ra: < 40 mm, điều chỉnh mắt lưới để thu được kích cỡ hạt xỉ theo yêu cầu

- Tiếng ồn cách 7m trong điều kiện hoạt động hết công suất < 80 m

- Kích thước thiết bị: dài 13 x rộng 2,8 x cao 6,9m

Công suất của thiết bị nghiền, sàng được chọn có công suất lớn nhất 120 tấn/h, đảm bảo đạt công suất hoạt động của dự án là 1.000 tấn xỉ thép/ngày

Máy sản xuất gạch block tự động:

Dây chuyền sản xuất gạch block tự động do công ty Cổ phần Tập đoạn Phát triển Đoàn Minh Công (DmC Group) cung cấp, chuyển giao công nghệ

Ngoài các thiết bị chính như trên, các thiết bị phụ trợ khác bao gồm: hệ thống băng tải, thiết bị phun sương chống bụi, máy bơm nước, xe xúc, Danh mục thiết bị được trình bày tại bảng 2.1

Bảng 2.1 Danh mục thiết bị chính của dự án

lượng

Đặc tính kỹ thuật Xuất xứ Tình trạng

I Thiết bị chính

1- Thiết bị nghiền, sàng di

2 - Giàn ép gạch tự động 01

giàn

Công suất 6.000 viên/ca 8h

Việt Nam Mới 100%

II Thiết bị phụ trợ

3 - Máy bơm nước 03 cái Công suất 10 m3/h Korea Mới 100%

4 - Thiết bị phun sương di

5- Giàn phun sương giảm

bụi tại khu tập kết xỉ tại bãi

chứa xỉ

01 giàn

Công suất 5 m3/h Việt Nam Mới 100%

6- Thiết bị xử lý bụi tại

xưởng sản xuất gạch block

1 hệ thống

Việt Nam Mới 100%

9 - Xe ô tô tải 04 cái Xe ben, tải trọng 15

tấn, hiệu Huyndai

10 - xe nâng gạch block 1 cái Công suất 5 tấn Korea Mới 100%

11 - Bể bê tông lắng, lọc

xử lý nước mưa chảy tràn

4 ngăn

01 bể Thể tích 100 m3 Việt Nam Mới 100%

12 - Bể chứa nước sạch 01 bể Thể tích 200 m3 Việt Nam Mới 100%

3 Nguyên, nhiên vật liệu và sản phẩm

3.1 Nguyên liệu xỉ lò điện EAF đầu vào

a Tính chất hóa học và vật lý của xỉ lò EAF

Xỉ được hình thành như là một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất thép trong

lò điện hồ quang (EAF), nó đóng một vai trò quan trọng công nghệ luyện thép vì nó có tác động đến quy trình luyện kim và do đó cũng quyết định chất lượng thép sản xuất

Công nghệ luyện thép bằng lò điện hồ quang sử dụng nguyên liệu đầu vào là sắt thép phế liệu đầu vào, sử dụng vôi và một số chất trợ dung đưa vào lò luyện, quá trình nóng chảy ở nhiệt độ trên 1.6000C xỉ sẽ nổi lên trên, thép nằm ở phía dưới Lớp xỉ được tháo ra khỏi lò và đưa ra bãi chứa xỉ, phần thép trong lò được đúc thành phôi

Theo công nghệ luyện thép lò điện EAF, cứ mỗi tấn phôi thép được sản xuất sẽ

phát sinh xỉ lò khoảng 10 - 150 kg (nguồn: Nippon Slag Association và Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn ngành luyện thép, Bộ Công thương và Trung Tâm sản xuất sạch Việt Nam, 2008).

Trước đây, xỉ trong các nhà máy luyện thép được coi là chất thải rắn Nhưng bây giờ xỉ thép được coi là "sản phẩm phụ" của quá trình sản xuất

Các thành phần hóa học chính của xỉ lò là CaO, Fe2O3, MgO, MnO2, SiO2 và Al2O3 .ở các phức bền vững, trong đó thành phần chính là CaO, SiO2 và Fe2O3 chiếm đến 80% trọng lượng của xỉ lò

Các phân tích của nhiều nghiên cứu khoa học cho thấy trong thành phần xỉ có chứa nhiều khoáng chất, chiếm đa số là W- Wustite (FeO), CS - DiCalcium và TriCalcium Silacates (2CaO.SiO2, C2S và 3CaO.SiO2, C3S), B - Brownmillerite (Ca2(Al,Fe)2O5, C4AF) và M - Mayenite (12CaO.7Al2O3, C12A7) và CaO, MgO tự do Xỉ

lò điện hồ quang có tính chất cơ học rất tốt do cấu trúc tinh thể đặc biệt, được so sánh với cấu trúc của đá tự nhiên

Xỉ thép có những ưu diểm sau:

- Nặng hơn so với hầu hết cốt liệu tự nhiên

- Độ ma sát tốt hơn so với bê tông asphalt

- Độ bền cao

- Chịu đựng tốt trong điều kiện thời tiết xấu

Bảng 3.1 So sánh tính chất vật lý của xỉ EAF với đá vôi tự nhiên

nghiền, sàng để làm vật liệu đổ bê tông

8 Tính bền vững của magie sunphat

(%)

Nguồn: Utilization of Electric Are Furnace Steel Slag in Concrete Products, IOanna Papayianni, Laboratory of Buildings Materials Aristotle University of Thessaloniki, Greece.

Bảng 3.2 Thành phần hóa học của xỉ (đơn vị: %)

Xỉ lò cao BFS

Xỉ lò điện EAF

Đất núi Đất andezit Xi măng

-Nguồn: Nippon Slag Association

b Đặc tính xỉ thép từ các nhà máy luyện thép trên địa bàn tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu

Để xác định thành phần của xỉ thép lò điện hồ quang, công ty đã lấy mẫu và phân tích xỉ lò thép Nhà máy thép Thép Việt, cho thấy gần giống với các thành phần hóa hoạc của Clinker

Bảng 3.3 So sánh các thành phần chính của Clinker và Xỉ lò

Số

TT Chỉ tiêu Đơn vị Clinker (*) Xỉ lò cao (***) Xỉ lò (**)

Nguồn: QUATEST 3

Ghi chú: