Nghiên cứu được thực hiện để giải quyết ô nhiễm từ 2 loại tro thải của khu vực: tro lò đốt cơ sở sản xuất bánh tráng, tro thải từ lò đốt chất thải công nghiệp của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương. Nghiên cứu bao gồm 3 khối thí nghiệm: tinh chế mẫu, đúc mẫu vật liệu xây dựng và kiểm tra các tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng đúc từ tro thải. Mẫu tro thải được thay thế 20%, 50%, 70% xi măng để sản xuất vật liệu xây dựng. Mời các bạn cùng tham khảo!
Trang 1961
NGHIÊN CỨU TẬN DỤNG TRO CỦA LÕ ĐỐT CÔNG
NÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN TỈNH BÌNH DƯƠNG ĐỂ SẢN XUẤT
VẬT LIỆU XÂY DỰNG
Vũ Hải Yến
Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh (HUTECH)
TÓM TẮT
Bình Dương là một đô thị công nghiệp xanh - sạch - đẹp; là một trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa - xã hội và đầu mối giao thông quan trọng trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội là những vấn đề về môi trường Trong các vấn đề môi trường của tỉnh có các vấn đề đến từ tro thải trong các lò đốt công - nông nghiệp
Nghiên cứu được thực hiện để giải quyết ô nhiễm từ 2 loại tro thải của khu vực: tro lò đốt cơ sở sản xuất bánh tráng, tro thải từ lò đốt chất thải công nghiệp của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương Nghiên cứu bao gồm 3 khối thí nghiệm: tinh chế mẫu, đúc mẫu vật liệu xây dựng và kiểm tra các tính chất cơ lý của vật liệu xây dựng đúc từ tro thải.Mẫu tro thải được thay thế 20%, 50%, 70% xi măng để sản xuất vật liệu xây dựng Kết quả phân tích tính chất cơ lý cho thấy mẫu vật liệu xây dựng phối trộn 20% mẫu tro tinh chế từ tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng với 80% ximăng đạt hiệu quả tốt nhất
Từ khóa: Tro lò đốt, SiO2, vật liệu xây dựng, tận dụng, tái chế tro
1 GIỚI THIỆU CHUNG
Bình Dương là một đô thị công nghiệp xanh - sạch - đẹp; là một trung tâm chính trị, kinh tế, văn hóa - xã hội và đầu mối giao thông quan trọng trong vùng kinh tế trọng điểm phía Nam Cùng với sự phát triển kinh tế xã hội là những vấn đề về môi trường Trong các vấn đề môi trường của tỉnh có các vấn đề đến từ tro thải trong các lò đốt công - nông nghiệp Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu tận dụng tro của lò đốt một số chất thải bao gồm tro trấu, tro đốt chất thải công nghiệp để sản xuất vật liệu xây dựng chất lượng cao
2 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
3.1 Thí nghiệm 1: Tạo mẫu, xử lý và sơ chế mẫu
2 mẫu tro lấy từ lò bánh tráng, mẫu tro đốt chất thải công nghiệp của công ty BIWASE được sơ chế và tinh luyện để thu SiO2 bằng 2 phương pháp: phương pháp nhiệt (nung ở nhiệt độ 10000C) và phương pháp hóa học
3.1.1 Phương pháp vật lý
– Tro trấu được lấy từ cơ sở sản xuất bánh tráng ở Thuận An, Bình Dương Tro trấu khi lấy về có lẫn một
số tạp chất như than củi và đá Cho qua rây 1mm để rây và nhặt hết các tạp chất Sấy ở 105oC và hút
ẩm Sau đó nung ở nhiệt độ 10000C cho đến khi trắng hoàn toàn
Trang 2962
Hình 1 Quy trình xử lý mẫu bằng phương pháp nhiệt
3.1.2 Phương pháp hóa học
Cân mẫu tro trấu đổ vào cốc thủy tinh, sau đó cho dung dịch NaOH 5M vào Đun cách thủy mẫu trong 4 giờ Sau đó lọc dung dịch Cho dung dịch HCl 2M với lượng phù hợp vào dung dịch sau lọc cho đến trung tính (thử bằng giấy pH) Rửa sạch bằng nước cất nhiều lần để loại bỏ ion Cl- Sau đó đem Gel đi sấy ở nhiệt độ 105 oC đến khi khô, sau đó nung ở 550 o
C trong 2 giờ Nghiền và rây qua rây 0,25 mm
Hình 2 Quy trình xử lý mẫu bằng phương pháp hóa học
3.2 Thí nghiệm 2: Kiểm tra hoạt tính của vật liệu
Mẫu được đem đi phân tích độ ẩm, khối lượng thể tích và độ hấp thu nước
3.3 Thí nghiệm 3: Đúc mẫu vữa
Sau khi kiểm tra vật liệu thì sẽ đến quy trình đúc mẫu Mẫu tro sau khi tinh luyện được sử dụng thay thế
xi măng là 20%, 50% và 70% Với các tỉ lệ như vậy thì các tỉ lệ khác nhau khi phối trộn giữa chất phụ gia
và xi măng như sau:
Trang 3963
Bảng 1 Tỷ lệ phối trộn giữa phụ gia và xi măng
Thành phần Tỷ lệ % Phụ gia (g) Xi măng (g) Cát (g) Nước (g)
Tro trấu nguyên chất
SiO2 tinh chế
Tro từ lò đốt xí nghiệp
xử lý chất thải
3.4 Thí nghiệm 4: Kiểm tra tính chất cơ lý
Sau khi tháo mẫu ra khỏi khuôn, mẫu được ngâm trong nước trong vòng 7 ngày Sau đó mẫu được đo độ bền nén và độ bền uốn
4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1 Các sản phẩm trong quá trình làm thí nghiệm
- Các sản phẩm trong quá trình thí nghiệm
Hình 4 Từ trái qua: Tro trấu nguyên chất từ lò đốt sản xuất bánh tráng, Tro từ lò đốt của xí nghiệp xử lý chất thải
Bình Dương, SiO 2 thu được sau quá trình tinh chế bằng phương pháp hóa học
Hiệu suất các quá trình tinh luyện SiO2 từ tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng ở Bình Dương đạt hiệu quả 82% Mẫu tro lò đốt chất thải công nghiệp của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương không có chứa SiO2 nên không tinh luyện được Do vậy, quá trình đúc mẫu được tiến hành với 3 mẫu: mẫu tro lò đốt bánh tráng, mẫu tro lò đốt chất thải công nghiệp, mẫu tro đã tinh chế
Trang 4964
4.2 Kiểm tra hoạt tính của vật liệu
Bảng 2 Kết quả kiểm tra hoạt tính của vật liệu
Mẫu
Thông số Khối lượng riêng (kg/m3) Độ ẩm (%) Độ hấp thu nước (%)
4.3 Kết quả phân tích độ bền nén và độ bền uốn của các mẫu vữa
Bảng 3 Kết quả kiểm tra độ bền nén và độ bền uốn của vật liệu
) Độ bền nén (KN/m 3
) Mẫu đối chứng 100% xi măng 10412 164519
SiO 2 tinh chế
Tro trấu nguyên chất
Tro từ lò đốt xí
nghiệp xử lý chất
thải
50% Không kết dính Không kết dính 70% Không kết dính Không kết dính Qua nhận xét ở từng tỉ lệ phối trộn mẫu tro với ximăng và độ bền uốn của từng mẫu cho thấy được rằng tỉ
lệ phối trộn mẫu tro với ximăng càng cao thì độ bền uốn càng giảm Độ bền uốn đạt kết quả tốt nhất có thể
sử dụng phối trộn làm vật liệu xây dựng chỉ ở 20% mẫu SiO2 tinh chế từ tro trấu thải của lò đốt sản xuất bánh tráng Mẫu tro trấu qua xử lý 20% đạt yêu cầu do mẫu tro trấu qua xử lý 20% là phụ gia có hàm lượng SiO2 phối trộn với ximăng ở mức độ phù hợp
Tại các tỷ lệ phối trộn là 20%, 50% và 70% thì có thể nhận thấy mẫu vữa phối trộn SiO2 tinh chế từ tro trấu thải của lò đốt sản xuất bánh tráng có cường độ chịu nén cao nhất so với tất cả các mẫu khác Đặc biệt cao hơn nhiều so với mẫu tro trấu nguyên chất từ lò đốt sản xuất bánh tráng Tuy nhiên để kết luận rằng vữa chứa SiO2 tinh chế từ tro trấu thải của lò đốt sản xuất bánh tráng sẽ có độ bền và độ chịu lực cao hơn, mang lại hiệu quả cao hơn so với mẫu tro trấu nguyên chất từ lò đốt sản xuất bánh tráng còn tùy thuộc vào giá trị cường độ chịu nén của mẫu vữa có tỷ lệ phối trộn đạt ngưỡng tối ưu
5 KẾT LUẬN
SiO2 tinh chế từ tro trấu thải của lò đốt sản xuất bánh tráng bằng phương pháp hóa học có độ tinh khiết cao hơn, hiệu quả khi ứng dụng làm vật liệu xây dựng cao hơn tro trấu nguyên chất từ lò đốt sản xuất bánh
Trang 5965
tráng và tro của lò đốt của xí nghiệp xử lý chất thải Bình Dương Ngoài ra tro trấu thải của các lò đốt sản xuất bánh tráng để tinh luyện thành SiO2 thì nguồn nguyên liệu dồi dào
Khi sử dụng SiO2 tinh luyện từ lò đốt sản xuất bánh tráng thay thế ximăng ở các tỷ lệ khác nhau ta thu được các mẫu vữa có độ bền khác nhau Tùy theo mục đích sử dụng mẫu vữa và yêu cầu độ bền mà có thể lựa chọn tỷ lệ thay thế ximăng khác nhau
Qua quá trình tinh chế SiO2 từ tro trấu thải của lò đốt sản xuất bánh tráng thu được lượng SiO2 tương đối lớn (82%) Kết quả thử bền uốn và bền nén của mẫu sử dụng SiO2 tinh chế thay thế 20%, 50%, 70% xi măng giúp ta tìm ra các khoảng chứa ngưỡng phối trộn tối ưu để mẫu vữa đạt Mác cao nhất và đạt hiệu quả tốt nhất Ở ngưỡng có sự phối trộn giữa 20% mẫu tro tinh chế từ tro trấu của lò đốt sản xuất bánh tráng với 80% ximăng thì đạt hiệu quả mức tối ưu
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Bộ xây dựng (2000), Giáo trình vật liệu xây dựng, Nhà xuất bản xây dựng, Hà Nội
[2] Nguyễn Tiến Trung, ThS Phạm Đức Trung (Viện Thủy Công), PGS.TS Nghiêm Xuân Thung (Trường Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Hà Nội), Ảnh hưởng của tro trấu đến cường độ, tính chống thấm của bê tông thủy công
[3] Huỳnh Thị Hạnh (2008), Thí nghiệm chuyên đề xi măng, Đại học Quốc Gia, Đại Học Bách Khoa thành phố Hồ Chí Minh
[4] Vũ Hải Yến, Chương Anh Hoài, Nghiên cứu tận dụng tro lò đốt công nông nghiệp để làm vật liệu xây dựng, Đại Học Công Nghệ TpHCM, 2018