Các giải pháp tận dụng tối đa tro, xỉ của các nhà máy nhiệt điện than

Theo dõi KTMT trên

Mỗi năm các nhà máy nhiệt điện (NMNĐ) của Việt Nam tiêu thụ khoảng 30 triệu tấn than, thải ra khoảng 10 triệu tấn tro và xỉ than theo hướng tận dụng tối đa một nguồn tài nguyên khoáng sản thứ sinh; đồng thời hạn chế ô nhiễm môi trường. Tro và xỉ được hình thành khi đốt nhiên liệu than (trong các lò hơi của NMNĐ, trong lò quay của nhà máy xi măng, trong lò cao của nhà máy luyện kim, trong lò tunel của các xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng v.v.). Vì vậy, việc xử lý tro, xỉ cũng có nhiều phương pháp và bằng nhiều giải pháp khác nhau.

1. Tận thu các ô-xit kim loại từ tro xỉ

Đây là giải pháp mang tính tích cực. Đặc biệt, đối với Việt Nam, các nguồn tài nguyên khoáng sản có hạn, việc tận dụng tro xỉ theo hướng thu hồi các ô-xit kim loại từ tro xỉ cần được ưu tiên. Căn cứ vào thiết kế lò hơi (loại than được đốt) của từng NMNĐ ta có thể định hướng thu hồi những ô xít kim loại có hàm lượng cao.

Ví dụ, NMNĐ Vĩnh Tân 4 công suất 600MW, sản lượng điện 3,6 tỷ kWk/năm, tiêu thụ khoảng 1,8 tr.tấn than/năm (gồm 70% than Sub-bituminous + 30% than Bituminous). Theo thiết kế lò hơi của nhà máy này, tro xỉ thải ra có chứa nhiều loại quặng kim loại có ích với tỷ lệ khá cao, gồm: cát- 32,87%; bauxite- 18,85%; quặng sắt- 13,21%; vôi nung- 22,54%; quặng magie (mag frit)- 5,06%; quặng titan (ilmenite)- 0,96% v.v.

Đặc biệt, hàm lượng quặng titan (TiO2=0,96%) trong tro xỉ của NMNĐ Vĩnh Tân 4 còn cao hơn nhiều so với hàm lượng quặng titan trong các mỏ titan ở Bình Thuận (khoảng 0,56%). Trong trường hợp này, việc tận thu quặng titan từ tro xỉ của Vĩnh Tân 4 còn hiệu quả hơn khai thác các mỏ titan ven biển Bình Thuận.

Về nguyên tắc, sau khi thu hồi quặng kim loại (ví dụ ở Vĩnh Tân 4 là titan), những thành phần còn lại trong tro xỉ của các NMNĐ vẫn có thể sử dụng làm phối liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng. Đây là nhóm giải pháp được áp dụng rộng rãi nhất trên thế giới.

2. Sử dụng “tro bay” để trực tiếp sản xuất xi măng

Trong tro, xỉ thải ra từ các NMNĐ đều có đủ các thành phần khoáng vật tương tự như thành phần trong các phối liệu của lò quay trong sản xuất xi măng (chỉ khác nhau về hàm lượng %).

Đặc biệt, đối với các công nghệ (loại lò hơi) đốt than tiên tiến cho phép đốt than rất kiệt (đốt hết carbon), thì tỷ lệ của thành phần “carbon không cháy hết” (unburnt carbon) trong tro bay có thể đạt <1-2%. Trong trường hợp này, tro bay của các NMNĐ có thể sử dụng trực tiếp như xi măng thành phẩm có mác cao (>400-800). Đặc biệt, xi măng được sản xuất từ tro bay có tính chống mặn cao, có thể dùng cho các công trình làm kè ven biển.

Tuy nhiên, các công nghệ đốt than ở Việt Nam có tỷ lệ carbon không cháy hết còn cao. Mặc dù, thiết kế lò hơi thường tính tỷ lệ này <5% trong tro bay, nhưng trong thực tế, vì nhiều lý do (về kỹ thuật cũng như về kinh tế) các công nghệ đốt than ở Việt Nam có tỷ lệ này thường >10%.

Vì vậy, để “tro bay” từ là một chất thải thành như một “sản phẩm phụ” có giá trị kinh tế cao của NMNĐ, ở Việt Nam cần hoàn thiện công nghệ đốt than theo hướng giảm tỷ lệ “carbon không cháy hết”. Trên thế giới có nhiều giải pháp cho vấn đề này, trong đó, hiệu quả nhất là: (i) Giảm kích cỡ của hạt than trước khi đưa vào lò (đầu tư các máy nghiền than hiện đại); và, (ii) Sử dụng các Nano-Enzyme (chất trợ cháy) để trộn lẫn với than trước khi đưa vào lò. Cả hai giải pháp này đều khả thi đối với bất kỳ NMNĐ chạy than nào của Việt Nam.

3. Sử dụng “tro bay” để làm phối liệu cho các nhà máy xi măng

Tro bay có hàm lượng carbon không cháy hết cao không làm xi măng trực tiếp được, nhưng vẫn có thể sử dụng làm phối liệu cho các nhà máy xi măng bằng cách trộn lẫn tro bay với phối liệu của nhà máy để đưa vào lò quay. Trong trường hợp này, thành phần “carbon chưa cháy hết” trong tro bay sẽ được cháy hết trong lò quay của nhà máy xi măng (góp phần làm giảm mức tiêu hao than trong sản xuất xi măng). “Một mũi tên trúng hai đích”.

Hiện nay, tro bay của nhiều NMNĐ đang được đẩy mạnh sử dụng theo hướng này. Một số NMNĐ (như Cao Ngạn, Cẩm Phả của TKV) lượng tro bay thải ra luôn được tiêu thụ 100% (bán cho các nhà máy xi măng).
Thu hồi tro bay để sản xuất xi măng và làm phối liệu trong sản xuất vật liệu xây dựng.

4. Sử dụng “tro bay” để làm phối liệu trong sản xuất gạch nung

Thực tế đã chứng minh: “tro bay” của các NMNĐ chạy than đang được sử dụng rất có hiệu quả để làm phối liệu trong sản xuất gạch nung. Trong trường hợp này, thành phần “carbon chưa cháy hết” và các ô xít kim loại khác trong “tro bay” được trộn lẫn với thành phần đất sét trước khi đóng bánh và đưa vào lò tunel.

5. Sử dụng “tro bay” và “xỉ đáy lò” để làm gạch không nung

Tỷ lệ “tro bay” của NMNĐ Cao Ngạn là 65%, còn “xỉ đáy lò” là 35%. Kết quả nghiên cứu của Viện Vật liệu xây dựng cho thấy, việc sử dụng tro, xỉ của NMNĐ Cao Ngạn (nằm trong lòng thành phố Thái Nguyên) để sản xuất gạch không nung (gạch xỉ) là hoàn toàn khả thi: tro bay có thể thay thế tới 40% xi măng, còn xỉ đáy lò của nhà máy này có thể thay thế 100% cát tự nhiên. Giá thành sản xuất gạch không nung giảm 16-21% so với dùng phối liệu là đá mạt và cát tự nhiên.

Tuy nhiên, hiện nay gạch không nung trên thị trường còn đang bị gạch nung cạnh tranh vì ở nhiều địa phương, chủ trương của Chính phủ về việc đóng cửa hoàn toàn các lò gạch nung sử dụng đất nông nghiệp vẫn chưa được thực hiện nghiêm túc.

Vì vậy, đề nghị các địa phương nghiêm chỉnh chấp hành chủ trương này của Chính phủ, góp phần tạo điều kiện để phát triển thị trường gạch không nung ở Việt Nam.

6. Sử dụng “xỉ đáy lò” làm nền cho đường bê tông-xi măng

Giải pháp sử dụng “xỉ đáy lò” và/hoặc cả “tro bay” thay thế cát, đá dăm tự nhiên để làm lớp lót nền trong xây dựng các đường bộ bằng bê tông-xi măng đã được áp dụng từ lâu trên thế giới.

Nguyễn Linh (T/h)