Nghiên cứu giải pháp thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại việt nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THÚC ĐẨY SỬ DỤNG
TRO, XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Quản lý xây dựng
Mã số: 9.58.03.02

LUẬN ÁN TIẾN SĨ

Hà Nội – Năm 2022


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP THÚC ĐẨY SỬ DỤNG
TRO, XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
TẠI VIỆT NAM
Chuyên ngành: Quản lý xây dựng
Mã số: 9.58.03.02

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
1. PGS.TS Phạm Xuân Anh
2. GS.TS Nguyễn Huy Thanh

Hà Nội – Năm 2022


i

LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận án xin cam đoan đây là cơng trình khoa học độc lập của cá nhân.
Các số liệu và nội dung trích dẫn được đưa vào trình bày trong luận án là trung thực.
Các kết quả nghiên cứu của Luận án không trùng với các công trình khoa học khác
đã cơng bố.

Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận án

năm 2022


ii

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian thực hiện đề tài: “Nghiên cứu giải pháp thúc đẩy sử dụng tro,
xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại Việt Nam” tác giả đã nhận được
rất nhiều sự giúp đỡ, hướng dẫn chỉ bảo tận tình của các thầy cơ giáo, các nhà khoa
học, các cơ quan, ban ngành, đồng nghiệp.
Luận án được hoàn thành, lời đầu tiên tác giả xin bày tỏ lịng kính trọng và cảm ơn
chân thành tới PGS.TS Phạm Xuân Anh và GS.TS Nguyễn Huy Thanh – Người hướng
dẫn khoa học đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ về chun mơn trong suốt q trình học tập
và thực hiện luận án.
Tác giả xin chân thành cảm ơn lãnh đạo Vụ Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng),

lãnh đạo Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây dựng), lãnh đạo Cục Kỹ thuật an tồn và
Mơi trường Công nghiệp (Bộ Công Thương), lãnh đạo các Nhà máy nhiệt điện Hải
Phịng, Mơng Dương đã tạo nhiều điều kiện tốt nhất cho tác giả trong suốt quá trình
nghiên cứu.
Tác giả xin cảm ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu, Khoa Đào tạo sau đại học (nay
là Phòng quản lý đào tạo), Khoa Kinh tế và quản lý xây dựng - Trường Đại học Xây
dựng Hà Nội, các nhà khoa học đã tận tình giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập,
nghiên cứu đồng thời đóng góp nhiều ý kiến quý báu giúp tác giả hoàn thành luận
án này.

Hà Nội, ngày

tháng

Tác giả luận án

năm 2022


iii

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ........................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................ii
MỤC LỤC................................................................................................................. iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT............................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG.........................................................................................ix
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .............................................................................xi
MỞ ĐẦU .....................................................................................................................1
1. Lý do lựa chọn đề tài...............................................................................................1

2. Mục đích nghiên cứu...............................................................................................2
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...........................................................................3
4. Cơ sở khoa học, pháp lý và thực tiễn của đề tài......................................................3
5. Phương pháp luận nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu ...................................4
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài ................................................................4
7. Những đóng góp khoa học mới của tác giả luận án ................................................5
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN SỬ DỤNG
TRO, XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG ..........6
1.1.

Tổng quan các cơng trình nghiên cứu ngoài nước ............................................6

1.1.1. Các nghiên cứu liên quan thuật ngữ, nguồn gốc hình thành và đặc tính cơ, hóa
lý cơ bản của tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than .............................................................7
1.1.2. Các nghiên cứu liên quan đến tác động môi trường của tro, xỉ nhà máy nhiệt
điện than ....................................................................................................................11
1.1.3. Các nghiên cứu liên quan đến ứng dụng của tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than
trong xây dựng ..........................................................................................................14
1.1.4. Các nghiên cứu liên quan đến sử dụng, đánh giá hiệu quả sử dụng tro, xỉ nhà
máy nhiệt điện than ...................................................................................................17
1.1.5. Các nội dung đúc rút qua tổng quan các cơng trình nghiên cứu ngồi nước.......21
1.2.

Tổng quan các cơng trình nghiên cứu trong nước ..........................................22

1.3. Khoảng trống nghiên cứu, những vấn đề luận án tập trung nghiên cứu và mục
tiêu nghiên cứu của đề tài..........................................................................................26
1.3.1. Khoảng trống nghiên cứu ................................................................................26
1.3.2. Những vấn đề luận án tập trung nghiên cứu ...................................................27
1.3.3. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài .......................................................................28

iv

1.4.

Khung nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu .............................................28

1.4.1. Khung nghiên cứu ...........................................................................................28
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu được sử dụng trong luận án....................................29
1.4.3. Phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu ...........................................................30
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ KHOA HỌC, PHÁP LÝ VÀ THỰC TIỄN VỀ SỬ DỤNG
TRO, XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG .........34
2.1. Cơ sở khoa học của việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây
dựng...........................................................................................................................34
2.1.1. Giới thiệu chung về tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than .......................................34
2.1.2. Một số khái niệm liên quan đến tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than được sử dụng
trong luận án..............................................................................................................36
2.1.3. Công nghệ đốt than và tính chất tro, xỉ của nhà máy nhiệt điện than .............38
2.1.4. Lợi ích của việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng
...................................................................................................................................49
2.1.5. Khả năng sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than vào lĩnh vực xây dựng tại
Việt Nam ...................................................................................................................51
2.1.6. Các nhân tố ảnh hưởng đến việc thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện
than làm vật liệu xây dựng ........................................................................................55
2.2. Cơ sở khoa học về Kinh tế tuần hoàn ................................................................56
2.2.1. Khái niệm và bản chất của kinh tế tuần hoàn .................................................57
2.2.2. Nội hàm và các nguyên tắc của kinh tế tuần hoàn ..........................................59
2.3. Cơ sở pháp lý cho việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây
dựng ở Việt Nam .......................................................................................................60

2.4. Cơ sở thực tiễn của việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây
dựng...........................................................................................................................66
2.4.1. Thực tiễn sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại Trung
Quốc ..........................................................................................................................66
2.4.2. Thực tiễn sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than tại Ấn Độ.........................68
2.4.3. Thực tiễn sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than tại Hoa Kỳ .......................70
2.4.4. Thực tiễn sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại
Nhật Bản....................................................................................................................73
2.4.5. Thực tiễn sử dụng tro, xỉ tại một số nước Châu Âu ........................................75
2.4.6. Một số tổ chức nghề nghiệp liên quan đến tro, xỉ tại một số nước trên thế giới
...................................................................................................................................75


v

CHƯƠNG 3: THỰC TRẠNG SỬ DỤNG VÀ CÁC CHÍNH SÁCH NHÀ NƯỚC VỀ
SỬ DỤNG TRO, XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY
DỰNG TẠI VIỆT NAM ...........................................................................................78
3.1. Thực trạng lượng phát thải, tồn trữ, tình hình sử dụng và dự báo lượng phát thải
tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam ..............................................................78
3.1.1. Thực trạng phát thải và tồn trữ tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than......................78
3.1.2. Tình hình sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng ở Việt
Nam ...........................................................................................................................84
3.1.3. Dự báo sơ bộ lượng phát thải tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than ở Việt Nam giai
đoạn 2025 - 2045.......................................................................................................86
3.2. Thực trạng cơ chế, chính sách liên quan đến sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện
than làm vật liệu xây dựng ở Việt Nam ....................................................................89
3.2.1. Mục tiêu phát triển ngành Vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2030, tầm nhìn
2050 ...........................................................................................................................89
3.2.2. Cơ chế, chính sách về sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây

dựng ở Việt Nam .......................................................................................................91
3.2.3. Thực trạng về công tác tuyên truyền phổ biến việc xử lý tro, xỉ nhà máy nhiệt
điện than ....................................................................................................................96
3.3. Thuận lợi và rào cản đối với việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật
liệu xây dựng ở Việt Nam .........................................................................................98
3.3.1. Những thuận lợi đối với việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật
liệu xây dựng ở Việt Nam .........................................................................................98
3.3.2. Một số rào cản với việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu
xây dựng ở Việt Nam ..............................................................................................102
3.3.3. Thực trạng quản lý, tiêu thụ tro, xỉ tại một số nhà máy nhiệt điện than ở Việt
Nam .........................................................................................................................104
3.4. Thực trạng về áp dụng mô hình kinh tế tuần hồn tại Việt Nam .....................107
CHƯƠNG 4: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP THÚC ĐẨY SỬ DỤNG TRO, XỈ NHÀ MÁY
NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG TẠI VIỆT NAM ..............112
4.1. Định hướng về các giải pháp được đề xuất trong luận án................................112
4.2. Nhóm giải pháp về đánh giá lợi ích của việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện
than làm vật liệu xây dựng ......................................................................................114
4.2.1. Vận dụng mơ hình “Kinh tế tuần hồn” trong phân tích đánh giá lợi ích của
việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng ......................114
4.2.2. Đề xuất phương pháp tính tốn lợi ích của việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt
điện than làm vật liệu xây dựng ..............................................................................116


vi

4.3. Nhóm giải pháp hồn thiện chính sách, pháp luật trong quản lý tro, xỉ nhà máy
nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng .....................................................................122
4.3.1. Đề xuất thống nhất hóa các mục tiêu chính sách quản lý tro, xỉ nhà máy nhiệt
điện than làm vật liệu xây dựng ..............................................................................122
4.3.2. Bổ sung chính sách khuyến khích sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm

vật liệu xây dựng .....................................................................................................125
4.3.3. Điều chỉnh, bổ sung một số quy định pháp luật liên quan đến việc sử dụng tro,
xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng ..................................................129
4.3.4. Đề xuất cơ chế chính sách về tăng cường sử dụng tro bay của các nhà máy nhiệt
điện than trong sản xuất xi măng ............................................................................131
4.4. Giải pháp đẩy mạnh hoạt động nghiên cứu ứng dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện
than làm vật liệu xây dựng ......................................................................................136
4.5. Nhóm giải pháp tác động vào chuỗi cung ứng nhằm hỗ trợ doanh nghiệp cung
ứng và doanh nghiệp sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng
.................................................................................................................................138
4.5.1. Đề xuất xây dựng phương án tính cự ly hiệu quả trong quyết định phương án
sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu san, đắp ................................138
4.5.2. Đề xuất thành lập Hội tro, xỉ Việt Nam đảm nhiệm vai trò phản biện chính sách
thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng ...............142
4.5.3. Khuyến nghị hỗ trợ từ Nhà nước để thúc đẩy phát triển thị trường tro, xỉ nhà
máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng .............................................................144
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.................................................................................147
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN .................................................................150
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................151
PHỤ LỤC ............................................................................................................... PL1


vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
ACAA

Hiệp hội tro than Hoa Kỳ

ASTM

Hiệp hội Kiểm tra Vật liệu Hoa kỳ

BOT

Xây dựng - Vận hành - Chuyển giao (Build – Operate Transfer)

BVMT

Bảo vệ môi trường

BXD

Bộ Xây dựng

CBA

Tro đáy than (Coal bottom ash)

CCP/CCPs

Các sản phẩm đốt than (Coal combustion products)

CFB

Công nghệ lị hơi tầng sơi tuần hồn (Circulating Fluidizing
Bed)

CFBC

Cơng nghệ lị hơi tầng sơi tuần hồn có khử lưu huỳnh tại lị
đốt

CPCĐ

Chi phí cố định

CSTK

Cơng suất thiết kế

CTNH

Chất thải nguy hại

CTR

Chất thải rắn

ĐĐQG

Trung tâm Điều độ Hệ thống điện Quốc gia

ETM

Elaborate Transform Manufactures – Sản phẩm chế tạo phức
tạp

EVN

Tập đoàn điện lực Việt Nam

FA

Tro bay

FGD

Hệ thống khử lưu huỳnh (SOX) (Flue gas desulfurization)

GDP

Tổng sản phẩm nội địa (tổng sản phẩm quốc nội) (Gross
Domestic Product)

HVFA

Bê tơng có hàm lượng tro bay cao (High Volume Fly Ash
Concrete)

IEA

Cơ quan Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency)

KHCN

Khoa học cơng nghệ

KTTH

Kinh tế tuần hồn

LCOE

(Levelized Cost of Energy) Chi phí sản xuất điện quy dẫn/Chi
phí điện năng được phân cấp

LOI

Lượng cacbon còn lại trong tro bay (amount of residual carbon
remaining in fly ash)


viii

MKN

Chỉ số Mất khi nung

NCS

Nghiên cứu sinh

NMNĐ

Nhà máy nhiệt điện

NMNĐT

Nhà máy nhiệt điện than

OPC

Xi măng Portland thơng thường

PC

Cơng nghệ lị đốt than phun (Pulverised combustion)

REACH

Quy định trong Liên minh Châu Âu về hóa chất và sử dụng an
tồn hóa chất

RUB

Rúp Nga (đơn vị tiền tệ)

PVN

Tập đồn Dầu khí Việt Nam

STM

Sản phẩm chế tạo đơn giản (Simple Transform Manufactures)

TCVN

Tiêu chuẩn Việt Nam

TĐMT

Tác động mơi trường

TKV

Tập đồn cơng nghiệp Than - Khống sản Việt Nam

UBND

Ủy ban nhân dân

USD

Đô la Mỹ (đơn vị tiền tệ)

VAT

Thuế giá trị gia tăng

VL

Vật liệu

VLXD

Vật liệu xây dựng

VLXKN

Vật liệu xây khơng nung

VPHC

Vi phạm hành chính

WWCCPN

Mạng lưới các sản phẩm
( />
đốt

than

toàn

cầu


ix

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên bảng
Bảng 1.1
Bảng 1.2
Bảng 1.3
Bảng 1.4
Bảng 2.1
Bảng 2.2

Bảng 2.3
Bảng 2.4
Bảng 2.5
Bảng 2.6
Bảng 2.7
Bảng 2.8
Bảng 3.1
Bảng 3.2
Bảng 3.3
Bảng 3.4
Bảng 3.5
Bảng 3.6

Nội dung

Trang

Thành phần của tro bay phân loại theo tiêu chuẩn
ASTM
Thành phần các ngun tố chính có trong xỉ

10

Hệ thống phân loại về môi trường tại một số quốc gia
áp dụng
Tổng hợp ưu điểm và nhược điểm của tro bay sử dụng
trong san lấp cơng trình và đắp đê
Thống kê các NMNĐT sử dụng công nghệ đốt than tại
Việt Nam
Tính chất của tro bay điển hình của NMNĐT cơng nghệ

PC
Tính chất của tro bay điển hình của NMNĐT CFB tại
Việt Nam
Tổng hợp các quy định pháp lý hiện hành liên quan tới
sử dụng tro, xỉ làm vật liệu xây dựng
Lượng tro bay Ấn Độ được tạo ra và ứng dụng trong
giai đoạn 2014 đến 2019
Lượng tro bay Ấn Độ được ứng dụng trong năm 2018 2019 theo từng lĩnh vực
Tổng hợp lượng phát thải và Sử dụng hữu ích tro xỉ tại
Hoa Kỳ 2019
Phân tích chi tiết theo lĩnh vực sử dụng hiệu quả tro than
Nhật Bản trong năm 2018
Khối lượng tồn trữ tro, xỉ các NMNĐT tại Việt Nam từ
năm 2016 đến 2020
Sản lượng than tiêu thụ cho sản xuất điện giai đoạn
2010-2019
Các loại than đang sử dụng trong NMNĐT tại Việt Nam

13

Nhu cầu than cho sản xuất điện theo kịch bản phụ tải cơ
sở
Nhu cầu than cho sản xuất điện theo kịch bản phụ tải
cao
Dự báo sơ bộ lượng phát thải tro, xỉ NMNĐT tại Việt
Nam

88

11

15
42
46
48
61
69
69
72
74
81
87
87

88
89


x

Tên bảng
Bảng 3.7
Bảng 3.8
Bảng 4.1
Bảng 4.2
Bảng 4.3
Bảng 4.4

Bảng 4.5

Nội dung
Lượng phát thải tro, xỉ cộng dồn của các NMNĐT tại
Việt Nam
Dự báo sản lượng một số chủng loại VLXD chủ yếu
năm 2030
Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sử dụng tro, xỉ
NMNĐT làm VLXD
Đề xuất điều chỉnh mức thuế suất một số tài nguyên
Các động lực và rào cản đối với việc sử dụng tro bay
trong xi măng
Đơn giá vật liệu tại chân cơng trình của một số vật liệu
san đắp cho dự án đường cao tốc Bắc – Nam đi qua tỉnh
Bình Thuận
Khuyến nghị phát triển thị trường tro, xỉ NMNĐT tại
Việt Nam

Trang
89
90
112
127
131
139

144


xi

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Tên hình

Nội dung

Trang

Hình 1.1

Nhà máy nhiệt điện than điển hình

6

Hình 1.2

Việc sử dụng tro than trong các lĩnh vực khác nhau

16

Hình 1.3

Khung nghiên cứu của luận án

28

Hình 1.4

Quy trình xem xét thu thập tài liệu

31

Hình 2.1

Sản lượng điện toàn hệ thống điện Việt Nam lỹ kế 6
tháng đầu năm 2021
Sản xuất điện trong kịch bản chính sách mới, năm 20002040
Sơ đồ cơng nghệ hệ thống đốt than phun và quá trình
hình thành tro, xỉ, thạch cao
Sơ đồ cơng nghệ hệ thống đốt than tầng sơi

35

46

Hình 2.6

Hình dạng hạt tro bay điển hình của NMNĐT cơng nghệ
PC
Hình dạng hạt tro bay điển hình của NMNĐT CFB

Hình 2.7

Các lựa chọn sử dụng sản phẩm đốt than STM và ETM

52

Hình 2.8

Kinh tế tuyến tính và kinh tế tuần hồn

57

Hình 2.9

Kinh tế tuần hồn theo Nghị viện Châu Âu

59

Hình 2.10

Ứng dụng tro bay tại Trung Quốc

67

Hình 2.11

Các lĩnh vực sử dụng tro bay chủ yếu trong năm 2018 –
2019 ở Ấn Độ
Lượng phát thải, lượng sử dụng của tất cả CCP tại Hoa
Kỳ
Biểu đồ phát thải và sử dụng tro, xỉ từ các NMNĐT
trong các năm từ 2005 đến 2018 tại Nhật Bản
Bản đồ phân bố nhà máy nhiệt điện than tại Việt Nam
đang hoạt động
Biểu đồ tồn trữ tro, xỉ qua các năm từ 2016-2020

70

Hình 2.2
Hình 2.3
Hình 2.4

Hình 2.5

Hình 2.12
Hình 2.13
Hình 3.1
Hình 3.2

35
40
41

47

71
73
79
80


xii

Tên hình

Nội dung

Trang

Hình 3.3

Biểu đồ sử dụng tro, xỉ trong các lĩnh vực khác nhau

85

Hình 3.4

85

Hình 4.1

Tỷ trọng từng ứng dụng của tro, xỉ được sử dụng làm
VLXD
Lượng tồn trữ tro, xỉ NMNĐT cộng dồn khi không được
sử dụng
Một số chủ trương của Đảng, chính sách pháp luật của
Nhà nước liên quan tới KTTH
Mơ hình tuần hồn sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm VLXD

Hình 4.2

Sơ đồ tính tốn tổng lợi ích kinh tế từ tiêu thụ tro, xỉ

120

Hình 4.3

Mơ tả chi phí vận hành khu (bãi) lưu trữ tro, xỉ NMNĐT

121

Hình 4.4

Các chính sách pháp luật ảnh hưởng đến quản lý, sử
dụng tro, xỉ NMNĐT làm VLXD

123

Hình 4.5

Bản đồ phân bố nhà máy nhiệt điện than, nhà máy xi
măng tại Việt Nam đang hoạt động

133

Hình 4.6

Biểu đồ phân bố Đơn giá vật liệu tại chân cơng trình của
một số vật liệu san đắp cho dự án đường cao tốc Bắc –
Nam đi qua tỉnh Bình Thuận

140

Hình 3.5
Hình 3.6

89
109
115


1

MỞ ĐẦU
1. Lý do lựa chọn đề tài
Phát triển bền vững trở thành xu thế bao trùm trên thế giới; kinh tế tuần hồn,
tăng trưởng xanh đang là mơ hình phát triển được nhiều quốc gia lựa chọn. Tại Việt
Nam phát triển kinh tế xanh, ít chất thải, giảm nhẹ phát thải khí nhà kính, cácbon
thấp; khuyến khích phát triển mơ hình kinh tế tuần hồn để sử dụng tổng hợp và hiệu
quả đầu ra của quá trình sản xuất là một trong những định hướng phát triển đất nước
giai đoạn 2021-2030 [25].
Để phát triển và hiện đại hóa đất nước cần có nhiều năng lượng điện. Khi nhu
cầu năng lượng và tỷ lệ điện khí hóa tăng lên, than vẫn sẽ là nguồn nhiên liệu hóa
thạch được tiêu thụ nhiều nhất để sản xuất điện. Nhiều nhà máy nhiệt điện than đã
được xây dựng và vận hành thải ra nhiều tro, xỉ. Tro, xỉ NMNĐT vừa là nguồn có
nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, cũng đồng thời là nguồn tài nguyên thứ cấp cho sản
xuất và xây dựng trong nền kinh tế tuần hoàn. Việc sử dụng tro, xỉ của các nhà máy
nhiệt điện than đã và đang được đẩy mạnh nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi trên phạm
vi toàn cầu.
Ở Việt Nam, hàng năm các NMNĐT thải ra hàng chục triệu tấn tro, xỉ. Xu
hướng này còn tiếp diễn lâu dài trong tương lai. Hiện cả nước có 25 nhà máy nhiệt
điện than đang hoạt động, phát thải ra tổng lượng tro, xỉ hơn 13 triệu tấn/năm [11].
Tính đến đầu năm 2020, tổng khối lượng tro, xỉ lưu giữ tại bãi chứa của các nhà máy
khoảng 47,65 triệu tấn [11]. Lượng tro, xỉ vẫn không ngừng tăng lên. Việc tồn dư tro,
xỉ chứa đựng rất nhiều nguy cơ, nếu khơng có giải pháp xử lý triệt để, ngồi việc cần
đến hàng nghìn hecta đất để chơn lấp, cần đến nhiều tỷ đồng để xây dựng các bãi
chứa thì tro, xỉ cịn là nguồn ơ nhiễm mơi trường đất, nước và khơng khí.
Quản lý tro, xỉ NMNĐT trước hết là quản lý chất thải, đây là quá trình phịng
ngừa, giảm thiểu, giám sát, phân loại, thu gom, vận chuyển, tái sử dụng, tái chế và xử
lý chất thải [43]. Tro, xỉ NMNĐT được phân loại là chất thải công nghiệp, trong
trường hợp không phải là chất thải nguy hại và đáp ứng các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ
thuật, hướng dẫn kỹ thuật do cơ quan có thẩm quyền ban hành thì được sử dụng làm

2

nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng, san lấp mặt bằng, sử dụng trong các cơng
trình xây dựng và được quản lý như đối với sản phẩm hàng hóa vật liệu xây dựng [8].
Nhiều nghiên cứu trong và ngoài nước cho thấy tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than cần
được coi là nguồn nguyên liệu, cần được khai thác, sử dụng để nâng cao hiệu quả
kinh tế, vừa hạn chế tác động xấu đến môi trường. Khả năng sử dụng tro, xỉ nhà máy
nhiệt điện than là rất lớn, cần được khuyến khích, thúc đẩy. Phương pháp truyền thống
để tiêu thụ một lượng lớn tro, xỉ đó là sử dụng chúng trong lĩnh vực xây dựng. Trong
lĩnh vực xây dựng, vật liệu xây dựng là tro, xỉ được sử dụng số lượng lớn mà khơng
u cầu q trình tiền xử lý phức tạp như với một số ngành công nghiệp khác, ví dụ
như tro, xỉ được sử dụng để thay thế cho vật liệu truyền thống (đất, cát…) trong đắp
đê, san lấp kết cấu, thi công đường sá, bê tông và các sản phẩm xi măng… Với chiến
lược phát triển mơ hình kinh tế tuần hồn và mục tiêu đến năm 2030 tỷ lệ chất thải
nguy hại được tiêu hủy, xử lý đạt 98% [25] thì vai trị của quản lý nhà nước sẽ vơ
cùng quan trọng. Cần có sự phối hợp và đồng lòng từ trung ương đến địa phương, từ
đơn vị phát thải đến người sử dụng và toàn thể người dân để thực hiện đồng bộ các
giải pháp.
Việc tác giả lựa chọn đề tài luận án “Nghiên cứu giải pháp thúc đẩy sử dụng tro,
xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại Việt Nam” là do hiện nay còn
thiếu các nghiên cứu khoa học dưới góc độ quản lý nhà nước về vấn đề thúc đẩy sử
dụng tro, xỉ làm vật liệu xây dựng gắn với phát triển mơ hình kinh tế tuần hồn, bởi
hầu hết các cơng trình nghiên cứu khoa học đều dành phần lớn cho phần kỹ thuật xử
lý, sử dụng tro, xỉ và một phần nói về các vấn đề gây hại môi trường do ô nhiễm, tác
hại đối với sức khỏe cộng đồng. Luận án được hoàn thành sẽ góp phần phát triển mơ
hình “kinh tế tuần hồn” trong ngành xây dựng nói riêng và cả nước nói chung, đóng
góp những giải pháp, kiến nghị khả thi để thúc đẩy sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật
liệu xây dựng.

2. Mục đích nghiên cứu
Mục đích nghiên cứu của đề tài là đề xuất các giải pháp có cơ sở khoa học và
khả thi để thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại


3

Việt Nam nhằm tạo ra vịng kinh tế tuần hồn của ngành xây dựng nước ta, góp phần
phát triển mơ hình kinh tế tuần hồn ở Việt Nam.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Sử dụng tro, xỉ của các nhà máy Nhiệt điện than làm
vật liệu xây dựng.
- Phạm vi nghiên cứu:
+ Về nội dung:
Luận án tập trung đi sâu nghiên cứu các vấn đề: Cơ sở khoa học, pháp lý và
thực tiễn của việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng;
Thuận lợi và khó khăn chủ yếu của Việt Nam trong việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt
điện than làm vật liệu xây dựng hiện nay và giải pháp thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà
máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng tại Việt Nam theo hướng phát huy những
thuận lợi và khắc phục những khó khăn được chỉ ra.
+ Về khơng gian: Luận án nghiên cứu giải pháp thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà
máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng trên phạm vi cả nước.
+ Về thời gian thu thập số liệu phục vụ nghiên cứu: Luận án sử dụng số liệu thứ
cấp và sơ cấp thu thập được trong các năm gần đây (2016-2020).
+ Về thời gian dự kiến áp dụng các giải pháp đề xuất: Các giải pháp được đề
xuất dự kiến áp dụng cho khoảng 10 năm từ 2021 đến 2030.
4. Cơ sở khoa học, pháp lý và thực tiễn của đề tài
Để giải quyết vấn đề cần nghiên cứu, luận án đã sử dụng các cơ sở khoa học
sau:
Cơ sở khoa học về kinh tế tuần hoàn: Luận án căn cứ trên các nghiên cứu về

kinh tế tuần hồn, các mơ hình kinh tế tuần hồn được áp dụng, kinh nghiệm áp dụng
mơ hình kinh tế tuần hoàn trong và ngoài nước.
Cơ sở khoa học về sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng: Luận án dựa
trên những kết quả nghiên cứu trong và ngồi nước đã cơng bố liên quan đến khái
niệm, phân loại, đặc tính của tro, xỉ NMNĐT; khả năng tái sử dụng, những nhân tố
ảnh hưởng (rào cản) khi sử dụng tro, xỉ NMNĐT.


4

Cơ sở pháp lý: Luận án dựa vào chính sách, pháp luật của Việt Nam liên quan
đến quản lý và sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than nhằm nghiên cứu thực trạng
về hành lang pháp lý hiện có cho việc sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng,
để có những đề xuất hồn thiện hành lang pháp lý hoặc bổ sung chính sách hỗ trợ cho
việc thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà NMNĐT làm vật liệu xây dựng ở Việt Nam.
Cơ sở thực tiễn: Luận án xuất phát từ thực tiễn tình trạng phát thải và thực trạng
sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng ở Việt Nam hiện nay để nghiên cứu
và chỉ rõ những thuận lợi cũng như những rào cản, khó khăn trong việc thúc đẩy sử
dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng ở nước ta hiện nay.
5. Phương pháp luận nghiên cứu và phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp luận nghiên cứu: Luận án vận dụng phương pháp luận khoa học
của phép duy vật biện chứng và duy vật lịch sử trong suốt quá trình nghiên cứu của
luận án từ việc tiếp cận và giải quyết các vấn đề đặt ra của luận án đến việc đề xuất
các giải pháp thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than làm vật liệu xây dựng
ở Việt Nam.
Tiếp cận đối tượng nghiên cứu, phân tích thực trạng và đề xuất giải pháp trên
quan điểm hệ thống và quan điểm thực tiễn.
- Các phương pháp nghiên cứu được sử dụng: NCS sử dụng phương pháp nghiên
cứu định tính, phương pháp nghiên cứu định lượng và phương pháp kết hợp phương
pháp nghiên cứu định tính và phương pháp nghiên cứu định lượng.

Các phương pháp nghiên cứu được làm rõ tại mục 1.4.2 Chương 1 Luận án.
6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học của đề tài: Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần làm
sáng tỏ thêm những lý luận khoa học về việc sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than
làm vật liệu xây dựng trong mối quan hệ với xu hướng phát triển mơ hình kinh tế tuần
hồn hiện nay.
- Ý nghĩa thực tiễn:
+ Kết quả nghiên cứu của luận án là tài liệu tham khảo hữu ích cho ngành xây
dựng trong việc hoạch định chính sách thúc đẩy sử dụng tro, xỉ nhà máy nhiệt điện


5

than làm vật liệu xây dựng tại Việt Nam.
+ Kết quả nghiên cứu của luận án góp phần phát triển kinh tế tuần hoàn đang
trở thành một xu hướng tất yếu hiện nay đối với Việt Nam.
7. Những đóng góp khoa học mới của tác giả luận án
Thứ nhất, hệ thống hóa và làm phong phú thêm một số vấn đề lý luận về quản
lý tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng. Trong đó làm rõ thêm cơ sở pháp lý và thực
tiễn sử dụng tro, xỉ NMNĐT ở trong nước cũng như ở nước ngoài.
Thứ hai, nghiên cứu ứng dụng mơ hình kinh tế tuần hồn trong phân tích sử
dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng ở Việt Nam.
Thứ ba, nhận diện, phân tích, tổng hợp nguyên nhân của các thuận lợi và khó
khăn, rào cản trong sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng; làm rõ những tồn
tại về pháp lý cần giải quyết. Dự báo lượng phát thải tro, xỉ sau năm 2021 ở các kịch
bản khác nhau phù hợp với xu thế phát triển nhiệt điện than.
Thứ tư, đề xuất thống nhất các mục tiêu chính sách liên quan đến quản lý sử
dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật liệu xây dựng tại Việt Nam. Đề xuất các nhóm giải
pháp nhằm thúc đẩy sử dụng tro, xỉ làm vật liệu xây dựng tại Việt Nam để đạt được
các mục tiêu chính sách đề ra trong 10 năm tới và các năm tiếp theo. Trong đó có đề

xuất Nhà nước phải xem xét, bổ sung các quy định pháp lý để tháo gỡ các rào cản và
mở ra các quy định thuận lợi hơn cho việc thúc đẩy sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm vật
liệu xây dựng; vận dụng mơ hình KTTH trong phân tích - đánh giá lợi ích, đưa ra
phương pháp tính tốn lợi ích khi sử dụng tro, xỉ NMNĐT làm VLXD.


6

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU CÓ LIÊN QUAN ĐẾN SỬ DỤNG
TRO, XỈ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN LÀM VẬT LIỆU XÂY DỰNG
1.1. Tổng quan các cơng trình nghiên cứu ngồi nước
Tăng trưởng kinh tế có tương quan với việc sử dụng năng lượng. Năng lượng
sạch với các tác động môi trường tối thiểu là điều cần thiết cho sự phát triển kinh tế
xã hội, đặc biệt là các nước đang phát triển [86]. Ngày nay, nhiên liệu hóa thạch đang
là nguồn sản xuất năng lượng chính. Điện là xương sống của thế giới hiện đại, đặc
biệt là đối với máy móc, là động lực phát triển cho các nền kinh tế tồn cầu [69].

Hình 1.1. Nhà máy nhiệt điện than điển hình [94]
Việc sử dụng than trong các nhà máy nhiệt điện sản sinh ra một lượng lớn tro
bay và tro đáy (cịn gọi là xỉ đáy). Thơng thường khi đốt 15 – 18,75 tấn than sẽ tạo ra
1 megawatt điện và 4.3 - 11 tấn xỉ và tro bay [86]. Ở một nghiên khác cho thấy việc
tạo ra 1 kWh điện sẽ tiêu thụ 1,290kg than và tạo ra 0,194 kg tro bay và 0,013kg xỉ;
có 85% là tro bay và <15% xỉ được tạo ra trong tổng số phế thải được tạo ra. Các giá
trị khác nhau là do hiệu quả của từng nhà máy nhiệt điện than [94]. Ước tính tổng
lượng tro, xỉ phát sinh hàng năm là khoảng 600-800 triệu tấn, trong đó tro bay chiếm
khoảng 65-95% và tro đáy, xỉ chiếm khoảng 5-35% [86]. Một nghiên cứu khác cho
thấy, tro, xỉ thu được từ các lị đốt than bột thì tro bay chiếm thành phần chính (7090%) và tro đáy, xỉ chiếm khoảng 10-30% [92]. Tro, xỉ thải bỏ yêu cầu một diện tích
đất lớn để chứa đựng [69] và gây áp lực lên môi trường. Việc xử lý tro, xỉ một cách
thiếu khoa học sẽ gây ảnh hưởng đến các hệ sinh thái địa phương do ô nhiễm kim
loại nặng [69], các kim loại nặng này có thể bị rị rỉ ra ngồi môi trường ở các độ pH

7

khác nhau. Một số ion có xu hướng rị rỉ ra trong môi trường axit trong khi một số
nguyên tố oxyanionic như As, B, Cr, Mo, V và W có xu hướng bị tách ra trong mơi
trường kiềm [86]. Ngồi việc chiếm đi diện tích đất lớn, nếu như khơng được bảo
quản tốt, chúng có thể gây ơ nhiễm khơng khí bởi các hạt tro bay rất dễ phát tán ra
khơng khí. Việc thải bỏ tro, xỉ gây ơ nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm, đất và
thảm thực vật do tác động của các kim loại nặng độc hại có tro tro bay. Vì vậy, có hai
vấn đề lớn hiện nay đối với các nhà máy nhiệt điện than đó là (1) nhu cầu đất để xử
lý tro, xỉ và (2) kiểm sốt sự ơ nhiễm [69].
1.1.1. Các nghiên cứu liên quan thuật ngữ, nguồn gốc hình thành và đặc tính cơ,
hóa lý cơ bản của tro, xỉ nhà máy nhiệt điện than
Tro bay (Fly Ash) là một chất dạng bột mịn “bay lên” từ buồng đốt than (lò
hơi) và được thu giữ bởi các bộ phận kiểm soát khí thải [70;74;86;99]. Các ứng dụng
thường gặp của tro bay là làm nguyên liệu thô cho các sản phẩm bê tông và vữa, làm
nguyên liệu sản xuất xi măng, làm vật liệu đắp, nền đường [70;98], làm các loại
gạch/khối các loại trong xây dựng [68]. Sử dụng tro bay, đặc biệt là trong bê tơng, có
những lợi ích mơi trường đáng kể bao gồm: (1) tăng tuổi thọ của đường và kết cấu bê
tông bằng cách cải thiện độ bền của bê tơng, (2) giảm sử dụng năng lượng, khí nhà
kính và khí thải bất lợi khác khi tro bay được sử dụng để thay thế hoặc thay thế một
phần xi măng, (3) giảm lượng phế thải bỏ tại các bãi chôn lấp, và (4) bảo tồn các
nguồn tài nguyên thiên nhiên và vật liệu khác [70].
Tro đáy (Bottom ash) là các hạt tro kết tụ, được hình thành trong các lị đốt than
phun, có kích thước q lớn, khơng thể mang theo khí lị và bám vào thành lị hoặc
rơi qua khe hở xuống phễu chứa tro ở đáy lò [77;99]. Các ứng dụng sử dụng tro đáy
là làm vật liệu đắp, vật liệu làm nền đường, làm nguyên liệu trong sản xuất xi măng,
làm cốt liệu trong sản phẩm bê tông nhẹ [99].
Xỉ (Slag) là tro dưới đáy nóng chảy thu được ở đáy lị. Xỉ là các hạt cứng, màu

đen, có góc cạnh, bề ngồi trơng giống thủy tinh [99]. Xỉ được sử dụng như một chất
độn khống trong nhựa đường, vật liệu đắp, ngun liệu thơ trong các sản phẩm bê
tông [99]. Loại tro, xỉ và xỉ được tạo ra phụ thuộc vào loại than được đốt [76]. Tro


8

bay, tro đáy và xỉ đáy lò được gọi chung là tro, xỉ.
Ngồi các thuật ngữ trên thì trên thế giới còn sử dụng tới thuật ngữ “Sản phẩm
đốt than - CCP”, “tro than”, “phụ phẩm đốt than - CCBs”, “chất thải đốt than - CWRs”
và các thuật ngữ khác được sử dụng để mô tả, về cơ bản là cùng một loại vật liệu. Sản
phẩm đốt than (CCP) là nguyên liệu được tạo ra khi đốt than để tạo ra điện. Chúng
bao gồm tro bay, tro đáy, xỉ lò hơi, thạch cao khử lưu huỳnh trong khí thải và các sản
phẩm phụ khác của nhà máy nhiệt điện than [77;99]. Thuật ngữ “sản phẩm” do Cơ
quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ đặt ra để thúc đẩy việc tái chế những thứ này và các
sản phẩm phụ công nghiệp khác [99]. Khái niệm “tro than” được sử dụng chung cho
các loại tro khác nhau có nguồn gốc từ than [77].
Các tính chất vật lý và hố học của tro bay nhà máy nhiệt điện than bị ảnh
hưởng bởi nguồn than thơ, đặc tính của loại lị đốt than, điều kiện vận hành
[69;75;77;86], phương pháp thu gom [69] và dây chuyền kiểm sốt ơ nhiễm khơng
khí tại nhà máy nhiệt điện than và các kỹ thuật được sử dụng để xử lý và lưu trữ [77].
Có 2 dạng lị cơ bản được sử dụng là: lò đốt than phun (than nghiền) (PC), lị đốt tầng
sơi tuần hồn (CFB) [70].
Cơng nghệ lị đốt tầng sơi tuần hồn (CFB) xuất hiện rất lâu sau so với lò đốt
than phun, với ưu điểm là tính linh hoạt của nhiên liệu so với cơng nghệ lị đốt than
phun (PC), nó có thể đốt than có hàm lượng tro và lưu huỳnh cao và nhiệt độ thấp mà
khơng ảnh hưởng đến việc phát thải khí nhà kính [88]; hơn nữa nó đốt cháy các loại
nhiên liệu rắn khác như than chất lượng thấp, hỗn hợp than non và than đá [71;88], sinh
khối và chất thải [84]. Q trình đốt cháy của lị CFB ở nhiệt độ tương đối thấp là 7009500C. Trong khi đó lị PC sử dụng loại than nghiền mịn, có chất lượng cao đốt ở nhiệt
độ 1300-17000C [84;101]. Theo Deschamps, R.J (1998), đối với mỗi tấn than đốt trong

lò CFB, cần dùng thêm 1/3 đến ½ tấn đá vơi để giảm lượng khí thải lưu huỳnh (CaCO3
→ CaO + CO2; CaO + SO3 → CaSO4). Điều này dẫn đến việc phát sinh chất thải rắn
tăng 3-4 lần khi so sánh với lò PC [84]. Chính vì những điều này dẫn đến sự khác biệt
về chất lượng tro, xỉ sinh ra từ 2 loại lị này, do đó có những “thách thức” nhất định khi
sử dụng tro, xỉ lò CFB.


9

Tro bay từ lò CFB được tạo ra hàng năm ngày một tăng trên thế giới, lượng tro
bay này được sử dụng một phần nào đó, cịn lại phần lớn là được chôn lấp hoặc xử
lý. Tuy nhiên việc thải bỏ ngày càng trở nên tốn kém và gặp nhiều cản trở. Ví dụ, ở
Phần Lan giá tính thuế cho một tấn tro bay CFB là 80 EUR. Còn ở nước đơng dân
như Ấn Độ thì việc giữ đất cho nông nghiệp và đất rừng là quan trọng hơn việc dùng
cho thải bỏ tro bay [84]. Tro bay CFB, thu được từ máy hút bụi, từ lâu đã đặt ra những
thách thức nghiêm trọng hơn so với tro bay từ lò PC để sử dụng trong các ứng dụng
xây dựng, trong khi hầu hết tro bay PC có thể được tái chế sử dụng trong ngành công
nghiệp xi măng và bê tông. Nhiệt độ cháy thấp 850oC - 950oC làm cho tro bay CFB
khác biệt rất nhiều về tính chất vật lý và hóa học so với tro bay PC, nhiệt độ nung
điển hình là 1200-1400oC. Trên thực tế, nhiệt độ nung thấp có thể dẫn đến hoạt tính
pozzolan thấp, đóng vai trị quan trọng đối với tro bay dùng trong ngành xây dựng.
Bên cạnh đó, việc sử dụng tro bay CFB trong bê tơng có thể dẫn đến phá hủy cấu trúc
và giảm cường độ do sự hiện diện cao của f-CaO, SO3 và yêu cầu về nước. Mặc dù
hạn chế sử dụng trong công nghiệp xi măng và bê tông, tro bay CFB chứa một lượng
đáng kể SiO2 và Al2O3 có thể được sử dụng làm nguyên liệu nguồn để điều chế
geopolymer [101].
Về mặt vật lý, tro bay xuất hiện dưới dạng các hạt rất mịn, và có mật độ khối từ
thấp đến trung bình, diện tích bề mặt cao và kết cấu nhẹ [69]. Các hạt tro bay thường
có màu xám, chúng có thể là xám nhạt hoặc xám đậm tùy thuộc vào hàm lượng cacbon
[69][86]. Trọng lượng riêng của tro bay thường dao động từ 2,1 đến 3,0 g/cm3, trong

khi diện tích bề mặt riêng của nó (đo bằng phương pháp độ thống khí Blaine) (ASTM
C204-07 2007) có thể dao động trong khoảng 170 đến 1200 m2/kg [76]. Các tính chất
chính của tro bay như khối lượng riêng, độ xốp, phân phối kích thước hạt... đều quan
trọng để xác định việc sử dụng chúng trong các cơng trình xây dựng hoặc nơng nghiệp
[86]. Mặc dù tro bay từ các nguồn than khác nhau có thể có các thành phần khác nhau,
tuy nhiên các thành phần chính của chúng thường là SiO2, CaO, Al2O3, Fe2O3 cũng với
một lượng nhỏ MgO, Na2O... Các hạt tro bay thường có kích thước bằng với hạt phù
sa và mịn hơn so với vôi và xi măng pooclang. Các hạt tro bay có kích thước nằm trong


10

khoảng từ 10 đến 100 micromet và có hạng hình cầu [69][76]. Tro bay chứa các kim
loại nặng (như Fe, Mn, Al), các nguyên tố khác nhau (như Zn, Co, Pb, Cr, Cu) [68].
Tro bay được chia làm 2 loại chính (phân loại theo tiêu chuẩn ASTM), loại F và loại
C. Tro bay chứa nhiều CaO (> 8%) được phân là loại C và ít CaO (< 8%) được phân
là loại F. Tro bay loại C là sản phẩm từ q trình đốt than nâu hoặc than á bitum, cịn
loại F là sản phẩm từ quá trình đốt than bitum hoặc than antraxit [86]. Tiêu chuẩn
ASTM cho các loại tro bay được thể hiện trong Bảng 1.1 dưới đây. LOI là một trong
những đặc tính hóa học quan trong nhất của tro bay. Để được phân loại tro bay, LOI
có thể dao động trong khoảng 5% tới 6%. LOI có thể chỉ ra sự phù hợp của tro bay
trong việc sử dụng thay thế trong bê tơng bởi vì sự thay đổi của hàm lượng cacbon có
thể ảnh hưởng đến hoạt tính của hỗn hợp bê tơng và thể tích bọt khí trong bê tơng [76].
Bảng 1.1. Thành phần của tro bay phân loại theo tiêu chuẩn ASTM [77]
Sự khác biệt hoá học

Loại F

Loại C

SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 (% min)

70.00

50.00

SO3 (% max)

5.00

5.00

Độ ẩm (% max)

3.00

3.00

LOI – Lượng cacbon còn lại trong tro bay (% max)

6.00

6.00

Các chất kiềm có sẵn (như Na2O) (% max)

1.50

1.50

Nguồn: Tiêu chuẩn ASTM C 618 - 95; thành phần hoá học yêu cầu cho các loại
tro bay
Các đặc tính của tro bay CFB có một số điểm khác với tro bay PC. Điều này đã
được thừa nhận rộng rãi, ví dụ như ở ngành cơng nghiệp bê tơng và các đặc tính đã
được tiêu chuẩn hóa [84].
Về đặc tính của tro đáy: các nhà máy điện nhiệt than thông thường thải 0,6 đến
2,10 tấn tro đáy trên một megawatt điện mỗi ngày. Tro đáy có kích thước hạt trong
khoảng 0,1 - 10 mm, màu xám đen. Các tính chất khác của tro đáy được liệt kê dưới
đây: TOC (tổng lượng cacbon hữu cơ): 11,74 – 52,24 % trọng lượng; trọng lượng
riêng: 2,30 – 3,00; mật độ khối: 1,15 – 1,76 g/cm3 và diện tích bề mặt riêng: 0,17 –
1,9 m2/g. So với tro bay, tro đáy là một vật liệu thô dạng hạt [84]. Trọng lượng riêng


11

của tro, xỉ khô bị ảnh hưởng bởi thành phần hóa học của chúng, với việc hàm lượng
cacbon cao hơn sẽ khiến trọng lượng riêng thấp hơn [76]. Xỉ có kết cấu bề mặt nhẵn,
trừ trường hợp khí bị kẹt lại trong xỉ khi làm nguội, điều này sẽ tạo ra các hạt có lỗ
rỗng và xốp. Xỉ có nguồn gốc từ than nâu hoặc than á bitum thường xốp hơn so với
xỉ lị hơi có nguồn gốc từ than bitum. Xỉ có kích thước cơ bản bằng hạt cát từ thơ đến
trung bình, với 90 đến 100% lọt qua sàng 4,75 mm (số 4) và 5% hoặc ít hơn lọt qua
sàng 0,075 mm (số 200) [76].
Thành phần hóa học của tro, xỉ và các hạt xỉ được quyết định bởi nguồn than
chứ khơng phải do loại lị đốt [76]. Thành phần hóa học của chúng chủ yếu bao gồm
silicat (SiO2), cacbonat, oxit sắt (Fe2O3) và alumin (Al2O3), một số kim loại nặng và
á kim khác. Thành phần chính xác của xỉ phụ thuộc vào nguồn than thơ, kích cỡ, loại
lò nung và điều kiện hoạt động của lò nung. Thành phần điển hình của tro đáy thu
được từ các nhà nghiên cứu được trình bày tại Bảng 1.2.
Bảng 1.2. Thành phần các ngun tố chính có trong xỉ [84]

1.1.2. Các nghiên cứu liên quan đến tác động môi trường của tro, xỉ nhà máy nhiệt
điện than
Hầu hết các nhà máy nhiệt điện đều nằm trong vùng lân cận bờ biển hoặc các
con sông, nơi nước làm mát được cung cấp và than có thể được vận chuyển đến được
dễ dàng. Các bãi thải thường được xây dựng liền kề với các NMNĐT và phương pháp
phổ biến nhất để vận chuyển tro, xỉ từ nhà máy tới bãi thải là bằng phương pháp ướt
[82]. Các tính chất của tro bay, tro đáy và xỉ là khác nhau, nhiều nghiên cứu về tác