nghiên cứu đóng rắn bã thải bùn đỏ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC HUẾ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM
NGUYỄN TRỌNG DẦN
NGHIÊN CỨU ĐÓNG RẮN BÃ THẢI BÙN ĐỎ
Chuyên ngành : HÓA VÔ CƠ
Mã số : 60 44 25
LUẬN VĂN THẠC SĨ HÓA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. LÊ XUÂN THÀNH
Huế, năm 2011
i
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu
của riêng tôi, các số liệu và kết quả nghiên cứu
nêu trong luận văn là trung thực, được các đồng
tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công
bố trong bất kỳ một công trình nào khác.
Tác giả luận văn
Nguyễn Trọng Dần
ii
iii
LỜI CẢM ƠN
Trước hết, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới
PGS.TS. Lê Xuân Thành dã dịnh hướng nghiên cứu, tận tình
hướng dẫn tôi trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn.
Tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô giáo khoa Hóa
học trường Dại học Sư phạm Huế, các thầy cô giáo khoa Hóa
học và khoa Dịa chất, trường Dại học Khoa học Huế dã tạo mọi
điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và thực
hiện luận văn.

Xin chân thành cám ơn Ban giám đốc Nhà máy hóa chất
Tân Bình, Nhà máy xi măng Long Thọ, Nhà máy gạch Tuynen
Hương Trà dã giúp dỡ, tạo diều kiện tốt nhất cho tôi trong việc
lấy nguyên liệu và kiểm tra thông số mẫu thí nghiệm.
Tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè dã dộng viên, giúp dỡ,
tạo mọi diều kiện thuận lợi nhất cho tôi hoàn thành khóa học
này.
Huế, ngày 10 tháng 09 năm 2011
Tác giả luận văn
Nguyễn Trọng Dần
MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa i
Lời cam đoan ii
Lời cám ơn iii
Mục lục 1
Chữ viết tắt 4
Danh mục các bảng biểu 4
Danh mục các hình vẽ 5
MỞ ĐẦU 7
Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 10
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÔXIT VÀ QUY TRÌNH BAYER 10
1.1.1. Khái quát về quặng bôxit 10
1.1.2. Tổng quan về bôxit Việt Nam 11
1.1.3. Quy trình Bayer trong sản xuất ôxit nhôm từ quặng bôxit 12
1.1.4. Tình hình khai thác quặng bôxit trên thế giới và ở Việt Nam 14
1.2. KHÁI QUÁT VỀ BÙN ĐỎ 15
1.2.1. Thành phần hóa học của bùn đỏ 15
1.2.2. Nguy cơ độc hại của bùn đỏ 16
1.2.3. Một số giải pháp xử lý bã thải bùn đỏ 17

1.3. MỘT SỐ VẬT LIỆU ĐÓNG RẮN 18
1.3.1. Gạch nung 18
1.3.2. Gạch không nung 20
1.4. MỘT SỐ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ 22
1.4.1. Xi măng Portland 22
1.4.2. Đất sét 23
1
Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 25
2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 25
2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 25
2.2.1. Xác định đặc tính phối liệu 25
2.2.2. Chế tạo vật liệu đóng rắn có nung 25
2.2.3. Chế tạo vật liệu đóng rắn không nung 26
2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 26
2.3.1. Phương pháp xác định độ ẩm 26
2.3.2. Phương pháp phổ tán sắc năng lượng tia X (EDS) 27
2.3.3. Phương pháp phân tích nhiệt 27
2.3.4. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) 28
2.3.5. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) 29
2.3.6. Các phương pháp xác định tính chất cơ lý vật liệu xây dựng 30
2.4. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ VÀ HÓA CHẤT 34
2.4.1. Dụng cụ 34
2.4.2. Thiết bị 34
2.4.3. Hóa chất và phối liệu 34
Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35
3.1. ĐẶC TÍNH PHỐI LIỆU 35
3.1.1. Bùn đỏ 35
3.1.2. Đất sét Hương Trà 40
3.1.3. Cát sông 43
3.2. NGHIÊN CỨU ĐÓNG RẮN BÃ THẢI BÙN ĐỎ 44

3.2.1. Đóng rắn chế tạo vật liệu có nung 44
3.2.1.1. Chuẩn bị phối liệu 44
3.2.1.2. Ảnh hưởng của hàm lượng nguyên liệu đầu 45
2
3.2.1.3. Ảnh hưởng của nhiệt độ nung 45
3.2.1.4. Ảnh hưởng của thời gian nung 46
3.2.1.5. Ảnh hưởng của chất khoáng hóa 47
3.2.2. Đóng rắn chế tạo vật liệu không nung 48
3.2.2.1. Chuẩn bị phối liệu 48
3.2.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng phối liệu và thời gian đóng rắn 49
3.2.2.3. Ảnh hưởng của lực ép mẫu 50
3.3. ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ ĐẶC TÍNH SẢN PHẨM ĐÓNG RẮN 51
3.3.1. Khối lượng riêng 51
3.3.2. Độ hút nước 51
3.3.3. Dư lượng kiềm 52
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 54
TÀI LIỆU THAM KHẢO 56
3
CHỮ VIẾT TẮT
TG : Thermal Gravity
DSC : Diffirential Scanning Calometry
XRD : X – ray Diffraction
EDS : Energy Dispersive X – ray Spectroscopy
SEM : Scanning Electron Microscopy
L.O.I : Loss of ignition
NA : Not available
CAS : Chemical Abstracts Service
RM : Red mud
CL : Clay
VLXD : Vật liệu xây dựng

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Stt Ký hiệu Nội dung Trang
1 Bảng 1.1.
Đặc điểm các dạng khoáng chính chứa nhôm trong
quặng bôxit
11
2 Bảng 1.2 Sản lượng khai thác và trữ lượng bôxit trên thế giới 14
3 Bảng 1.3 Thành phần các dạng pha khoáng của bã thải bùn đỏ 16
4 Bảng 1.4 Chỉ tiêu cơ lí của gạch đặc đất sét nung 20
5 Bảng 1.5 Chỉ tiêu cơ lí của gạch block bê tông 22
6 Bảng 1.6 Thành phần hóa học của clinke Portland 23
7 Bảng 1.7 Thành phần hóa học của đất sét đặc dùng sản xuất gạch
ngói
24
8 Bảng 3.1 Độ ẩm của bã thải bùn đỏ 36
9 Bảng 3.2 Hàm lượng kiềm tan trong bã thải bùn 36
10 Bảng 3.3 Thành phần nguyên tố bã thải bùn đỏ 37
11 Bảng 3.4 Thành phần hóa học của bã thải bùn đỏ 38
4
12 Bảng 3.5 Độ ẩm đất sét Hương Trà 40
13 Bảng 3.6 Thành phần hóa học đất sét Hương Trà 41
14 Bảng 3.7 Thành phần hóa học của mẫu cát sông 43
15 Bảng 3.8 Tỷ lệ hàm lượng phối liệu cho mẫu đóng rắn có nung 45
16 Bảng 3.9 Ảnh hưởng của hàm lượng nguyên liệu đầu 45
17 Bảng 3.10 Ảnh hưởng của nhiệt độ nung 46
18 Bảng 3.11 Ảnh hưởng của thời gian nung 46
19 Bảng 3.12 Ảnh hưởng của hàm lượng chất khoáng hóa 47
20 Bảng 3.13 Tỷ lệ hàm lượng phối liệu mẫu đóng rắn không nung 48
21 Bảng 3.14 Ảnh hưởng của hàm lượng nguyên liệu đầu và thời gian
đóng rắn

49
22 Bảng 3.15 Ảnh hưởng của lực ép mẫu 50
23 Bảng 3.16 Khối lượng riêng một số sản phẩm 51
24 Bảng 3.17 Độ hút nước một số mẫu vật liệu 52
25 Bảng 3.18 Dư lượng kiềm trong một số mẫu vật liệu 53
5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Stt Ký hiệu Nội dung Trang
1 Hình 1.1 Phân bố trữ lượng bôxit theo vùng ở Việt Nam 11
2 Hình 1.2 Sơ đồ quy trình Bayer trong sản xuất nhôm ôxit 12
3 Hình 2.1 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên mạng tinh thể 28
4 Hình 2.2 Độ tù của pic nhiễu xạ gây ra do kích thước hạt 29
5 Hình 2.3 Mô hình nguyên lí hoạt động của máy SEM 30
6 Hình 3.1 Ảnh SEM của bùn đỏ 35
7 Hình 3.2 Phổ EDS của bã thải bùn đỏ 37
8 Hình 3.3 Giãn đồ XRD của bã thải bùn đỏ 38
9 Hình 3.4 Giãn đồ XRD của bã thải bùn đỏ nung 1h ở 900
o
C 39
10 Hình 3.5 Giãn đồ phân tích nhiệt mẫu bùn đỏ 39
11 Hình 3.6 Phổ EDS mẫu đất sét Hương Trà 41
12 Hình 3.7 Giãn đồ XRD mẫu đất sét Hương Trà 42
13 Hình 3.8 Giãn đồ XRD đất sét Hương Trà nung 1h ở 900
o
C 42
14 Hình 3.9 Phổ EDS của mẫu cát sông 43
15 Hình 3.10 Giãn đồ XRD của mẫu cát sông 44
16 Hình 3.11 Giãn đồ XRD của mẫu C
335
48

6
MỞ ĐẦU
Bảo vệ môi trường đang trở thành vấn đề cấp bách đối với bất cứ quốc gia
nào trên thế giới nhằm bảo đảm sự phát triển bền vững. Ngày nay, với sự phát triển
mạnh mẽ của cuộc cách mạng Khoa học – kỹ thuật, vấn đề tốc độ, khả năng ứng
dụng công nghệ để giải quyết các nội dung của tăng trưởng kinh tế không còn là
vấn đề quan tâm hàng đầu đối với mỗi nền kinh tế. Mối quan tâm lớn nhất hiện nay
đó là xử lý những hậu quả do yếu tố kỹ thuật của nền kinh tế đó mang lại, đồng
thời sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên thiên nhiên. Trong đó, việc xử lý các bã thải
công nghiệp là một vấn đề có tính cấp thiết. Với công nghệ và năng lực cũng như
thói quen sản xuất hiện tại, hoạt động của các ngành công nghiệp thường phát sinh
một lượng chất thải rất lớn. Việc xử lý chúng là một trong những vấn đề cần được
quan tâm hàng đầu. Tuy nhiên, vì lý do kinh tế và công nghệ nên trong một số
ngành công nghiệp, các bã thải vẫn được lưu trữ tại các bãi chứa. Điều này ảnh
hưởng rất lớn đến môi trường sinh thái, đặc biệt là các bã thải có tính độc hại cao.
Một trong các trường hợp điển hình là bùn đỏ – bã thải của ngành công
nghiệp sản xuất ôxit nhôm từ bôxit. Lượng bùn đỏ thải ra từ ngành công nghiệp này
là rất lớn, theo thống kê thì hàng năm trên thế giới, lượng bùn đỏ phát sinh khoảng
50 – 80 triệu tấn [25]. Cứ sản xuất một tấn ôxit nhôm thì phải thải ra khoảng 0,3 –
2,5 tấn bùn đỏ [20], tùy thuộc vào chất lượng quặng bôxit và đặc điểm dây chuyền
công nghệ. Bùn đỏ thải ra chủ yếu được chứa trong các đầm hay các hồ chứa lớn.
Việc lưu trữ chúng vừa lãng phí, vừa đe dọa đến môi trường sinh thái. Hơn nữa, bùn
đỏ chứa một lượng lớn các hạt có kích thước nhỏ, nên vấn đề tách nước ra khỏi
chúng là khó khăn. Mỗi cơ sở sản xuất nhôm ôxit đều phải duy trì những hồ rất lớn
chiếm nhiều diện tích đất để chứa bùn đỏ. Những hồ chứa này luôn luôn tiềm ẩn
nhiều nguy cơ gây ô nhiễm nguồn nước và môi trường sinh thái xung quanh.
Vấn đề đặt ra hiện nay là phải xử lý lượng bùn đỏ do sản xuất nhôm ôxit để
giảm thiểu tác hại đến môi trường. Quan trọng hơn, việc xử lý đó vừa triệt tiêu yếu
tố nguy hiểm, đồng thời sử dụng nó để đưa lại các lợi ích kinh tế phục vụ đời sống
dân sinh. Qua quá trình tìm hiểu và khảo sát, chúng tôi nhận thấy rằng dùng bùn đỏ

để sản xuất gạch vừa đảm bảo yếu tố bảo vệ môi trường vừa mang lại lợi ích kinh tế
vì những lý do sau:
7
Sự phát triển ồ ạt các lò gạch đất sét nung dẫn đến những hậu quả tai hại về
lâu dài, như: ô nhiễm môi trường, mất đất canh tác… Theo thống kê của Bộ Xây
dựng, để sản xuất 1 tỷ viên gạch đất sét nung có kích thước tiêu chuẩn sẽ tiêu tốn
khoảng 1,5 triệu m
3
đất sét, tương đương 75 ha đất nông nghiệp, và 150.000 tấn
than, thải ra khoảng 0,57 triệu tấn khí CO
2
, gây hiệu ứng nhà kính và các khí thải
độc hại khác. Theo đó, Việt Nam sẽ bị mất một diện tích lớn đất canh tác, tiêu tốn
hàng triệu tấn than mỗi năm, gây ô nhiễm môi trường. Đối với sản phẩm gạch nung
từ bùn đỏ sẽ hạn chế được những tác hại làm mất diện tích đất canh tác và giảm
thiểu nguy cơ ô nhiễm môi trường.
Bên cạnh đó, việc từng bước triển khai thay thế gạch đất sét nung bằng vật
liệu xây không nung sẽ đem lại nhiều hiệu quả tích cực về mặt kinh tế, xã hội, bảo
vệ môi trường, đồng thời sẽ hạn chế các bất lợi trên, ngoài ra còn giúp tiêu thụ một
phần đáng kể phế thải các ngành khác như: nhiệt điện, luyện kim, khai khoáng…
góp phần tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm chi phí xử lý phế thải, giảm thiểu ô
nhiễm môi trường, hướng tới một đất nước phát triển bền vững. Do vậy, chính sách
phát triển bền vững đối với ngành vật liệu xây dựng đã được xác định trong Quyết
định của Thủ tướng Chính phủ số 121/2008/ QĐ–TTg ngày 29/8/2008 trong đó có
sử dụng khoảng 15 – 20 triệu tấn phế thải công nghiệp hàng năm để sản xuất vật
liệu xây dựng không nung. Gạch xây dựng không nung hiện nay chỉ chiếm khoảng
8 – 8,5%. Đối với gạch không nung khi dùng bùn đỏ để sản xuất thay thế sẽ hạn chế
toàn bộ những tác động xấu nói trên của sản xuất gạch hiện nay.
Việt Nam có trữ lượng bôxit vào loại lớn trên thế giới. Tổng trữ lượng quặng
bôxit ở nước ta ước tính khoảng 5,5 tỷ tấn, chủ yếu tập trung ở Tây Nguyên và các

tỉnh khu vực phía Nam, tại các khu vực Konplong-Kanak, Đắk Nông, Bảo Lộc – Di
Linh, Phước Long với trữ lượng khoảng 5,4 tỷ tấn. Riêng ở Đắk Nông, trữ lượng
quặng bôxit đạt khoảng 3,4 tỷ tấn [6]. Dây chuyền sản xuất nhôm hyđrôxit đầu tiên
ở nước ta được Công ty Hóa chất cơ bản Miền Nam (HCCBMN) đưa vào hoạt động
trước năm 1975 tại nhà máy Hóa chất Tân Bình (COPHATA), TP Hồ Chí Minh
[27]. Hiện tại các dự án khai thác bôxit Tân Rai (Lâm Đồng) và Nhân Cơ (Đăk
Nông) đang từng bước được triển khai. Trên thế giới, có nhiều công trình nghiên
cứu xử lý bã thải bùn đỏ. Tuy nhiên, đa số các kết quả nghiên cứu hiện tại hoặc là
8
chưa đáp ứng về hiệu quả kinh tế, hoặc nếu có thì chỉ xử lý một lượng nhỏ so với
lượng bã thải bùn đỏ thải ra ở các nước có ngành công nghiệp sản xuất nhôm ôxit.
Do vậy, xử lý bùn đỏ hiện vẫn là một thách thức lôi cuốn sự quan tâm các nhà khoa
học, các cơ sở sản xuất và các cấp quản lí liên quan.
Xuất phát từ các đề cập trên, chúng tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu đóng rắn
bã thải bùn đỏ” nhằm xử lý bã thải bùn đỏ theo hướng tạo ra vật liệu đóng rắn dùng
được trong xây dựng.
Đề tài thực hiện các nhiệm vụ sau:
- Xác định đặc tính bã thải bùn đỏ của nhà máy hóa chất Tân Bình.
- Nghiên cứu đóng rắn bã thải bùn đỏ.
- Khảo sát, đánh giá các thông số kỹ thuật và chất lượng của vật liệu tổng
hợp được.
9
Chương 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT
1.1. TỔNG QUAN VỀ BÔXIT VÀ QUY TRÌNH BAYER
1.1.1. Khái quát về quặng Bôxit
Bôxit là loại quặng giàu nhôm và khá phổ biến trong lớp vỏ trái đất. Thuật
ngữ “bauxite” (bôxit) được đặt theo tên gọi làng Les Baux-de-Provence ở miền
Nam nước Pháp, tại đây nhà địa chất học Pierre Berthier đã phát hiện ra loại quặng
này lần đầu tiên vào năm 1821 [12], [21].
Bôxit hình thành trên các loại đá có hàm lượng sắt thấp hoặc sắt bị rửa trôi

trong quá trình phong hóa như: đá núi lửa, bazan, granite, gneiss, syenite, đá sét và
đá vôi. Theo Anthony M. Evans, quá trình hình thành bôxit trải qua các giai đoạn:
a) phong hóa và nước thấm lọc vào trong đá gốc tạo ra ôxít nhôm và sắt, b) làm giàu
trầm tích hay đá bị phong hóa bởi sự rửa trôi của nước ngầm, c) xói mòn và tái tích
tụ bôxit. Quá trình này chịu ảnh hưởng của một vài yếu tố chính như: a) đá mẹ chứa
các khoáng vật dễ hòa tan và các khoáng vật này bị rửa trôi chỉ để lại nhôm và sắt,
b) độ xốp của đá cho phép nước thấm qua, c) có lượng mưa cao xen kẽ các đợt khô
hạn ngắn, d) hệ thống thoát nước tốt, e) khí hậu nhiệt đới ẩm, f) có mặt lớp phủ thực
vật với vi khuẩn [9]. Sở dĩ các yếu tố tự nhiên thúc đẩy quá trình hình thành quặng
bôxit phù hợp với khu vực nhiệt đới, Caribe, Địa Trung Hải và vành đai xung quanh
xích đạo, người ta tìm thấy quặng bôxit ở các vùng lãnh thổ như Úc, Nam và Trung
Mỹ (Jamaica, Brazil, Surinam, Venezuela, Guyana), châu Phi (Guinea), châu Á (Ấn
Độ, Trung Quốc, Việt Nam), Nga, Kazakhstan và châu Âu (Hy Lạp) [29].
Phần lớn quặng bôxit được tìm thấy dưới dạng thảm (blanket), túi (pocket),
lớp (interlayered) và tích tụ (detrital). Bôxit dạng thảm là các lớp liên tục và bằng
phẳng, thường ở gần mặt đất, có bề dày thay đổi từ 1 – 40m (trung bình 4 – 6m) và
có thể rộng hàng cây số. Bôxit dạng túi là các “túi” nằm dưới mặt đất, có chiều sâu
thay đổi từ dưới 1 cho đến 30m, nằm cô lập hoặc liên kết với nhau. Bôxit dạng lớp
ban đầu tồn tại trên bề mặt như một dạng khác của đá núi lửa. Sự hình thành chúng
do thảm hoặc túi bôxit bị phủ lấp và ép xuống, cho nên bị nén nhiều hơn các dạng
bôxit khác do trọng lượng của lớp đất bên trên. Bôxit dạng tích tụ rất hiếm thấy vì
nó được hình thành từ sự xói mòn các thảm, túi, hay lớp bôxit ở nơi khác và sau đó
tích tụ lại [29].
10
Trong quặng bôxit, các khoáng vật chính có mặt bao gồm: gibbsite,
boehmite, diaspore, kaolinite và hematite; bên cạnh đó, có một lượng nhỏ các
khoáng thạch anh, goethite và anatase.
Bảng 1.1. Đặc điểm các dạng khoáng chính chứa nhôm trong quặng bôxit [29]
Tên khoáng vật Gibbsite Boehmite Diaspore
Công thức

2 3 2
3Al O H O
α
− ×
( )
AlO OH
γ
−
( )
AlO OH
α
−
Hàm lượng Al
2
O
3
cực đại (%) 65,4 85,0 85,0
Cấu trúc tinh thể Một xiên Trực thoi Trực thoi
Độ cứng 2,5 – 3,5 3,5 – 4,0 6,0 – 7,0
Tỷ khối (g/cm
3
) 2,42 3,10 3,44
Nhiệt độ tách nước (
o
C) 150 350 450
Trong đó, ba dạng khoáng chính chứa nhôm là gibbsite, boehmite và
diaspore. Gibbsite là hydrôxit nhôm, còn boehmite và diaspore tồn tại dưới dạng
hidrôxit nhôm ôxít [2]. Sự khác biệt cơ bản giữa boehmit và diaspore là về mặt cấu
trúc tinh thể, và diaspore cần nhiệt độ cao hơn để thực hiện quá trình tách nước
nhanh. Các đặc điểm khoáng vật cấu thành quặng bôxit quyết định phương thức

cần thiết cho quá trình sản xuất nhôm ôxit.
1.1.2. Tổng quan về bôxit Việt Nam
Tổng trữ lượng quặng bôxit ở nước ta được ước tính khoảng 5,5 tỷ tấn, chủ
yếu tập trung ở miền Nam khoảng 5,4 tỷ tấn, tại các khu vực Konplong-Kanak, Đắk
Nông, Bảo Lộc - Di Linh, Phước Long. Riêng ở Đắk Nông, trữ lượng quặng bôxit
đạt 3,4 tỷ tấn [6]
Hình 1.1. Phân bố trữ lượng quặng bôxit theo vùng ở Việt Nam
11
Phân loại trên cơ sở nguồn gốc hình thành, trên lãnh thổ nước ta có 2 loại
bôxit:
- Nguồn gốc phong hóa laterit (chủ yếu ở miền Nam): được hình thành do
quá trình laterit hóa các đá magma và biến chất, sản phẩm phong hóa tại chỗ phủ
ngay lên đá mẹ. Ở Tây Nguyên, bôxit laterit được thành tạo do quá trình phong hóa
nhiệt đới ẩm trên nền đá bazan và phân bố ở một số nơi như: Đắk Nông, Bảo Lộc
(Lâm Đồng), Konplong – Kanak.
- Nguồn gốc trầm tích (chủ yếu ở miền Bắc): do sự bào mòn, hòa tan vận
chuyển các dung dịch keo aluminat đến lắng đọng trong môi trường thích hợp và
tạo thành bôxit. Bôxit trầm tích ở miền Bắc lắng đọng trên mặt bào mòn của đá vôi
tuổi Pecmi muộn kéo dài từ Đồng Văn, Mèo Vạc (Hà Giang) đến Hà Quảng, Trùng
Khánh, Trà Lĩnh, Nguyên Bình (Cao Bằng) và kéo xuống các huyện Cao Lộc, Văn
Lãng, Chi Lăng, Hữu Lũng (Lạng Sơn). Ngoài ra bôxit trầm tích còn gặp ở Quỳ
Châu – Quỳ Hợp (Nghệ An), Lỗ Sơn (Kim Môn – Hải Dương).
1.1.3. Quy trình Bayer trong sản xuất ôxit nhôm từ quặng bôxit
Quy trình Bayer là công nghệ kinh điển và rất thông dụng trong quá trình sản
xuất nhôm ôxit từ quặng bôxit trên toàn thế giới hơn 100 năm qua. Quy trình này
được phát minh vào năm 1887 bởi Karl Josef Bayer – nhà hóa học người Áo, sống
và làm việc ở Saint Petersburg, nước Nga [12], [13]. Tuy nhiên, quy trình Bayer
không phải là công nghệ duy nhất trong sản xuất nhôm ôxit. Hiện nay có một số nhà
máy tinh chế nhôm ôxit đặc biệt ở Trung Quốc không sử dụng quy trình Bayer mà
sử dụng quá trình Thiêu kết (Sintering) [30]. Nguyên tắc cơ bản của quy trình Bayer

là sử dụng dung dịch NaOH để phân hủy quặng bôxit.
12
Hình 1.2. Sơ đồ quy trình Bayer trong sản xuất nhôm ôxit [31]
Theo Adrew R. Hind và các cộng sự [13], quy trình Bayer bắt đầu bằng khâu
chuẩn bị quặng bôxit. Quặng bôxit sau quá trình sơ chế để loại bớt tạp chất và nghiền
sẽ được phân huỷ bằng dung dịch NaOH nóng trong thiết bị phân huỷ áp suất cao.
Phản ứng phân huỷ quặng bôxit bằng dung dịch NaOH có thể viết như sau:
( )
( )
( )
( )
( )
3 4
o
t
aq
r
aq
Al OH NaOH Na Al OH
−
+
 
+ →
 
( )
( )
( )
( )
( )
2

4
o
t
aq
r
aq
AlO OH NaOH H O Na Al OH
−
+
 
+ + →
 
Trong quá trình phân huỷ, chỉ có các khoáng chứa nhôm là gibbsite,
boehmite và diaspore là bị phân hủy, còn phần lớn các cấu tử khác có trong quặng
bôxit sẽ không bị phân huỷ.
Hỗn hợp sau khi phản ứng được làm lạnh và dung dịch aluminat sẽ được tách
khỏi phần bã rắn không tan. Dung dịch aluminat tiếp tục được làm lạnh và người ta
bổ sung vào dung dịch các tinh thể rất mịn Al(OH)
3
. Việc bổ sung vào dung dịch
các tinh thể này sẽ tạo ra phản ứng phân huỷ ion aluminat thành Al(OH)
3
:
( )
( )
( )
( )
( )
4 3
aq

r
aq
Na Al OH Al OH NaOH
−
+
 
→ +
 
Kết tủa Al(OH)
3
được rửa và nung để tạo ôxit nhôm theo phản ứng:
( )
( )
( ) ( )
2 2
3
3
2 3
o
t
r h
r
Al OH Al O H O→ +
Tóm lại, hầu hết các quy trình Bayer sử dụng quá trình hoà tan bôxit và tách
bùn đỏ theo các bước sau:
- Đốt nóng sơ bộ dung dịch natri hydrôxit và bôxit đưa vào hoà tan, sử dụng
thiết bị thu hồi nhiệt phù hợp từ nguồn nhiệt độ cao bên ngoài.
- Nghiền cỡ hạt đến kích thước hạt nhỏ hơn 0,2 mm để tăng khả năng quá
trình phân huỷ và hòa tách sau đó.
- Thực hiện hòa tan nhôm có mặt trong nguyên liệu thành dung dịch

Na[Al(OH)
4
] trong thời gian phù hợp.
- Ở nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi, tách bùn đỏ từ dung dịch chứa đầy nhôm
bằng lọc hay để lắng.
- Làm lạnh dung dịch thu được và thêm lượng nhỏ Al(OH)
3
tạo mầm kết tủa.
13
- Lọc rửa kết tủa thu được, đem nhiệt phân tạo thành nhôm ôxit.
1.1.4. Tình hình khai thác bôxit trên thế giới và ở Việt Nam
a) Trên thế giới
Khai thác bôxit để sản xuất nhôm ôxit là một ngành công nghiệp quan trọng
trên thế giới. Khoảng 97% bôxit được dùng cho việc sản xuất nhôm ôxit [13].
Nhôm ôxit được ứng dụng rộng rãi trong các ngành luyện kim, sản xuất vật liệu xây
dựng, vật liệu chịu lửa (gạch cao nhôm, samot), đá mài trắng, ximăng alumina, gốm
sứ, thủy tinh
Bảng 1.2. Sản lượng khai thác và trữ lượng bôxit trên thế giới [8]
Quốc gia
Sản lượng khai thác
Trữ lượng có
giá trị kinh tế
Trữ lượng
phát hiện
2008 2009
Mỹ NA NA 20.000 40.000
Australia 61.400 63.000 6.200.000 7.900.000
Brazil 22.000 28.000 1.900.000 2.500.000
Trung Quốc 35.000 37.000 750.000 2.300.000
Hy Lạp 2.220 2.200 600.000 650.00

Guinea 18.500 16.800 7.400.000 8.600.000
Guyana 2.100 1.200 700.000 900.000
Ấn Độ 21.200 22.300 770.000 1.400.000
Jamaica 14.000 8.000 2.000.000 2.500.000
Kazakhstan 4.900 4.900 360.000 450.000
Nga 6.300 3.300 200.000 250.000
Suriname 5.200 4.000 580.000 600.000
Venezuela 5.500 4.800 320.000 350.000
Việt Nam 30 30 2.100.000 5,400.000
Các nước khác 6.500 5.410 3.200.000 3.800.000
Tổng 205.000 201.000 27.000.000 38.000.000
Theo số liệu thống kê của U.S. Geological Survey năm 2009, Australia là
nước khai thác và xuất khẩu bôxit lớn nhất thế giới với sản lượng khoảng 63 triệu
tấn; tiếp theo là Trung Quốc với sản lượng 37 triệu tấn; Brazil 28 triệu tấn; Ấn Độ
22,3 triệu tấn và Guinea 16,8 triệu tấn. Trên thế giới hiện có hơn 30 nước sản xuất
nhôm ôxit. Sản lượng nhôm ôxit năm 2008 chủ yếu tập trung ở Trung Quốc (22,8
14
triệu tấn), Australia (19,3 triệu tấn), Brazil (7 triệu tấn), Mỹ (4,3 triệu tấn), Jamaica
(4 triệu tấn). Tổng sản lượng nhôm ôxit của thế giới năm 2008 là 81,6 triệu tấn [8].
b) Ở Việt Nam
Ở nước ta, bôxit lần đầu được khai thác và đưa vào dây chuyền sản xuất
nhôm hyđrôxit tại nhà máy Hóa chất Tân Bình (COPHATA), thuộc Công ty Hóa
chất cơ bản Miền Nam (HCCBMN) trước năm 1975 với công suất thiết kế ban đầu
là 2.500 tấn/năm. Phần lớn sản phẩm nhôm hyđrôxit được tiêu thụ tại chỗ, chủ yếu
là để thông qua việc sản xuất phèn cung cấp cho ngành cấp nước. Ngoài ra, sản
phẩm còn được cung cấp cho các ngành thủy tinh, vật liệu chịu lửa, gốm sứ Bên
cạnh nhu cầu ngày càng tăng về sản phẩm xử lý nước và các ngành công nghiệp
khác, tiềm năng xuất khẩu nhôm hyđrôxit của công ty cũng rất có triển vọng [27].
Hiện tại, chúng ta đang tiến hành các dự án lớn khai thác quặng bôxit ở Tân
Rai (Lâm Đồng) và Nhân Cơ (Đăk Nông). Theo báo cáo tổng quan về bôxit và quy

hoạch phân vùng thăm dò khai thác chế biến, sử dụng quặng bôxit giai đoạn 2007 –
2015 có xét tầm nhìn 2025 của Tập đoàn Than và Khoáng sản Việt Nam (TKV), thì
đến 2015 Việt Nam sẽ sản xuất từ 6 – 8,5 triệu tấn nhôm ôxit và 0,2 – 0,4 triệu tấn
nhôm kim loại. Tại Tây Nguyên sẽ xây dựng khoảng 6 nhà máy nhôm ôxit, 1 nhà
máy điện phân nhôm, 1 đường sắt khổ rộng 1,435m có chiều dài toàn tuyến là
270km nối từ Đắk Nông đến Bình Thuận và một cảng biển chuyên dụng có công
năng bốc xếp và vận chuyển 10 – 15 triệu tấn/năm tại Bình Thuận [28].
Với thực tiễn khai thác bôxit hiện nay ở nước ta, trong tương lai sẽ phát sinh
một lượng lớn bã thải bùn đỏ. Do đó, vấn đề tập trung nghiên cứu xử lý bã thải bùn
đỏ cần thiết nhận được sự quan tâm của các cấp chính quyền, các nhà khoa học và
đông đảo quần chúng nhân dân.
1.2. KHÁI QUÁT VỀ BÙN ĐỎ
1.2.1. Thành phần hóa học của bùn đỏ
Vấn đề môi trường lớn nhất trong sản xuất nhôm ôxit là cặn bôxit thải ra
bùn đỏ. Khối lượng bùn đỏ thải ra phụ thuộc vào chất lượng bôxit và đặc điểm dây
chuyền công nghệ xử lý. Theo Lê Xuân Thành [6], thành phần hóa học của bùn đỏ
15
bao gồm: 11 – 45%Al
2
O
3
, 5 – 66%Fe
2
O
3
, 1 – 16%SiO
2
, 6 – 17%TiO
2
, và 3 –

8%Na
2
O.
Trên cơ sở khoáng vật học, bùn đỏ có cấu trúc đa pha. Thành phần pha của
bùn đỏ được cho trong bảng 1.3.
Bảng 1.3. Thành phần các dạng pha khoáng của bã thải bùn đỏ [30]
Thành phần Số đăng ký CAS Phần trăm
Sodalite (
2 2 3 2 2 4
3 3 6Na O Al O SiO Na SO× × ×
) 4 – 40
Aluminous – goethite 10 – 30
Hematite (Iron oxide) 1317-60-8 10 – 30
Silica, crystalline & amorphous 14808-60-7; 7631-86-9 5 – 20
Tricalcium aluminate (
2 3 2
3 6CaO Al O H O× ×
) 2 – 20
Boehmite [
( )
2
Al OH O
] 1318-23-6 0 – 20
Titanium dioxide 13463-67-7 2 – 15
Muscovite (
2 2 3 2 2
3 6 2K O Al O SiO H O× × ×
) 1318-94-1 0 – 15
Calcium carbonate 1317-65-3 2 – 10
Gibbsite [

( )
3
Al OH
] 21645-51-2 0 – 5
Kaolinite (
2 3 2 2
2 2Al O SiO H O× ×
) 1318-74-7 0 – 5
Andrew R. Hind và các cộng sự cho rằng bùn đỏ dạng hồ có độ nhớt cao,
diện tích bề mặt tương đối lớn (13 – 22m
2
.g
-1
) [13]. Kích cỡ hạt của bùn đỏ rất nhỏ,
khi ở dạng hồ khoảng 99% lọt rây 0,6 mm và 87% lọt rây 0,038 mm [20].Trong
thành phần bùn đỏ không chỉ có các thành phần của bôxit không hoà tan trong kiềm
như ôxit sắt, titan điôxit mà còn có các hợp chất khác như hợp chất silicat. Bùn đỏ
được tách ra khỏi chất lỏng hoà tan nhôm bằng quá trình kết tụ, lắng và tách lọc.
Giống như hầu hết các loại đất đá và quặng khác, bôxit có thể chứa hàm
lượng vết các kim loại như asen, beri, cadmi, crôm, chì, mangan, thuỷ ngân,
niken… và một số đồng vị phóng xạ tự nhiên như thori và urani. Trong quá trình
sản xuất nhôm ôxit bằng công nghệ Bayer, hầu hết các nguyên tố vi lượng ở lại
trong bã thải bùn đỏ [30].
1.2.2. Nguy cơ độc hại của bùn đỏ
Như đã đề cập ở phần mở đầu, vấn đề lưu trữ bùn đỏ vừa gây lãng phí, vừa
có nguy cơ ô nhiễm môi trường. Khả năng gây ô nhiễm nguồn nước ngầm do thải
nước từ bùn đỏ là rất lớn. Hơn nữa, bùn đỏ chứa một lượng lớn hạt nhỏ đến cỡ siêu
micro, nên vấn đề tách nước cũng như dư lượng kiềm tan ra khỏi chúng là rất khó
16
khăn. Lượng bùn đỏ thải ra rất lớn; theo nhiều thống kê thì lượng bùn đỏ trên thế

giới hàng năm phát sinh khoảng 50 – 80 triệu tấn [25]. Thông thường, khi sản xuất
1 tấn nhôm ôxit bằng phương pháp Bayer thì lượng bùn đỏ thải ra là 0,3 – 2,5 tấn
[20]. Bùn đỏ thải ra chủ yếu được chứa trong các đầm hay các hồ chứa lớn. Mỗi cơ
sở sản xuất nhôm đều phải duy trì những hồ chứa rất lớn chiếm rất nhiều diện tích
đất để chứa bùn đỏ. Những hồ chứa này luôn luôn tiềm ẩn nhiều nguy cơ gây ô
nhiễm cho nguồn nước và môi trường sinh thái xung quanh.
Bùn đỏ sau khi chắt lọc được rửa để thu lại kiềm nhôm cuốn theo. Giảm
được lượng kiềm cuốn theo sẽ giảm ô nhiễm môi trường. Một vấn đề lớn trong việc
xử lý bùn đỏ là không thể rửa sạch bùn đỏ một cách triệt để, vì vậy bùn đỏ chứa
nhiều phần kiềm nhôm sót lại, và nó có tính kiềm mạnh. pH của bùn đỏ có thể lên
đến 13 hoặc cao hơn trong một số trường hợp [30]. Như đã nói ở trên, dư lượng
kiềm cao trong bùn đỏ rất nguy hiểm, nếu như hồ chứa bùn đỏ có sự cố, bùn đỏ tràn
ra ngoại môi trường thì sẽ gây nên thảm họa sinh thái do môi trường thủy sinh bị
nhiễm kiềm, các sinh vật không thể sống được, không thể canh tác trên những vùng
đất đã bị bùn đỏ tràn qua.
Theo Oliver Donard, Giám đốc Học viện Khoa học phân tích và Vật lí – Hóa
học về môi trường và vật liệu thuộc Trung tâm Quốc gia nghiên cứu khoa học CNRS
và 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. Nói chung, có khá nhiều ôxit sắt, ôxít nhôm, silic, titan, chì,
crôm và có thể cả thủy ngân trong bùn đỏ. Vấn đề ở đây 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 dạng
dung dịch, nó có hoạt tính cao và có thể xuyên thấu các màng sinh học. Tương tự,
crôm dưới dạng crôm (VI) khi xâm nhập vào cơ thể rất dễ gây ra bệnh ung thư. Bùn đỏ
sẽ quánh khô sẽ có nguy cơ do bụi đỏ bay theo gió. Trong mùa mưa, hợp chất kim loại
sẽ di chuyển theo các dòng nước. Đất đai sẽ không thể trồng trọt, nếu có canh tác thì
thực phẩm sẽ có nguy cơ chứa các kim loại nặng [24].
1.2.3. Một số giải pháp xử lý bã thải bùn đỏ
Hiện có nhiều công trình nghiên cứu xử lý bùn đỏ chủ yếu theo các hướng:
- Nung kết bùn đỏ với các chất phụ gia thích hợp, sau đó hòa tan trong nước
tan để thu hồi Na

2
O và Al
2
O
3
. Bã rắn còn lại để sản xuất thép và titan. Hoặc có thể
17
hoàn nguyên trực tiếp bùn đỏ ở trạng thái nóng chảy với khí CO hoặc cacbon, để
thu hồi sắt sản xuất ra thép và hợp kim, còn xỉ để sản xuất ôxit nhôm, xi măng hoặc
gạch [6] [15].
- Xử lý bùn đỏ bằng các axit hoặc các hợp chất hóa học khác để thu hồi các
cấu tử có giá trị bằng phương pháp kết tủa hoặc kết tinh chọn lọc, hay tạo ra các vật
liệu có giá trị từ các cấu tử thu được sau hoà tách như zeolite, nepheline. Hoặc dùng
bùn đỏ phối trộn với một số phối liệu khác để sản xuất gốm sứ [23].
- Dùng bùn đỏ để sản xuất các vật liệu chịu lửa, xi măng, chất làm sạch
nước, điều chỉnh độ chua của đất, chất hấp thụ khí thải SO
2
, chất ổn định cho các hệ
bọc lót chứa đất sét dùng cho việc cách li các chất gây ô nhiễm [6], [14], [17].
- Công nghệ Basecol
TM
sử dụng nước biển đồng thời với việc thêm một số
chất phụ gia để làm thay đổi tính chất lí hóa của bùn đỏ, nhằm chuyển kiềm từ dạng
hòa tan thành các khoáng vật có tính hòa tan yếu. Bauxsol
TM
là sản phẩm thương
mại của công nghệ này, nó được dùng để xử lý đất ô nhiễm, nước thải dân cư và
nước thải công nghiệp [25].
Đa số các kết quả nghiên cứu hiện tại theo các hướng chỉ ra ở trên hoặc là
chưa đáp ứng về hiệu quả kinh tế, hoặc nếu có thì chỉ xử lý một lượng nhỏ so với

lượng bã thải bùn đỏ thải ra ở các nước có ngành công nghiệp sản xuất nhôm ôxit.
Xử lý bùn đỏ do vậy hiện vẫn là một thách thức lôi cuốn sự quan tâm của các nhà
khoa học.
1.3. MỘT SỐ VẬT LIỆU ĐÓNG RẮN
1.3.1. Gạch nung [3]
Gạch nung là loại vật liệu gốm rất phổ biến trong xây dựng. Quy trình sản
xuất gạch nung rất đơn giản, bao gồm 5 giai đoạn: Khai thác nguyên liệu, nhào trộn,
tạo hình, phơi sấy, nung và làm nguội ra lò.
(1) Khai thác nguyên liệu
Trước khi khai thác cần phải loại bỏ 0,3 – 0,4 m lớp đất trồng trọt ở bên
trên. Đất sét sau khi khai thác được ngâm ủ trong kho nhằm tăng tính dẻo và độ
đồng đều hạt đất.
(2) Nhào trộn đất sét
18
Quá trình nhào trộn sẽ làm tăng tính dẻo và độ đồng đều cho đất sét giúp
cho việc tạo hình được dễ dàng. Thường dùng các loại máy cán thô, cán mịn,
máy nhào trộn, máy một trục, 2 trục để nghiền đất.
(3) Tạo hình
Để tạo hình gạch người ta thường dùng máy đùn. Quá trình tạo hình còn
được hỗ trợ bởi thiết bị hút chân không để tăng độ đặc và cường độ của sản phẩm.
(4) Phơi sấy
Khi mới được tạo hình gạch có độ ẩm rất lớn, nếu đem nung ngay gạch
sẽ bị nứt tách do mất nước đột ngột. Vì vậy phải phơi sấy để giảm độ ẩm, giúp cho
sản phẩm mộc có độ cứng cần thiết, tránh biến dạng khi xếp vào lò nung.
Nếu phơi gạch tự nhiên thì thời gian phơi từ 8 đến 15 ngày. Nếu sấy gạch
bằng lò sấy Tuynen thì thời gian sấy từ 18 đến 24 giờ. Việc sấy gạch bằng lò sấy
giúp cho quá trình sản xuất được chủ động không phụ thuộc vào thời tiết, năng
suất cao, chất lượng sản phẩm tốt.
(5) Nung
Đây là công đoạn quan trọng nhất quyết định chất lượng của gạch. Quá trình

nung gồm có ba giai đoạn:
- Đốt nóng: Nhiệt độ đến 450
o
C, gạch bị mất nước, tạp chất hữu cơ bị cháy.
- Nung: Nhiệt độ đến 1000 – 1050
o
C, đây là quá trình biến đổi của các
thành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cường độ cao, màu sắc đỏ hồng.
- Làm nguội: Quá trình làm nguội phải từ từ tránh đột ngột để tránh nứt
tách sản phẩm, khi ra lò nhiệt độ của gạch khoảng 50 – 55
o
C.
Theo nguyên tắc hoạt động, lò nung gạch có hai loại: Lò gián đoạn và lò
liên tục. Trong lò nung gián đoạn gạch được nung thành mẻ, loại này có công suất
nhỏ, chất lượng sản phẩm thấp.
Trong lò liên tục gạch được xếp vào, nung và ra lò liên tục trong cùng một
thời gian, do đó năng suất cao mặt khác chế độ nhiệt ổn định nên chất lượng sản
phẩm cao. Hai loại lò liên tục được dùng nhiều là lò vòng (lò Hopman) và lò
Tuynen.
Bảng 1.4. Chỉ tiêu cơ lí của gạch đặc đất sét nung (TCVN 1451:1998)
19
Mác gạch
Cường độ nén
(kg/cm
2
)
Cường độ uốn
(kg/cm
2
)

Độ hút nước
(%)
50 50 16 6 – 18
75 75 18 6 – 18
100 100 22 6 – 18
1.3.2. Gạch không nung [26]
Gạch không nung là loại gạch sau khi được tạo hình thì tự đóng rắn, đạt
các
chỉ số về cơ học: cường độ nén, uốn, độ hút nước…mà không cần nung ở nhiệt độ
cao. Hiện nay, c
ó
một số loại gạch không nung sau
:
- Gạch papanh: được sản xuất từ phế thải công nghiệp là
xỉ
than và vôi bột.
Gạch có cường độ kháng nén thấp (30 –
50
kg/cm
2
), chủ yếu sử dụng cho các loại
tường ít chịu
lực.
- Gạch block: được sản xuất từ mạt đá, cát, ximăng… Gạch có cường độ chịu
lực
cao, có thể xây nhà cao tầng. Nhược điểm loại gạch này là nặng, to, khó xây
chưa
được thị trường chấp nhận rộng
rãi.
- Gạch ximăng – cát: được tạo thành từ cát và

ximăng.
- Gạch không nung từ các biến thể và sản phẩm phong hoá của đá bazan.
Loại
gạch này chủ yếu sử dụng ở các vùng có nguồn puzolan tự nhiên, hình thức
sản
xuất
tự phát, mang tính chất địa phương, quy mô
nhỏ.
VLXD không nung có nhiều ưu điểm như kích thước lớn, kết cấu rỗng, rất
tiện cho thi công các hệ thống phức tạp như: điện, nước, cáp ngầm. Công nghệ sản
xuất VLXD không nung không quá phức tạp, chi phí đầu tư thấp, giảm được nhiên
liệu nung đốt và tận dụng được những loại phế thải làm nguyên liệu sản xuất. Ngoài
ra, việc sử dụng VLXD không nung sẽ thúc đẩy ngành sản xuất VLXD phát triển
theo xu hướng của thế giới như vật liệu nhẹ, chống động đất, cách âm, cách nhiệt,
thân thiện với môi trường… Chính vì vậy, ở các nước phát triển như: Mỹ, Nhật
Bản, Tây Âu… đều có tỷ lệ sử dụng VLXD không nung chiếm trên 70% thị phần.
Quy trình sản xuất gạch không nung có 4 giai đoạn:
(1) Khai thác nguyên liệu
Đất, cát, chất thải rắn và các phụ gia được vận chuyển vào bãi chứa vật
liệu. Các vật liệu này được phân loại sau đó phơi hoặc sấy khô.
20
(2) Xử lý đất theo kích thước tiêu chuẩn
Tuỳ thuộc vào độ ẩm và các loại nguyên liệu khác nhau, mà đất và chất
thải được phơi khô sau đó đưa vào máy nghiền thành cốt liệu theo tiêu chuẩn
kỹ thuật.
(3) Ủ đất khô và phối trộn
Đất khô sau khi xử lý được đưa trộn với phụ gia, nước được ủ trong thời
gian ít nhất là 24 giờ, nhằm tạo sự đồng đều về tổ chức hạt và thẩm thấu đều tất cả
cốt liệu. Sau đó, phối trộn đất và các phối liệu khác.
(4) Tạo hình

Việc tạo hình viên gạch được thực hiện bằng phương pháp ép bán khô trên
máy ép thủy lực.
Sản phẩm gạch không nung được ứng dụng rộng rãi trong nhiều loại công
trình xây dựng vì các đặc tính nhẹ, bền, đẹp. Xi măng, cát, sỏi, xỉ than, đá mạt… là
nguyên liệu tạo sản phẩm không qua công đoạn nung đốt.
Theo đánh giá của các chuyên gia, loại gạch này có nhiều ưu điểm về kỹ
thuật như cách nhiệt, cách âm tốt, khả năng chống thấm cao, cường độ chịu lực lớn
giúp giảm nhẹ tải trọng tường xây trong công trình 40 – 45%, giảm kết cấu móng.
Là loại vật liệu thích hợp cho những công trình cao tầng, xây nhanh, mặt phẳng,
không cần trát… Thêm vào đó, thiết bị sản xuất vật liệu không nung rất đa dạng
như sản xuất gạch block, terrazzo, ngói xi măng, gạch ốp lát đá nhân tạo, gạch
sân vườn…
Mặc dù có những ưu điểm vượt trội như trên, ở Việt Nam việc sử dụng vật
liệu không nung còn khá hạn chế. Hiện tại vật liệu nung đang chiếm tỷ lệ hơn 93% ,
còn vật liệu không nung chỉ chiếm chưa đến 7% trong tổng sản lượng gạch ngói
xây. Một trong những nguyên nhân là do giá thành vật liệu không nung đắt hơn
(khoảng 50 – 60%) vật liệu nung, tuy nhiên, nếu tính toán theo m
2
tường xây thì
có thể giá thành không chênh lệch là bao, do vữa xây, vữa trát ít hơn, tốc độ xây
nhanh hơn.
Bảng 1.5. Chỉ tiêu cơ lí của gạch block bê tông (TCVN 6747:1999)
Mác gạch
Cường độ nén
(kg/cm
2
)
Độ hút nước
(%)
21

M35 35 –
M50 50 –
M75 75 10
M100 100 10
M150 150 8
M200 200 8
1.4. MỘT SỐ CHẤT KẾT DÍNH VÔ CƠ
1.4.1. Xi măng Portland [7], [18]
Xi măng Portland là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trên toàn thế
giới, nó là thành phần cơ bản của bê tông, vữa, hồ trong xây dựng. Thành phần chủ
yếu của xi măng Portland là clinke Portland chiếm tỉ lệ 95 – 97% và thạch cao
chiếm tỉ lệ 3 – 5%. Ngoài ra người ta có thể thêm các chất phụ khác vào thành phần
của xi măng Portland (xỉ lò cao, tro than, pouzzolan tự nhiên…). Việt Nam đã xây
dựng hệ thống tiêu chuẩn về xi măng Portland dựa trên tiêu chuẩn chung của quốc
tế như: TCVN 6282:1992: Xi măng Portland, TCVN 5691:1992 : Xi măng Portland
trắng, TCVN 6067:1995: Xi măng Portland bền sunfat, TCVN 6069:1995: Xi măng
Portland ít tỏa nhiệt, TCVN 6260:1997 : Xi măng Portland hỗn hợp [7].
Các công đoạn sản xuất xi măng bao gồm: chuẩn bị nguyên liệu, phối hợp
nguyên liệu, nung tạo clinke và nghiền clinke với các phụ gia khác. Các yếu tố sản
xuất ảnh hưởng đến chất lượng xi măng: (1) Chất lượng nguyên liệu: Các nguyên
liệu đầu vào để sản xuất xi măng là đá vôi giàu CaCO
3
, đất sét, quặng sắt (nếu cần)
và thạch cao. Chúng ảnh hưởng trực tiếp đến các công đoạn sản xuất của xi măng
thông qua thành phần hóa học của khoáng vật và công nghệ xử lý tạp chất, điều trộn
nguyên liệu. (2) Chất lượng nung kết: Clinke được tạo ra chủ yếu bằng dạng lò
đứng và lò quay. Chất lượng sản phẩm của 2 lò này là khác nhau khi cho cùng 1
nguyên liệu tương đồng do thời gian, tác động, phối hợp giữa các giai đoạn nung là
khác nhau. (3) Chất lượng nghiền: Clinke khi ra khỏi lò là các cục nhỏ có đường
kính từ 10 – 40 mm, chúng được nghiền đến độ mịn yêu cầu. Khi các hạt có kích cỡ

càng nhỏ thì diện tích bề mặt càng lớn làm tăng sự tiếp xúc, đẩy nhanh và triệt để
phản ứng với nước. (4) Chất lượng phụ gia: Sự khác nhau giữa các loại xi măng phụ
thuộc vào thành phần phụ gia và công thức điều trộn. Tùy vào mục đích sử dụng mà
22