NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG VÀ GIẢM THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƯỜNG TẠI CÁC DOANH NGH
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (756.8 KB, 22 trang )
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NgôThịVui
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT
BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, HÀ NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HàNội - 2014
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Ngô Thị Vui
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT
BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, HÀ NAM
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Văn Quy
HàNội - 2014
2
LỜI MỞ ĐẦU
Trên thế giới cũng như tại Việt Nam vấn đề năng lượng đang là vấn đề được quan
tâm. Các nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch, dầu mỏ, khí đốt.....) đang
dần cạn kiệt, và những nguồn năng lượng mới thay thế (năng lượng gió, năng lượng hạt
nhân, năng lượng mặt trời, ..... ) cũng chưa thể đáp ứng nhu cầu thay thế cho những nguồn
năng lượng trước đây. Vì vậy giải pháp cấp bách là vừa phải tiết kiệm nguồn năng lượng
đang dần cạn kiệt, vừa phải có nh ững giải pháp hữu hiệu để có thể duy trì các nguồn năng
lượng truyền thống.
Bột nhẹ (BN) là một chất độn có nhiều tính ưu việt, nó làm giảm độ co ngót và tạo độ
bóng cho bề mặt sản phẩm. BN được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công
nghiệp giấy, cao su, nhựa, xốp, thuốc đánh răng, mỹ phẩm, sơn, dược phẩm v.v... Trong
công nghiệp cao su và giấy, bột nhẹ vượt trội hơn cao lanh về độ bền và độ trắng. Trong
công nghiệp sản xuất keo gắn, bột nhẹ được sử dụng làm chất độn do có độ bám dính tốt.
Sản phẩm BN trên thế giới hiện nay đã được đa dạng hóa đến hàng trăm loại với các
phẩm cấp khác nhau để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Công nghệ sản xuất của với
quy mô lớn trên thế giới đã rất hoàn chỉnh.
Tại Việt Nam, công nghệ sản xuất BN nhìn chung còn lạc hậu, nên chưa tiết kiệm
được năng lượng, vì vậy các cơ sở sản xuất BN cần nghiên cứu kỹ các chế độ công nghệ, cải
tiến thiết bị trong các công đoạn như: chọn nguyên liệu, tạo sữa vôi, lọc, sấy, nghiền.....để
sao cho tiết kiệm được nguồn năng lương đang sử dụng. Trong những năm tới, do các ngành
công nghiệp cao su, giấy, chất dẻo, sơn..., phát triển mạnh cho nên việc sản xuất bột nhẹ
cũng đòi hỏi đáp ứng đủ nhu cầu.
Tại tỉnh Hà Nam có một số mỏ đá vôi chính như: Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn, Mỏ
đá vôi hóa chất Kiện Khê, Mỏ đá vôi xi măng Thanh Tân, Mỏ đá vôi xi măng Đồng Ao, Mỏ
đá vôi xi măng Hồng Sơn, Mỏ đá vôi xi măng Bút Phong rất tiềm năng cho việc sản xuất
bột nhẹ. Hiện nay trên địa bàn tỉnh cũng có nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ đang sản xuất
BN. Năm 2010, ngành sản xuất BN tại Hà Nam đã tăng trưởng 35% và có chiều hướng tăng
cao hơn nữa.
Việc lựa cho ̣n đ ề tài: " Nghiên cứu giải pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và
giảm thiểu tác động môi trường tại các doanh nghiệp sản xuất bột nhẹ trên địa bàn thành
3
phố Phủ Lý, Hà Nam" sẽ góp phần đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp để sử dụng
hiệu quả năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong lĩnh vực sản xuất BN tại TP
Phủ Lý, Hà Nam.
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
-
Tổng quan sản xuất bột nhẹ trên thế giới và Việt Nam.
-
Hiện trạng sản xuất, tình hình sử dụng năng lượng và hiện trạng ô nhiễm môi trường
của ngành sản xuất bột nhẹ
-
Nhu cầu và chi phí năng lượng trong ngành sản xuất BN.
-
Đề xuất giải pháp sử dụng tiết kiệm nguyên liệu và giảm thiểu tác động môi trường
tại phạm vi nghiên cứu.
4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN THẾ GIỚI
VÀ TRONG NƢỚC
1.1. Vai trò và ứng dụng của bột nhẹ
Bột nhẹ (CaCO3 kết tủa) là một chất phụ liệu quan trọng cho nhiều ngành công
nghiệp khác nhau được sử dụng ở dạng tinh khiết và dạng kém tinh khiết tùy theo nhu cầu
và mục đích sử dụng cụ thể. BN là một tên gọi thông thường trên thị trường của hợp chất
carbonat caxi (CaCO3).
Trên thị trường BN được tiêu thụ dưới dạng bột ở nhiều kích cỡ khác nhau. Được
sử dụng rộng rãi trong các ngành như: sơn, nhựa, bột trát tường, dược phẩm, mỹ phẩm,
thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, cao su, giấy….
Ngoài ra trên thị trường còn có sản phẩm cùng loại giống như BN cũng là bột canxi
carbonat (CaCO3) nhưng người ta gọi là bột nặng (bột đá nghiền CaCO3), nguyên nhân
dẫn đến sự khác nhau là do chúng được sản xuất theo phương pháp khác nhau, từ đó tính
chất của chúng cũng khác xa nhau và lĩnh vực ứng dụng cũng khác nhau.
1.2. Tình hình sản xuất bột nhẹ trên thế giới[9]
Trên thế giới có Mỹ, Canada, Châu Âu, Châu Á là những nơi sản xuất và tiêu thụ BN
lớn nhất.
Chất độn khoáng trong sản phẩm giấy gồm canxi cacbonat nghiền mịn, bột nhẹ, cao
lanh và titan dioxyt. Canxi cacbonat tự nhiên chất lượng cao không dễ kiếm ở Bắc Mỹ. Do
đó sản lượng sản xuất BN tăng lên rất mạnh trên thị trường chất độn của ngành giấy ở Bắc
Mỹ. Một lý do khác cũng làm tăng nhu cầu bột nhẹ trong công nghiệp sản xuất bột giấy là
việc sử dụng giấy tái sinh. Sợi giấy tái sinh ngắn hơn và mềm hơn nên độ trắng kém hơn sợi
ban đầu, vì vậy đòi hỏi một lượng lớn hơn các chất độn có độ trắng cao để nâng độ trắng
của giấy lên.
Mức độ độn của các khoáng trong bột giấy có thể lên đến 50%. Công thức độn của Bắc
Mỹ là 80% cao lanh, 20% CaCO3. Hiện nay đang chuyển dần sang công thức là 40% cao
lanh và 60% BN.
Ngoài nhu cầu BN trong sản xuất giấy còn có nhu cầu BN trong sản xuất cao su, chất
dẻo, sơn, dược phẩm v.v...
5
Tổng sản lượng BN ở Bắc Mỹ là 600.000 tấn/năm. Các công ty sản xuất BN hàng đầu ở
Bắc Mỹ là Plizer Inc và ECC international Inc. Plizer có 25 cơ sở sản xuất BN trên toàn
nước Mỹ. Các cơ sở sản xuất BN này nằm trong khu vực sản xuất giấy. BN dạng huyền phù
được vận chuyển theo đường ống sang cơ sở nghiền bột giấy. Đến cuối năm 1992 Plizer có
tổng số cơ sở sản xuất BN lên đến 32 cơ sở.
Anh quốc có 3 công ty sản xuất BN là ICI, PLC, Rhon-Poulenc và một công ty nhỏ hơn
là WR.Luscombe Ltd.
ICI sản xuất BN chủ yếu dùng làm chất độn cho công nghiệp cao su, keo gắn, keo trát.
Sản phẩm của hãng 60% cung cấp cho Châu Âu.
Nhà máy BN đầu tiên được Rhon-Poulenc khánh thành vào năm 1991. Nhà máy được
thiết kế hoàn toàn tự động và có công suất 30.000 tấn/năm. Sản phẩm BN của RhonPoulenc cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất kem đánh răng, giấy, keo gắn, keo trát,
sơn, dược phẩm và mỹ phẩm.
Công ty WR.Lurcombe Ltd. có trụ sở ở London, công ty này chỉ sản xuất BN với công
suất 1.000 tấn/năm do khai thác các sản phẩm phụ trong công nghiệp làm mềm nước.
Công ty Fax Kalk của Đan Mạch hiện được xem là công ty cung cấp BN lớn nhất Châu
Âu. Nhà máy sản xuất BN đầu tiên của Fax Falk là nhà máy Lesebo đặt tại Thuỵ Điển với
công suất 6.000 tấn/năm. Nhà máy sản xuất BN thứ hai được đặt tại Nymola (Thuỵ điển).
Sản phẩ m BN c ủa nhà máy này được ký hiệu PCC95. Sản phẩm của nó cung cấp cho tập
đoàn làm giấy Stora, đây là tập đoàn sản xuất giấy và bột giấy lớn nhất Châu Âu.
Phần Lan cũng là một nước cung cấp BN quan trọng ở Châu Âu. Tổng công suất của
tập đoàn Partek là 60.000 tấn/năm.
Ở khu vực Châu Á thì chỉ hai nước Trung Quốc và Nhật Bản đã vượt xa các khu vực
khác về tổng sản lượng bột nhẹ. Năm 1992 sản lượng BN của Trung Quốc đạt tới 550.000
tấn.Trong đó nhu cầu thị trường trong nước là 512.000 tấn.
Ở Nhật Bản người ta sản xuất 2 loại BN chính: một loại là light PCC và loại cloidal
PCC. Cũng như các khu vực khác nhu cầu BN cho ngành giấy là cao nhất, sau đó là các
ngành sơn, chất dẻo, cao su v.v...
1.3. Tình hình sản xuất bột nhẹ trong nƣớc [9]
6
Tại nước ta, 125 tụ khoáng đá vôi đã được tìm kiếm và thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ
tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ tấn. Đá vôi Việt nam phân bố tập trung ở các tỉnh phía
Bắc và cực Nam. Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có tiềm năng lớn hơn cả.
Tại Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và
sông Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương đã
được thăm dò tỉ mỉ.
Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại sơn và Tràng kênh thuộc huyện Thuỷ
Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân - Pháp Cổ, Phi
Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan.
Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, dãy núi Hoàng Thạch - Hải Dương với trữ
lượng lên tới 150 triệu tấn. Trữ lượng địa chất đá vôi của khu vực Hải Phòng là 782.240
nghìn tấn.
Ở Miền Bắc Việt Nam hiện có tới 340 mỏ và các điểm khai thác đá vôi đang hoạt động.
Quy mô, công suất khai thác khác nhau khá nhiều. Trên các mỏ đá lớn ở Miền Bắc Việt
Nam, người ta áp dụng công nghệ khai thác lớp bằng.
Từ hơn 40 năm nay, BN được sản xuất tại Việt Nam với công nghệ do chúng ta tự
thiết kế, chế tạo và lắp đặt. Tuy nhiên do mức độ cơ khí hóa thấp, các thiết bị như sấy,
nghiền còn thô sơ nên chất lượng sản phẩm chưa cao, chưa đáp ứng được nhu cầu trong
nước.
Công nghệ sản xuất BN chủ yếu theo công nghệ hấp thụ CO2. Sản phẩm BN của ta
thường có độ kiềm cao và không ổn định về chất lượng do qui trình thiết bị lạc hậu, thủ
công, không đầu tư sâu vào việc nghiên cứu công nghệ. Tuy một số cơ sở có cải tiến thiết bị
ở một số khâu nhưng việc thay đổi cục bộ, đơn lẻ cũng ít đem lại hiệu quả. Kể cả một dây
chuyền nhập công nghệ cũng như thiết bị toàn bộ của nước ngoài cũng không hoạt động
hiệu quả vì giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với giá của sản phẩm được sản xuất trên
dây truyền thủ công và sản phẩm cũng không hoàn toàn đạt tiêu chuẩn "bột nhẹ cao cấp".
Năm 2001 công ty Đất Đèn và Hóa Chất Tràng Kênh đã đưa công trình sản suất
BN chất lượng cao đi vào hoạt động, sản phẩm đạt chất lượng tốt, đặc biệt là độ mịn. Tuy
nhiên giá thành lại cao nên khó tiêu thụ sản phẩm.
7
Trong khi đó, hàng năm nước ta sản xuất hàng trăm nghìn tấn bột (CaCO3) bao
gồm cả bột nặng và bột nhẹ. Năm 2001 nhà máy Công Ty Hóa Chât Minh Đức với năng
xuất và tiêu thụ 6000 tấn BN thông dụng, sản lượng BN của Công ty Trung Đức 3000 tấn,
Công ty Đất Đèn và Hóa Chất Tràng Kênh là 1.200 tấn.
Hiện nay nhu cầu trong nước vẫn rất cao, sản xuất trong nước chưa đáp ứng đủ nên
hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu BN. Theo thống kê của tập đoàn hóa chất Việt Nam
lượng sản phẩm BN được sử dụng trong các lĩnh vực :
Ngành sơn
12%
Sản xuất nhựa
14%
Giấy
4%
Chất tẩy rửa
10%
Kem đánh răng và mỹ phẩm
Cao su
Sản xuất vỏ bình acqui
24%
31%
5%
1.4. Tổng quan cơ sở lý thuyết quy trình sản xuất bột nhẹ
1.4.1. Nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất BN là từ núi đá vôi (CaCO3) thiên nhiên.
Thành phần chủ yếu của đá là CaCO3 ngoài ra còn pha lẫn một ít tạp chất như
MgCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3 .....
Phân loại : gồm 2 loại chính là loại dùng cho công nghiệp hóa chất và loại cho công
nghiệp sản xuất ximăng, tùy thuộc vào độ cứng của đá, thành phần các chất, màu sắc mà
người sử dụng trong từng lĩnh vực cụ thể.
Yêu cầu về chất lượng: Yêu cầu nguồn nguyên liệu đá vôi sử dụng trong công nghiệp
hóa chất phải sạch, ít pha lẫn tạp chất cơ học, có hàm lượng CaO cao.
Yêu cầu về kích thước hình dạng: Căn cứ vào kiểu lò và nguyên liệu đốt lò để quyết
định kích thước và hình dạng cho đá thích hợp, như vậy mới đảm bảo lò hoạt động tốt và
tạo được sản phẩm chín đều. Hình dạng viên đá phải có diện tích tiếp xúc nhiệt lớn để CO2
thoát ra nhanh và đá chóng chín. Kích thước các viên đá phải đồng đều nhằm tránh hiện
tượng khi xếp đá tạo ra các khe hở lớn làm cho ngọn lửa cháy nhanh gây ra hiện tượng cháy
8
lưới, ngoài ra khe hở lớn còn làm cho than vụn bị dồn xuống đáy lò gây ra hiện tượng vôi ở
phần dưới lò bị quá lửa và vôi ở phần trên lò bị sống.
Do vậy trên thực tế để thuận tiện cho quá trình vận hành và thu sản phẩm, thường
dùng kích thước hạt của nguyên liệu khá lớn (60 – 200mm), tỉ lệ giữa đá vôi và nhiên liệu là
9:1, do vậy mà nhiệt độ của lò để phân hủy CaCO3 khá cao (từ 900 – 1200oC).
1.4.2. Nhiên liệu
Nhiên liệu có thể sử dụng nhiều loại khác nhau như :
-
Nhiên liệu rắn: than, củi, rơm, rạ….
-
Nhiên liệu lỏng : dầu mazut, dầu DO, dầu FO…..
-
Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí lò cao, khí lò cốc.
Ở các nước khoa học tiên tiến thì cả ba loại nhiên liệu trên đều được sử dụng, còn ở
nước ta chưa có nơi nào dùng nhiên liệu khí và lỏng, chủ yếu là than vì đây là nguồn nhiên
liệu rẻ tiền và được khai thác trong nước nhưng đó lại là nguồn tài nguyên không tái tạo, số
lượng có hạn và đang dần bị cạn kiệt.
1.4.3. Quá trình nung vôi
Việc nung đá vôi thành vôi sống đã được con người phát hiện và ứng dụng từ lâu,
nhiên liệu đầu tiên là gỗ, củi, sau này và hiện nay thường dùng nhiên liệu là than đá hoặc
than cốc.
Thực chất của quá trình nung vôi là dùng nhiệt độ cao để phân hủy Carbonat canxi
của đá vôi thành oxyt canxi theo phản ứng sau :
CaCO3 ↔ CaO + CO2
- 42.50kcal/mol
Sau khi nung, hình dạng và kích thước của vôi vẫn không đổi (giống như hình dạng
lúc nhập liệu).
Muốn phản ứng xảy ra theo chiều thuận phải giảm áp suất khí CO2 bằng cách tạo
điều kiện cho khí CO2 bay ra khỏi lò nung nhanh và tăng thêm nhiệt độ nung so với nhiệt độ
nung tính toán lý thuyết.
9
Trong thí nghiệm carbonat canxi phân hủy ở nhiệt độ 900oC. Thực ra ở 600oC nó đã
phân hủy nhưng rất yếu, đến khi nhiệt độ đạt 850oC nó mới phân hủy mạnh. Để đá vôi phân
hủy hoàn toàn chúng ta cần giữ nhiệt độ 600oC đến 960oC trong một thời gian nhất định
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Công nghiệp (2008), Hội thảo các chính sách hiệu quả năng lượng ở Việt Nam,
thành phố Hồ Chí Minh.
2. Bộ TNMT (2013), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng không khí xung
quanh, Hà Nội.
3. Bộ TNMT (2011), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp, Hà Nội.
4. Cục thống kê Hà Nam (2010), Niên giám thống kê Hà Nam, Hà Nam.
5. Cục thống kê Hà Nam (2010), Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội tháng 12 và ước tính
năm 2010 tỉnh Hà Nam, Hà Nam.
6. Công ty TNHH Đức Tài (2007), Bản cam kết bảo vệ môi trường.
7. Trần Phương Minh (2004), “Đổi mới công nghệ sản xuất sản xuất, trở ngại đối với
nhiều doanh nghiệp”, Bussiness World.
8. Nguyễn Xuân Nguyên (2004), Tiết kiệm và tái sử dụng năng lượng trong sản xuất,
NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
9. Tập đoàn hóa chất Việt Nam (2002), Thông tin kinh tế và công nghệ hóa chất, Số 5.
10. Trần Văn Phú (2001), Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục.
11. Trung tâm tiết kiệm năng lượng Thành phố Hồ Chí Minh (2004), Quản lý và tiết
kiệm năng lượng, NXB ĐHQG TP HCM, TP Hồ Chí Minh.
12. Trần Xoa (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 và 2, NXB
Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
13. />14. />15. www.hanam.gov.vn.
16. www.vncpc.org.
17. www.energyefficiencyasia.org.
Tiếng Anh
18. Eurostat (2001), Definitions and Giudelines for Measurement and Reporting of
company Environmental Protection Expense.
10
11
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
NgôThịVui
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT
BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, HÀ NAM
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
HàNội - 2014
1
ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
---------------------
Ngô Thị Vui
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HIỆU QUẢ NĂNG LƢỢNG VÀ GIẢM
THIỂU TÁC ĐỘNG MÔI TRƢỜNG TẠI CÁC DOANH NGHIỆP SẢN XUẤT
BỘT NHẸ TRÊN ĐỊA BÀN THÀNH PHỐ PHỦ LÝ, HÀ NAM
Chuyên ngành: Khoa học Môi trường
Mã số: 60440301
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Trần Văn Quy
HàNội - 2014
2
LỜI MỞ ĐẦU
Trên thế giới cũng như tại Việt Nam vấn đề năng lượng đang là vấn đề được quan
tâm. Các nguồn năng lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch, dầu mỏ, khí đốt.....) đang
dần cạn kiệt, và những nguồn năng lượng mới thay thế (năng lượng gió, năng lượng hạt
nhân, năng lượng mặt trời, ..... ) cũng chưa thể đáp ứng nhu cầu thay thế cho những nguồn
năng lượng trước đây. Vì vậy giải pháp cấp bách là vừa phải tiết kiệm nguồn năng lượng
đang dần cạn kiệt, vừa phải có nh ững giải pháp hữu hiệu để có thể duy trì các nguồn năng
lượng truyền thống.
Bột nhẹ (BN) là một chất độn có nhiều tính ưu việt, nó làm giảm độ co ngót và tạo độ
bóng cho bề mặt sản phẩm. BN được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp như công
nghiệp giấy, cao su, nhựa, xốp, thuốc đánh răng, mỹ phẩm, sơn, dược phẩm v.v... Trong
công nghiệp cao su và giấy, bột nhẹ vượt trội hơn cao lanh về độ bền và độ trắng. Trong
công nghiệp sản xuất keo gắn, bột nhẹ được sử dụng làm chất độn do có độ bám dính tốt.
Sản phẩm BN trên thế giới hiện nay đã được đa dạng hóa đến hàng trăm loại với các
phẩm cấp khác nhau để phục vụ cho các mục đích khác nhau. Công nghệ sản xuất của với
quy mô lớn trên thế giới đã rất hoàn chỉnh.
Tại Việt Nam, công nghệ sản xuất BN nhìn chung còn lạc hậu, nên chưa tiết kiệm
được năng lượng, vì vậy các cơ sở sản xuất BN cần nghiên cứu kỹ các chế độ công nghệ, cải
tiến thiết bị trong các công đoạn như: chọn nguyên liệu, tạo sữa vôi, lọc, sấy, nghiền.....để
sao cho tiết kiệm được nguồn năng lương đang sử dụng. Trong những năm tới, do các ngành
công nghiệp cao su, giấy, chất dẻo, sơn..., phát triển mạnh cho nên việc sản xuất bột nhẹ
cũng đòi hỏi đáp ứng đủ nhu cầu.
Tại tỉnh Hà Nam có một số mỏ đá vôi chính như: Mỏ đá vôi hóa chất Thanh Sơn, Mỏ
đá vôi hóa chất Kiện Khê, Mỏ đá vôi xi măng Thanh Tân, Mỏ đá vôi xi măng Đồng Ao, Mỏ
đá vôi xi măng Hồng Sơn, Mỏ đá vôi xi măng Bút Phong rất tiềm năng cho việc sản xuất
bột nhẹ. Hiện nay trên địa bàn tỉnh cũng có nhiều doanh nghiệp vừa và nhỏ đang sản xuất
BN. Năm 2010, ngành sản xuất BN tại Hà Nam đã tăng trưởng 35% và có chiều hướng tăng
cao hơn nữa.
Việc lựa cho ̣n đ ề tài: " Nghiên cứu giải pháp sử dụng hiệu quả năng lượng và
giảm thiểu tác động môi trường tại các doanh nghiệp sản xuất bột nhẹ trên địa bàn thành
3
phố Phủ Lý, Hà Nam" sẽ góp phần đánh giá hiện trạng và đề xuất giải pháp để sử dụng
hiệu quả năng lượng và giảm thiểu ô nhiễm môi trường trong lĩnh vực sản xuất BN tại TP
Phủ Lý, Hà Nam.
Nội dung nghiên cứu bao gồm:
-
Tổng quan sản xuất bột nhẹ trên thế giới và Việt Nam.
-
Hiện trạng sản xuất, tình hình sử dụng năng lượng và hiện trạng ô nhiễm môi trường
của ngành sản xuất bột nhẹ
-
Nhu cầu và chi phí năng lượng trong ngành sản xuất BN.
-
Đề xuất giải pháp sử dụng tiết kiệm nguyên liệu và giảm thiểu tác động môi trường
tại phạm vi nghiên cứu.
4
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BỘT NHẸ TRÊN THẾ GIỚI
VÀ TRONG NƢỚC
1.1. Vai trò và ứng dụng của bột nhẹ
Bột nhẹ (CaCO3 kết tủa) là một chất phụ liệu quan trọng cho nhiều ngành công
nghiệp khác nhau được sử dụng ở dạng tinh khiết và dạng kém tinh khiết tùy theo nhu cầu
và mục đích sử dụng cụ thể. BN là một tên gọi thông thường trên thị trường của hợp chất
carbonat caxi (CaCO3).
Trên thị trường BN được tiêu thụ dưới dạng bột ở nhiều kích cỡ khác nhau. Được
sử dụng rộng rãi trong các ngành như: sơn, nhựa, bột trát tường, dược phẩm, mỹ phẩm,
thực phẩm, sản xuất thức ăn chăn nuôi và nuôi trồng thủy sản, cao su, giấy….
Ngoài ra trên thị trường còn có sản phẩm cùng loại giống như BN cũng là bột canxi
carbonat (CaCO3) nhưng người ta gọi là bột nặng (bột đá nghiền CaCO3), nguyên nhân
dẫn đến sự khác nhau là do chúng được sản xuất theo phương pháp khác nhau, từ đó tính
chất của chúng cũng khác xa nhau và lĩnh vực ứng dụng cũng khác nhau.
1.2. Tình hình sản xuất bột nhẹ trên thế giới[9]
Trên thế giới có Mỹ, Canada, Châu Âu, Châu Á là những nơi sản xuất và tiêu thụ BN
lớn nhất.
Chất độn khoáng trong sản phẩm giấy gồm canxi cacbonat nghiền mịn, bột nhẹ, cao
lanh và titan dioxyt. Canxi cacbonat tự nhiên chất lượng cao không dễ kiếm ở Bắc Mỹ. Do
đó sản lượng sản xuất BN tăng lên rất mạnh trên thị trường chất độn của ngành giấy ở Bắc
Mỹ. Một lý do khác cũng làm tăng nhu cầu bột nhẹ trong công nghiệp sản xuất bột giấy là
việc sử dụng giấy tái sinh. Sợi giấy tái sinh ngắn hơn và mềm hơn nên độ trắng kém hơn sợi
ban đầu, vì vậy đòi hỏi một lượng lớn hơn các chất độn có độ trắng cao để nâng độ trắng
của giấy lên.
Mức độ độn của các khoáng trong bột giấy có thể lên đến 50%. Công thức độn của Bắc
Mỹ là 80% cao lanh, 20% CaCO3. Hiện nay đang chuyển dần sang công thức là 40% cao
lanh và 60% BN.
Ngoài nhu cầu BN trong sản xuất giấy còn có nhu cầu BN trong sản xuất cao su, chất
dẻo, sơn, dược phẩm v.v...
5
Tổng sản lượng BN ở Bắc Mỹ là 600.000 tấn/năm. Các công ty sản xuất BN hàng đầu ở
Bắc Mỹ là Plizer Inc và ECC international Inc. Plizer có 25 cơ sở sản xuất BN trên toàn
nước Mỹ. Các cơ sở sản xuất BN này nằm trong khu vực sản xuất giấy. BN dạng huyền phù
được vận chuyển theo đường ống sang cơ sở nghiền bột giấy. Đến cuối năm 1992 Plizer có
tổng số cơ sở sản xuất BN lên đến 32 cơ sở.
Anh quốc có 3 công ty sản xuất BN là ICI, PLC, Rhon-Poulenc và một công ty nhỏ hơn
là WR.Luscombe Ltd.
ICI sản xuất BN chủ yếu dùng làm chất độn cho công nghiệp cao su, keo gắn, keo trát.
Sản phẩm của hãng 60% cung cấp cho Châu Âu.
Nhà máy BN đầu tiên được Rhon-Poulenc khánh thành vào năm 1991. Nhà máy được
thiết kế hoàn toàn tự động và có công suất 30.000 tấn/năm. Sản phẩm BN của RhonPoulenc cung cấp cho ngành công nghiệp sản xuất kem đánh răng, giấy, keo gắn, keo trát,
sơn, dược phẩm và mỹ phẩm.
Công ty WR.Lurcombe Ltd. có trụ sở ở London, công ty này chỉ sản xuất BN với công
suất 1.000 tấn/năm do khai thác các sản phẩm phụ trong công nghiệp làm mềm nước.
Công ty Fax Kalk của Đan Mạch hiện được xem là công ty cung cấp BN lớn nhất Châu
Âu. Nhà máy sản xuất BN đầu tiên của Fax Falk là nhà máy Lesebo đặt tại Thuỵ Điển với
công suất 6.000 tấn/năm. Nhà máy sản xuất BN thứ hai được đặt tại Nymola (Thuỵ điển).
Sản phẩ m BN c ủa nhà máy này được ký hiệu PCC95. Sản phẩm của nó cung cấp cho tập
đoàn làm giấy Stora, đây là tập đoàn sản xuất giấy và bột giấy lớn nhất Châu Âu.
Phần Lan cũng là một nước cung cấp BN quan trọng ở Châu Âu. Tổng công suất của
tập đoàn Partek là 60.000 tấn/năm.
Ở khu vực Châu Á thì chỉ hai nước Trung Quốc và Nhật Bản đã vượt xa các khu vực
khác về tổng sản lượng bột nhẹ. Năm 1992 sản lượng BN của Trung Quốc đạt tới 550.000
tấn.Trong đó nhu cầu thị trường trong nước là 512.000 tấn.
Ở Nhật Bản người ta sản xuất 2 loại BN chính: một loại là light PCC và loại cloidal
PCC. Cũng như các khu vực khác nhu cầu BN cho ngành giấy là cao nhất, sau đó là các
ngành sơn, chất dẻo, cao su v.v...
1.3. Tình hình sản xuất bột nhẹ trong nƣớc [9]
6
Tại nước ta, 125 tụ khoáng đá vôi đã được tìm kiếm và thăm dò, trữ lượng ước đạt 13 tỷ
tấn, tài nguyên dự báo khoảng 120 tỷ tấn. Đá vôi Việt nam phân bố tập trung ở các tỉnh phía
Bắc và cực Nam. Đá vôi ở Bắc Sơn và Đồng Giao phân bố rộng và có tiềm năng lớn hơn cả.
Tại Hải Dương, đá vôi được phân bố chủ yếu trong phạm vi giữa sông Bạch Đằng và
sông Kinh Thày. Những núi có quy mô lớn như núi Han, núi Áng Dâu, núi Nham Dương đã
được thăm dò tỉ mỉ.
Tại Hải Phòng, đá vôi tập trung chủ yếu ở Trại sơn và Tràng kênh thuộc huyện Thuỷ
Nguyên. Ngoài ra còn có những mỏ đá vôi phân bố rải rác ở Dương Xuân - Pháp Cổ, Phi
Liệt, Thiếm Khê, Mai Động và Nam Quan.
Đá vôi đôlômit tập trung ở dãy núi Han, dãy núi Hoàng Thạch - Hải Dương với trữ
lượng lên tới 150 triệu tấn. Trữ lượng địa chất đá vôi của khu vực Hải Phòng là 782.240
nghìn tấn.
Ở Miền Bắc Việt Nam hiện có tới 340 mỏ và các điểm khai thác đá vôi đang hoạt động.
Quy mô, công suất khai thác khác nhau khá nhiều. Trên các mỏ đá lớn ở Miền Bắc Việt
Nam, người ta áp dụng công nghệ khai thác lớp bằng.
Từ hơn 40 năm nay, BN được sản xuất tại Việt Nam với công nghệ do chúng ta tự
thiết kế, chế tạo và lắp đặt. Tuy nhiên do mức độ cơ khí hóa thấp, các thiết bị như sấy,
nghiền còn thô sơ nên chất lượng sản phẩm chưa cao, chưa đáp ứng được nhu cầu trong
nước.
Công nghệ sản xuất BN chủ yếu theo công nghệ hấp thụ CO2. Sản phẩm BN của ta
thường có độ kiềm cao và không ổn định về chất lượng do qui trình thiết bị lạc hậu, thủ
công, không đầu tư sâu vào việc nghiên cứu công nghệ. Tuy một số cơ sở có cải tiến thiết bị
ở một số khâu nhưng việc thay đổi cục bộ, đơn lẻ cũng ít đem lại hiệu quả. Kể cả một dây
chuyền nhập công nghệ cũng như thiết bị toàn bộ của nước ngoài cũng không hoạt động
hiệu quả vì giá thành sản phẩm cao hơn nhiều so với giá của sản phẩm được sản xuất trên
dây truyền thủ công và sản phẩm cũng không hoàn toàn đạt tiêu chuẩn "bột nhẹ cao cấp".
Năm 2001 công ty Đất Đèn và Hóa Chất Tràng Kênh đã đưa công trình sản suất
BN chất lượng cao đi vào hoạt động, sản phẩm đạt chất lượng tốt, đặc biệt là độ mịn. Tuy
nhiên giá thành lại cao nên khó tiêu thụ sản phẩm.
7
Trong khi đó, hàng năm nước ta sản xuất hàng trăm nghìn tấn bột (CaCO3) bao
gồm cả bột nặng và bột nhẹ. Năm 2001 nhà máy Công Ty Hóa Chât Minh Đức với năng
xuất và tiêu thụ 6000 tấn BN thông dụng, sản lượng BN của Công ty Trung Đức 3000 tấn,
Công ty Đất Đèn và Hóa Chất Tràng Kênh là 1.200 tấn.
Hiện nay nhu cầu trong nước vẫn rất cao, sản xuất trong nước chưa đáp ứng đủ nên
hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu BN. Theo thống kê của tập đoàn hóa chất Việt Nam
lượng sản phẩm BN được sử dụng trong các lĩnh vực :
Ngành sơn
12%
Sản xuất nhựa
14%
Giấy
4%
Chất tẩy rửa
10%
Kem đánh răng và mỹ phẩm
Cao su
Sản xuất vỏ bình acqui
24%
31%
5%
1.4. Tổng quan cơ sở lý thuyết quy trình sản xuất bột nhẹ
1.4.1. Nguyên liệu
Nguồn nguyên liệu chính trong sản xuất BN là từ núi đá vôi (CaCO3) thiên nhiên.
Thành phần chủ yếu của đá là CaCO3 ngoài ra còn pha lẫn một ít tạp chất như
MgCO3, SiO2, Al2O3, Fe2O3 .....
Phân loại : gồm 2 loại chính là loại dùng cho công nghiệp hóa chất và loại cho công
nghiệp sản xuất ximăng, tùy thuộc vào độ cứng của đá, thành phần các chất, màu sắc mà
người sử dụng trong từng lĩnh vực cụ thể.
Yêu cầu về chất lượng: Yêu cầu nguồn nguyên liệu đá vôi sử dụng trong công nghiệp
hóa chất phải sạch, ít pha lẫn tạp chất cơ học, có hàm lượng CaO cao.
Yêu cầu về kích thước hình dạng: Căn cứ vào kiểu lò và nguyên liệu đốt lò để quyết
định kích thước và hình dạng cho đá thích hợp, như vậy mới đảm bảo lò hoạt động tốt và
tạo được sản phẩm chín đều. Hình dạng viên đá phải có diện tích tiếp xúc nhiệt lớn để CO2
thoát ra nhanh và đá chóng chín. Kích thước các viên đá phải đồng đều nhằm tránh hiện
tượng khi xếp đá tạo ra các khe hở lớn làm cho ngọn lửa cháy nhanh gây ra hiện tượng cháy
8
lưới, ngoài ra khe hở lớn còn làm cho than vụn bị dồn xuống đáy lò gây ra hiện tượng vôi ở
phần dưới lò bị quá lửa và vôi ở phần trên lò bị sống.
Do vậy trên thực tế để thuận tiện cho quá trình vận hành và thu sản phẩm, thường
dùng kích thước hạt của nguyên liệu khá lớn (60 – 200mm), tỉ lệ giữa đá vôi và nhiên liệu là
9:1, do vậy mà nhiệt độ của lò để phân hủy CaCO3 khá cao (từ 900 – 1200oC).
1.4.2. Nhiên liệu
Nhiên liệu có thể sử dụng nhiều loại khác nhau như :
-
Nhiên liệu rắn: than, củi, rơm, rạ….
-
Nhiên liệu lỏng : dầu mazut, dầu DO, dầu FO…..
-
Nhiên liệu khí: khí thiên nhiên, khí lò cao, khí lò cốc.
Ở các nước khoa học tiên tiến thì cả ba loại nhiên liệu trên đều được sử dụng, còn ở
nước ta chưa có nơi nào dùng nhiên liệu khí và lỏng, chủ yếu là than vì đây là nguồn nhiên
liệu rẻ tiền và được khai thác trong nước nhưng đó lại là nguồn tài nguyên không tái tạo, số
lượng có hạn và đang dần bị cạn kiệt.
1.4.3. Quá trình nung vôi
Việc nung đá vôi thành vôi sống đã được con người phát hiện và ứng dụng từ lâu,
nhiên liệu đầu tiên là gỗ, củi, sau này và hiện nay thường dùng nhiên liệu là than đá hoặc
than cốc.
Thực chất của quá trình nung vôi là dùng nhiệt độ cao để phân hủy Carbonat canxi
của đá vôi thành oxyt canxi theo phản ứng sau :
CaCO3 ↔ CaO + CO2
- 42.50kcal/mol
Sau khi nung, hình dạng và kích thước của vôi vẫn không đổi (giống như hình dạng
lúc nhập liệu).
Muốn phản ứng xảy ra theo chiều thuận phải giảm áp suất khí CO2 bằng cách tạo
điều kiện cho khí CO2 bay ra khỏi lò nung nhanh và tăng thêm nhiệt độ nung so với nhiệt độ
nung tính toán lý thuyết.
9
Trong thí nghiệm carbonat canxi phân hủy ở nhiệt độ 900oC. Thực ra ở 600oC nó đã
phân hủy nhưng rất yếu, đến khi nhiệt độ đạt 850oC nó mới phân hủy mạnh. Để đá vôi phân
hủy hoàn toàn chúng ta cần giữ nhiệt độ 600oC đến 960oC trong một thời gian nhất định
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Bộ Công nghiệp (2008), Hội thảo các chính sách hiệu quả năng lượng ở Việt Nam,
thành phố Hồ Chí Minh.
2. Bộ TNMT (2013), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng không khí xung
quanh, Hà Nội.
3. Bộ TNMT (2011), Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp, Hà Nội.
4. Cục thống kê Hà Nam (2010), Niên giám thống kê Hà Nam, Hà Nam.
5. Cục thống kê Hà Nam (2010), Báo cáo tình hình kinh tế - xã hội tháng 12 và ước tính
năm 2010 tỉnh Hà Nam, Hà Nam.
6. Công ty TNHH Đức Tài (2007), Bản cam kết bảo vệ môi trường.
7. Trần Phương Minh (2004), “Đổi mới công nghệ sản xuất sản xuất, trở ngại đối với
nhiều doanh nghiệp”, Bussiness World.
8. Nguyễn Xuân Nguyên (2004), Tiết kiệm và tái sử dụng năng lượng trong sản xuất,
NXB Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
9. Tập đoàn hóa chất Việt Nam (2002), Thông tin kinh tế và công nghệ hóa chất, Số 5.
10. Trần Văn Phú (2001), Tính toán và thiết kế hệ thống sấy, NXB giáo dục.
11. Trung tâm tiết kiệm năng lượng Thành phố Hồ Chí Minh (2004), Quản lý và tiết
kiệm năng lượng, NXB ĐHQG TP HCM, TP Hồ Chí Minh.
12. Trần Xoa (2006), Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 và 2, NXB
Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.
13. />14. />15. www.hanam.gov.vn.
16. www.vncpc.org.
17. www.energyefficiencyasia.org.
Tiếng Anh
18. Eurostat (2001), Definitions and Giudelines for Measurement and Reporting of
company Environmental Protection Expense.
10
11
