Nghiên cứu chế tạo chất kết dính từ trường thạch ứng dụng xử lý tro xỉ nhiệt điện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐỖ THỊ HẠT

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT KẾT DÍNH
BẰNG TRƢỜNG THẠCH
ỨNG DỤNG XỬ LÝ TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Hà Nội - 2019


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

ĐỖ THỊ HẠT

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO CHẤT KẾT DÍNH
BẰNG TRƢỜNG THẠCH
ỨNG DỤNG XỬ LÝ TRO XỈ NHIỆT ĐIỆN
Chuyên ngành: Hóa mơi trường
Mã số: 8440112.05

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Cán bộ hƣớng dẫn : TS Phƣơng Thảo

Hà Nội - 2019

LỜI CẢM ƠN
Với lịng biết ơn sâu sắc, tơi xin
hướng

m ơn ến TS Phương Th o

n t o mọi i u i n tốt nh t và t n t nh h

ho ng thời gian nghiên
Tôi xin chân thành
y truy n

góp phần ho

tiếp

o ho tơi trong suốt

u và hồn thành lu n văn.
m ơn tồn th

thầy ơ trong Khoa Hóa họ

Trường Đ i họ Khoa họ T nhiên Đ i họ Quố gia Hà Nội
gi ng

tr

t ho tôi nh ng iến th

qu

n thân tơi hồn thành lu n văn này ư

nhi t t nh

u trong suốt thời gian qua
tốt hơn

Tôi xin gửi ời m ơn tới
thầy ô
anh hị và
n trong Ph ng
th nghi m Hóa Mơi trường Khoa Hóa họ Trường Đ i họ Khoa họ T nhiên
giúp ỡ tôi hồn thành lu n văn này.
Tơi xin hân thành

m ơn

Học viên

Đỗ Thị H t


MỤC LỤC
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................. 2
1.1.

Geopolyme ..................................................................................................... 2

1.1.1.

Khái niệm và lịch sử phát triển công nghệ geopolyme ........................ 2

1.1.2.

Các cơ chế điều chế geopolyme ............................................................. 2

1.1.3.

Các nghiên cứu về geopolyme hiện nay ............................................... 5

1.2.

Tro, xỉ nhiệt điện........................................................................................... 9

1.2.1.

Khái niệm ............................................................................................... 9

1.2.2.

Ứng dụng của tro bay, xỉ nhiệt điện ................................................... 12

1.2.3.

Hiện trạng phát thải tro, xỉ nhiệt điện ................................................ 15

1.2.4.

Tình hình xử lý tro xỉ........................................................................... 16

1.3.

Trƣờng thạch .............................................................................................. 21

1.3.1.

Khái niệm và thành phần trƣờng thạch ............................................. 21

1.3.2.

Nguồn gốc hình thành trƣờng thạch .................................................. 22

1.3.3.

Trữ lƣợng và phân bố trƣờng thạch ở Việt Nam ............................... 23

1.3.4.

Ứng dụng của trƣờng thạch ................................................................ 25

CHƢƠNG 2: THỰC NGHIỆM .......................................................................... 27
2.1.

Mục tiêu và nội dung nghiên cứu .............................................................. 27

2.1.1.

Mục tiêu ................................................................................................ 27

2.1.2.

Nội dung nghiên cứu ........................................................................... 27

2.2.

Hóa chất và dụng cụ ................................................................................... 27

2.2.1.

Hóa chất ............................................................................................... 27

2.2.2.

Dụng cụ ................................................................................................ 28

2.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu........................................................................... 29


2.3.1.

Xác định tính chất của nguyên vật liệu .............................................. 29

2.3.2.

Nghiên cứu q trình hịa tan nhơm, silic từ trƣờng thạch bằng

NaOH ………………………………………………………………………32
2.3.3.

Nghiên cứu ảnh hƣởng của chất kiềm hoạt hóa đến khả năng đóng

rắn

………………………………………………………………………..35

2.3.4.

Tính tốn xử lý kết quả ........................................................................ 38

CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................ 40
3.1.

Đặc trƣng, tính chất của nguyên vật liệu .................................................. 40

3.1.1.

Đặc trƣng, tính chất của tro bay và xỉ nhiệt điện ............................... 40

3.1.2.

Đặc điểm trƣờng thạch ........................................................................ 41

3.2.

Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ NaOH đến khả năng hịa

tan nhơm và silic từ trƣờng thạch ........................................................................ 44
3.3. Kết quả nghiên cứu ảnh hƣởng của chất hoạt hóa và hàm lƣợng của nó
đến khả năng đóng rắn ......................................................................................... 46
3.3.1. Phƣơng pháp kiềm NaOH ...................................................................... 46
3.3.2. Phƣơng pháp xút vôi ............................................................................... 48
3.3.3. Phƣơng pháp kiềm vôi ............................................................................ 49
3.3.4. Phƣơng pháp xút- thủy tinh lỏng ........................................................... 52
3.4. Đánh giá thông số chất lƣợng của vật liệu................................................... 54
3.4.1. Một số ảnh chụp SEM của mẫu vật liệu ................................................ 54
3.4.2. Độ hút nƣớc và độ chịu nén sau ngâm ................................................. 55
3.4.3. Độ kiềm dƣ .............................................................................................. 59
3.4.4. Giá trị pH các mẫu ngâm ........................................................................ 61
KẾT LUẬN ............................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 66


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Các tính chất của tro, xỉ nhiệt điện Cao Ngạn và tro bay Phả Lại [7] . 12
Bảng 1.2. Tổng hợp trữ lƣợng trƣờng thạch theo 6 vùng kinh tế trong cả nƣớc . 24
Bảng 2.1.Hóa chất sử dụng trong thực nghiệm ..................................................... 27
Bảng 2.2. Số liệu dựng đƣờng chuẩn phân tích nhơm .......................................... 34
Bảng 2.3. Số liệu dựng đƣờng chuẩn phân tích silic ............................................. 34
Bảng 2.4. Thành phần phối liệu của vật liệu tro- xỉ- trƣờng thạch- NaOH ......... 35
Bảng 2.5. Thành phần phối liệu của vật liệu tro- xỉ- trƣờng thạch- vôi ............... 36
Bảng 2.6. Thành phần phối liệu của vật liệu tro- xỉ- trƣờng thạch- vôi- NaOH .. 37
Bảng 2.7. Thành phần phối liệu của vật liệu tro- xỉ- trƣờng thạch- thủy tinh
lỏng- NaOH .............................................................................................................. 37
Bảng 3.1. Thành phần hóa học chính của tro bay, tro xỉ Phả Lại 2 ..................... 40
Bảng 3.2. Thành phần hóa học theo khối lƣợng của trƣờng thạch ...................... 42

Bảng 3.3. Kết quả phân tích nhơm, silic ở các nồng độ kiềm ................................ 44
Bảng 3.4. Kết quả độ chịu lực mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ, trƣờng thạch, xút .... 46
Bảng 3.5. Kết quả độ chịu lực mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ, trƣờng thạch, .......... 48
Bảng 3.6. Kết quả độ chịu lực mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ, trƣờng thạch, vôi .... 49
Bảng 3.7. Kết quả độ chịu lực mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ, trƣờng thạch, hỗn
hợp xút- thủy tinh lỏng ............................................................................................ 52
Bảng 3.8. Kết quả đo độ hút nƣớc và độ chịu nén sau ngâm 24h ......................... 55
Bảng 3.9. Kết quả đo độ kiềm dƣ (mM) trong 8 ngày ............................................ 59
Bảng 3.10. Kết quả đo pH trong 8 ngày .................................................................. 61


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Cơ chế polyme hóa trực tiếp...................................................................... 3
Hình 1.2. Cơ chế polyme hóa gián tiếp ..................................................................... 3
Hình 1.3. Tứ diện SiO4 và AlO4 ................................................................................. 4
Hình 1.4. Ảnh SEM tro bay ..................................................................................... 10
Hình 1.5. Lƣợng phát thải tro bay tại một số quốc gia .......................................... 19
Hình 1.6. Phần trăm tro bay đƣợc sử dụng tại một số quốc gia [30] .................... 20
Hình 1.7. Sơ đồ pha khống của các khống vật trƣờng thạch ............................ 22
Hình 2.1. Máy nén và khn đúc để đóng rắn vật liệu .......................................... 29
Hình 2.2. Nguyên lý phát huỳnh quang tia X [11] ................................................. 32
Hình 2.3. Đồ thị sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ nhơm ............ 34
Hình 2.4. Đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của độ hấp thụ quang vào nồng độ silic 35
Hình 3.1. Giản đồ XRD mẫu tro bay Phả Lại......................................................... 41
Hình 3.2. Giản đồ XRD mẫu tro xỉ Phả Lại ........................................................... 41
Hình 3.3. Kết quả phân tích thành phần khống XRD của trƣờng thạch trƣớc khi
hoạt hóa bằng NaOH ............................................................................................... 43
Hình 3.4. Kết quả phân tích thành phần khống XRD của trƣờng thạch sau khi
hoạt hóa bằng NaOH 7,5M...................................................................................... 43
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ Al3+ (ppm) vào tỉ lệ rắn/lỏng

khác nhau và nồng độ dung dịch NaOH tăng dần từ 2M, 5M và 7,5M sau 7 ngày
................................................................................................................................... 44
Hình 3.6. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của nồng độ Si4+ (mg/L) vào tỉ lệ
rắn/lỏng khác nhau và nồng độ dung dịch NaOH tăng dần từ 2M, 5M và 7,5M
sau 7 ngày ................................................................................................................. 45
Hình 3.7. Phổ IR của trƣờng thạch trƣớc hoạt hóa và sau khi hoạt hóa 3, 7, 14,
21, 28 và 35 ngày ...................................................................................................... 45
Hình 3.8. Đồ thị biểu diễn cƣờng độ nén của mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ, trƣờng
thạch, xút .................................................................................................................. 47
Hình 3.9. Mẫu vật liệu đóng rắn bằng NaOH 5M ................................................. 47


Hình 3.10. Mẫu vật liệu đóng rắn bằng NaOH 7,5M ............................................ 47
Hình 3.11. Đồ thị biểu diễn cƣờng độ nén của mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ,
trƣờng thạch và hỗn hợp xút- vơi ............................................................................ 48
Hình 3.12. Mẫu vật liệu đóng rắn bằng xút- vơi .................................................... 49
Hình 3.13. Mẫu vật liệu đóng rắn bằng vơi (V10) .................................................. 50
Hình 3.14. Đồ thị biểu diễn cƣờng độ nén của mẫu đóng rắn từ tro bay, xỉ,
trƣờng thạch và vơi .................................................................................................. 51
Hình 3.15. Đồ thị biểu diễn cƣờng độ nén của mẫu đóng rắn bằng tro bay, xỉ,
trƣờng thạch và hỗn hợp xút- thủy tinh lỏng ......................................................... 53
Hình 3.16. Một số ảnh chụp SEM của mẫu vật liệu .............................................. 54
Hình 3.17. Đồ thị thể hiện độ hút nƣớc của mẫu vôi trong 24h ............................ 56
Hình 3.18. Đồ thị thể hiện độ hút nƣớc của mẫu xút- thủy tinh lỏng trong 24h . 57
Hình 3.19. Đồ thị thể hiện độ hút nƣớc của mẫu xút- vơi trong 24h .................... 57
Hình 3.20. Đồ thị thể hiện sự thay đổi cƣờng độ nén của mẫu vôi trƣớc ngâm và
sau ngâm 24h ........................................................................................................... 57
Hình 3.21. Đồ thị thể hiện sự thay đổi cƣờng độ nén của mẫu xút- thủy tinh lỏng
trƣớc ngâm và sau ngâm 24h .................................................................................. 58
Hình 3.22. Đồ thị thể hiện sự thay đổi cƣờng độ nén của mẫu xút vôi trƣớc và

sau ngâm 24h ........................................................................................................... 58
Hình 3.23. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ kiềm dƣ của mẫu vôi sau 8 ngày
đo ............................................................................................................................... 60
Hình 3.24. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ kiềm dƣ của mẫu xút- thủy tinh
lỏng sau 8 ngày đo .................................................................................................... 60
Hình 3.25. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi của độ kiềm dƣ của mẫu xút- vơi ........... 60
Hình 3.26. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của mẫu vơi sau 8 ngày .................... 62
Hình 3.27. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH của mẫu xút- vơi sau 8 ngày đo ....... 62
Hình 3.28. Đồ thị biểu diễn sự thay đổi pH mẫu xút- thủy tinh lỏng sau 8 ngày đo
................................................................................................................................... 62


MỞ ĐẦU
Theo thống ê ủa Tổng ụ Năng ư ng (Bộ Công thương)
2019

ến ầu năm

nhà m y nhi t i n than ang ho t ộng th i ra ư ng tro x th i ra

ho ng 14 4 tri u t n/năm D

iến

ến năm 2022 sẽ ó ho ng 43 nhà m y nhi t

i n h y than với ư ng tro x th i ra ho ng 29 tri u t n/năm Lư ng tro x ngày
àng tăng

gây o ng i v vi

hông ủ

hi n nay ư ng tro x mới tiêu thụ ư
sử ụng àm v t i u hơng nung n n
ó ở

i h a tro x và ô nhiễm môi trường v
ho ng a ến ốn tri u t n/năm hủ yếu

p thủy i n

nướ ph t tri n phần ớn tro x nhi t i n

ường giao thông
ư

nghiên

Trong hi

u t i sử ụng

làm bê-tông và phụ gia xi-măng…
Lư ng tiêu thụ tro x
công ngh
ư ph

ốt

ủa

nhà m y nhi t i n ở Vi t Nam

i ư ng than ư trong tro x

n ao; qu tr nh xử

t p hi ph ớn Tùy theo o i than và ông ngh

n từ 7 ến 27% và ắt uộ ph i t h họn ọ

ốt ó th

n t à o
ư ng than

ư ng than ư

o i ỏ than ư xuống ưới 5%

mới ó th sử ụng tro x àm v t i u ng ụng trong s n xu t xi-măng v t i u xây
hông nung san p ơng tr nh Ngồi ra

àm

thêm một ư ng ớn xi-măng àm h t ết
nghiên
xây

u sử ụng tro x

ư

v t i u từ tro x ph i sử ụng

nh hiến hi ph s n xu t tăng Đ

ó

t h họn ọ than ư àm ê-tông ầm ăn

ng nhà m y thủy i n nhưng o nhu ầu xây

ph tăng o ph i sử ụng xi-măng àm h t ết

ng thủy i n gi m ần và hi

nh hiến hó mở rộng ng ụng

Xu t phát từ nh ng i u trên, lu n văn này ư c th c hi n với tiêu
“Nghiên cứu chế tạo chất kết dính từ trƣờng thạch ứng dụng xử lý tro xỉ nhiệt
điện”. Nghiên c u trong lu n văn này

sử dụng công ngh mới, phù h p xử lý tro

x của các nhà máy nhi t i n hi n nay

ó à sử dụng ch t kết

nh vô ơ

t o tro

x thành khối rắn, gọi là bê tông geopolyme. Công ngh này không sử dụng xi
măng

hông o i bỏ than ư ưới 5%, mà ch sử dụng trường th ch làm ch t kết

nh trong qu tr nh óng rắn tro x do trường th ch là khống aluminosilicat có kh
năng t o geopolyme hi ư c ho t hóa ki m. Vi c sử dụng ch t kết

nh vô ơ từ

trường th ch kỳ vọng mở ra hướng mới trong công ngh xử lý tro x nhi t i n.

1


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Geopolyme

1.1.1. Khái niệm và lịch sử phát triển cơng nghệ geopolyme
Geopolyme hay cịn gọi là polyme vơ cơ à s n ph m ủa s liên kết các
ch t vô ơ

i với nhau bằng từ l c gi a các phần tử t h i n trái d u Đây à s

liên kết ở m

ộ phân tử, cho nên polyme t o thành ó ộ b n r t cao v chịu l c

ũng như v thời gian. Trong t nhiên, các d ng huy n phù s t và eo si i thường
à

phần tử mang i n tích; ở một i u ki n phù h p nh t ịnh, chúng sẽ h nh

thành

polyme và ùng với các h t

thành

tầng

t, cát, sỏi

nguồn gốc polyme hóa từ

ưới l c ép t nhiên chúng t o

eo vô ơ và

t

Qu tr nh này

có th th c hi n nhân t o bằng cách dùng ho t ch t polyme trộn vào

qu tr nh polyme ho

Khi ư c nén l i với nhau chúng sẽ t o thành

t

t o ra

ng

ng

trong i u ki n hô; ây h nh à ê tông polyme.
1.1.2. Các cơ chế điều chế geopolyme
1.1.2.1. Cơ chế polyme hóa trực tiếp
GS Plattfort của Đ i học Bruxelles (B )
ho ng s t ao anh tên à kaolinit, gồm ó 2 : 1

h ng minh rằng h t tinh
si i và một lá nhơm. C hai lá

u ó i n tích âm. Bằng cách dùng xút NaOH hoặ tương ương người ta huỷ ơ
c u của lá nhôm, biến i n tích âm của nó thành i n t h ương Tinh th kaolinit
cịn l i ó 2 ầu âm ương ối nghị h nhau như một h t nam châm c c nhỏ. Chúng
ộng kết nối l i với nhau

t

ầu âm (-) với ầu ương (+) t o ra một phân tử s i

ài vô t n, lớn bằng 10 000 lần phân tử àm nên kaolinit, gọi à một polyme vô ơ
Đây à i u mà ngành ho học cổ i n hưa h m ph ra V ch t ư ng,
s ho
th

ùng

t o ra ộ c ng hông thua g

t và xi măng C i

t t p t i chỗ vừa ch a cát bùn, vừa

polyme vô ơ

àm ê tông polyme

s phát minh d a trên một khoa họ

ts t

ùng

i của qu tr nh à ó
t này và h t ho t hóa

thay thế ho ê tông xi măng Port an
ơ

n mới, t

Do

à ê tông t o thành o ết nối

bằng i n tích ch không ph i bằng qu tr nh ết tinh nên nó ư c cơng nh n à
một cơng ngh mới trong xây d ng, giao thông, y tế, công nghi p.

2


Hình 1.1. Cơ chế polyme hóa trực tiếp
Trong th p niên 50 của thế kỷ 20

nhà hoa họ

lặp l i s kết c ng

của vôi tôi với

t sét. Họ nh n th y rằng ưới kính hi n vi i n tử

nhờ ên trong

t sét hi n ra nh ng s i c c m nh

an

thế kỷ 21, chúng ta mới nh n ra ó à nh ng s i polyme
10000 lần phân tử

t s t hóa

n nhau. V sau vào ầu
t sét - vôi -

t s t ài ộ

t sét. S hóa c ng à một s polyme hóa vô ơ ở nhi t ộ

thường.
Đ t h t mịn và v t li u h t mịn như
âm trên tồn h t

ó à

(các cation kim lo i) th
polyme Cùng ú

t sét trở xuống, các h t này h

anion thiên nhiên Nếu ưa vào ó

ó i n tích

i n t h ương

ation này sẽ nối với các anion t o thành

ó nó t o ra s kết dính bằng cách thu n p thêm

huỗi
ation h

vào Chuỗi anion - ation - anion… à một chuỗi polyme vơ ơ

Hình 1.2. Cơ chế polyme hóa gián tiếp
Như v y s polyme hóa của
xi măng Port an

à: polyme hóa

t sét t o ê tơng ngư c l i với s kết tinh của
y nướ

vào àm nước kết tinh bên trong. Sở ĩ ó s

3

i ra ngồi

n s kết tinh hóa hút nướ

y nướ ra ngoài như v y à o gi a


h t s t và h t vơi ó hai màng mỏng nướ
m t i h t

ày 0 2 m Khi màng mỏng nướ này ị

t s t và h t vôi vốn à từ t nh âm ( t s t) và từ t nh ương (vơi) ết

dính l i với nhau, t o thành polyme. Muốn

y nướ

i hỏi các h t trên cần có l c

nén hoặ phơi hơ hay s y khơ.
1.1.2.2. Cơ chế theo sự hình thành bê tơng geopolyme
Theo Davidovits, có tên gọi geopolyme (bê tơng polyme) à v

húng ó s

chuy n biến thù h nh po yme hóa và óng rắn ở nhi t ộ th p nhưng ồng thời
ũng à h p ch t vô ơ
lo i geopolyme

h

ng và ổn ịnh ở nhi t ộ ao và hơng ị cháy. Có nhi u

nhau nhưng o i có kh năng ng dụng nhi u nh t trong xây

d ng à a uminosi i at[30].
H nguyên li u
à

chế t o v t li u geopolyme bao gồm hai thành phần h nh

nguyên i u an ầu và h t ho t hóa ki m. Nguyên li u alumino silicat

nhằm cung c p nguồn Si và A ho qu tr nh geopolyme hóa x y ra (thường ùng à
tro bay, meta caolanh, muội si i …) Ch t ho t hóa ki m ư c sử dụng phổ biến
nh t à

ung ị h NaOH KOH và thủy tinh lỏng - natri silicat (Na2SiO3) nhằm

t o môi trường ki m và tham gia vào
C u trúc của geopolyme ơ

ph n ng geopolyme hóa.
n ư c t o thành từ ưới c u trúc của nh ng

alumino - silico hay còn gọi à po y - sialate (silic - oxy - nhôm). Khung sialate bao
gồm nh ng t di n SiO4 và A O4 ư c nối xen kẽ với nhau bằng các nguyên tố oxi.
Nh ng ion ương (Na+, K+, Li+ Ca2+, Ba2+, NH4+, H3O+) ph i hi n di n trong các
hốc của hung

cân bằng i n tích của Al3+ [39] và h nh thành monome mới.

Hình 1.3. Tứ diện SiO4 và AlO4

4


Cơ hế ph n ng ư c minh họa ở nh ng ph n ng sau:

Theo D. Hardjito [21] qu tr nh ph n ng hóa họ t o thành geopolyme ó

th

ư

phân ra thành


ướ

h nh sau:

Hịa tan các phân tử Si và A trong nguyên i u nhờ vào

ion

hidroxit trong dung dịch.


Định hướng l i các ion trong dung dịch t o thành



Đóng rắn các monome thơng qua các ph n ng trùng ngưng polyme

t o thành

monome.

u trúc polyme vô ơ

1.1.3. Các nghiên cứu về geopolyme hiện nay
Hi n t i
vào
pane

ó r t nhi u bằng sáng chế, nghiên c u và ng dụng geopolyme

ngành ông ngh v t li u hi n
h i n, s n xu t

i (t m kết c u gỗ chống cháy, t m sườn và

nhân t o trang trí, t m panel bọt cách nhi t, v t li u xây

d ng thô, g ch không nung, kết c u chịu lửa, kết c u chống sốc nhi t, ng dụng àm
huôn ú nhôm

ê tơng và h t kết dính geopolyme, v t li u c n lửa và gia ố,

sửa ch a, v t li u chống cháy công ngh cao dùng trong máy bay hoặc ô tô, v t li u
nh a công ngh

ao ) ư c giới thi u và ng dụng trên toàn thế giới.

1.1.3.1. Trên thế giới
Lần ầu tiên xu t b n năm 2008
App i ation”

uốn s h “Geopolymer chemistry and

h i qu t toàn ộ kiến th c v công ngh geopolyme. Các ng

dụng của công ngh này

ư c nghiên c u và ph t tri n rộng rãi. Nghiên c u

5


t p trung vào thành phần và nồng ộ của dung dịch ki m

thú

y nhanh qu

tr nh geopolyme hóa.
Thu t ng “Geopolymer” ư c giới thi u bởi Davi ovits vào năm 1978
mơ t ch t kết dính với thành phần hóa họ tương t với zeo it nhưng ó vi
vơ ịnh h nh [21] Ơng

u trúc

xu t thu t ng “Po y (sia at)” ho c u trúc hóa học của

geopolyme d a trên siloxo – aluminat [30,44]; sialat à từ viết tắt của silico - oxo aluminat.
Van Jarsve

Van Deventer và Lu ey [43] nghiên c u v nh ng ặc tính

của geopolyme nh hưởng bởi s h a tan hơng hồn tồn ủa nh ng v t li u ph c

t p trong qu tr nh geopolyme hóa cho rằng hàm ư ng nước, thời gian và nhi t ộ
b o ưỡng nh hưởng ến ặc tính của geopolyme

ặc bi t à i u ki n b o ưỡng

và nhi t ộ gia nhi t nh hưởng ến ường ộ của v t li u. Khi gia nhi t ở 700°C
trong 24 giờ ường ộ tăng

ng

. Thời gian b o ưỡng àng ài

ường ộ của

geopolyme àng tăng
Suresh G. Patil [41], nghiên c u v các yếu tố nh hưởng ến ường ộ bê
tơng geopolyme Ơng

thử nghi m với nồng ộ NaOH khác nhau, t l ki m/tro

ay và Na2SiO3/NaOH

nh gi và so s nh t l nào

t ường ộ cao nh t và

th p nh t.
Trong nghiên c u v

ường ộ chịu n n và vùng tiếp xúc b mặt ITZ của bê

tông geopolyme [37] Muh Fa hi Nuru

in

hẳng ịnh rằng s

phát tri n

ường ộ chịu nén của bê tông geopolyme phụ thuộ vào i u ki n ưỡng hộ Đi u
ki n ưỡng hộ thích h p óng vai tr quan trọng trong vi c t o nên c u trúc của
geopolyme.
Theo Zejak [46], cho rằng ường ộ chịu nén của v a geopolyme tăng hi ó
thêm hàm ư ng

t Ông

h ra mo u e àn hồi của v a geopolyme ó tương

quan với ường ộ chịu n n mô un àn hồi và ường ộ chịu nén của v a
geopolyme tăng hi t l Na2SiO3/NaOH tăng Hàm ư ng

t ho thêm vào v a

geopolyme àm tăng ường ộ chịu nén do s thay ổi c u trú trong qu tr nh

6


geopolyme hóa và t nh h t ơ

tốt của h t

t àm ho ường ộ của v a

geopolyme tăng
Theo D. Hardjito và B. V. Rangan [21], h

số Poission của bê tông

geopolyme sử dụng tro bay từ 0,12 - 0 16 ối với ường ộ chịu nén từ 40 - 90
MPa, kết qu này tương t với bê tông xi măng truy n thống. Với báo cáo trên, ông
ũng ho rằng mô un

àn hồi tăng hi ường ộ chịu n n tăng Gi trị của mô un

àn hồi của bê tông geopolyme ũng gần úng với ê tông xi măng truy n thống.
Trong nghiên c u v
Monita Olivia [39]

ộ b n của bê tông geopolyme sử dụng tro bay của

ho th y mô un àn hồi của bê tông geopolyme vào ho ng

25,33 - 31,26 GPa, trong khi bê tông OPC có giá trị ao hơn từ 34,16 - 38,33 GPa.
Giá trị trung

nh th c nghi m của h số Poission của bê tơng geopolyme từ 0,13 -

0,17.

S kích ho t ki m của meta ao anh (MK) à một
xi măng ó ộ b n cao. Vi c sử dụng
xi măng

h

s n xu t v t li u

t s t nung như một phụ gia pozzolonic cho

ư c ch p nh n từ thời văn minh La M Meta ao anh (MK)

liên kết ơ họ

i thi n

àm gi m th m nướ và muối qua m u và ngăn ngừa ph n ng ki m

- tổng h p x y ra.
Một nhóm các tác gi

sử dụng meta cao lanh (MK) kích ho t bằng NaOH

trộn với thủy tinh lỏng, t o thành pha vô ịnh h nh và ũng à một tinh th trong
phân tích XRD. Họ ũng nh n th y rằng nồng ộ NaOH tăng

n ến s gia tăng

của v t li u vô ịnh h nh Đối với vi c phân tích c u trúc vi mơ, họ phát hi n ra
rằng v t li u c ng có cùng c u trú

Hong ing và

i n h nh ủa meta cao lanh (MK)[28].

ộng s (2005)

tổng h p một geopolyme d a trên meta

cao lanh (MK) ở kho ng 20 C và th y rằng ường ộ uốn, s
h t của geopolyme tăng ên hi nồng ộ NaOH tăng C
geopolyme à

n n và m t ộ c p
t

gi kết lu n rằng

ng vô ịnh h nh và ph n ng keo trong h thống chủ yếu x y ra ở

b mặt của vi h t nhỏ của các h t meta cao lanh (MK).
Xu và Van Deventer [43]
của các khoáng ch t h

tiến hành nghiên

u v ph n ng tương ối

nhau và ở các tỷ l khác nhau trong hỗn h p ao anh và

7

khoáng ch t. Họ nh n th y rằng vi c bổ sung ao anh à ần thiết cho s h nh thành
ge

ối với hầu hết các khoáng ch t alumino silicat. Nếu ao anh ư c sử dụng hi

hông ó

a uminosi i at th sẽ h nh thành

u trúc yếu V v y, s tương t

gi a các alumino silicat với nhau khá quan trọng.
Ngoài ra Cio i [20] cùng các cộng s nghiên c u một geopolyme ư c
tổng h p từ ao anh nung thu ư c bằng cách xúc tác ở nhi t ộ từ 500 C ến
750°C từ 2 ến 6 giờ và ông ặc ở nhi t ộ từ 25 C ến 85°C. Họ

h ng minh

rằng có th s n xu t v t li u xây d ng ch t ư ng tốt với qu tr nh này Tương t ,
trong nh ng năm gần ây một số nghiên c u (Sun 2004, Zhang 2010, Duxson
2007 Kong 2007 Duxson 2005 Rovnani 2010 Zuhua 2009)
d a trên vi c kích ho t ki m của meta ao anh (MK)

ư c th c hi n

s n xu t geopolyme xi

măng

Bên c nh ó Pa omo [14] nghiên c u tính ổn ịnh hóa học của v t li u xi
măng từ meta cao lanh (MK) khi tiếp xúc với các dung dịch ho t ộng. Họ nh n
th y rằng gi i ph p này hông nh hưởng nhi u ến s tiến tri n của c u trú vi mô
và ộ c ng của v t li u Cường ộ uốn tăng nhẹ trong kho ng thời gian 90 ngày và
các m u

ũ ư c xử lý trong dung dịch Na2SO4 Lư ng thời gian mà m u dùng

trong dung dị h này nh hưởng ở một m

ộ nh t ịnh s chuy n ổi c u trúc

m ng ưới a uminosi i at vô ịnh h nh thành một tinh th .
M.Sofi [38]

nghiên

u v kh năng iên ết gi a cốt th p và ê tông

geopolyme.
1.1.3.2. Tại Việt Nam
Công ngh Geopolyme tuy hưa ư c phổ biến nhưng trong nh ng năm gần
ây ở Vi t Nam

ó s phát tri n trong ng dụng th c tiễn.

Trần Anh Tiến [11]
nguyên li u

tr nh ày v lịch sử phát tri n của v t li u geopolyme,

chế t o m u phương ph p

ThS Tống Tơn Kiên [6] và

x

ộng s

ịnh tính ch t của v t li u.
nghiên c u v

geopolyme - nh ng thành t u, tính ch t và ng dụng. Các tác gi

tài

ê tông
tr nh ày

nh ng thành t u nổi b t, các mốc thời gian phát tri n của ch t kết dính ho t hóa

8


ki m qu tr nh h nh thành

u trúc bê tông geopolyme, các ặ t nh và ũng như

ng dụng của bê tông geopolyme.
PGS. TS Nguyễn Văn Dũng nghiên c u chế t o bê tông geopolyme từ tro

ay Trong ó nguyên i u
ch t ho t hóa ki m

tài

s n xu t bao gồm tro bay, cốt li u nhỏ, cốt li u lớn và
nx

ịnh ường ộ của bê tông geopolyme và x

ịnh các yếu tố nh hưởng ến ường ộ của bê tông geopolyme như mô un
silicat, nhi t ộ, thời gian ưỡng hộ và ư ng nước trộn [7].
Trong nghiên c u v tính ch t ơ học của bê tông geopolyme sử dụng tro bay
gia ường s i poly - propylenen, tác gi Phan Đ

Hùng và Lê Anh Tu n

ết

lu n nghiên c u th c nghi m nh hưởng của s i po ypropy en ến ặc tính bê tơng
geopolyme n n sử dụng tro bay v : ộ inh ộng ường ộ n n
hồi và một số các tính ch t cơ họ
Ngồi ra

h

ộ

o mơ un àn

u ó xu hướng tốt hơn [5].

n một số nghiên c u h

như: Công ngh s n xu t g ch không

nung của công ty Hu Quang (2009), Nghiên c u chế t o g ch không nung bằng
công ngh geopolyme sử dụng tro ay và phế th i ùn ỏ
cao nguyên Vi t Nam của nhóm nghiên c u ở trường
(2010), v a và ê tông sử dụng ch t kết
trường

xây d ng nhà ở vùng

i học Bách khoa TP.HCM

nh po yme vơ ơ ủa nhóm nghiên c u ở

i học Giao thông v n t i Hà Nội (2011), Bê tông chịu lửa và g ch khơng

nung sử dụng ch t kết dính geopolyme của các nhóm nghiên c u ở Vi n V t li u
xây d ng (2012).
Các bài báo cáo khoa họ

tài nghiên c u các bài báo trên trình bày tổng

quan và chi tiết v v t li u geopolyme, v lịch sử và công th c t o m u, lý thuyết thí
nghi m và
hưa

ưu như

i m của v t li u geopo yme Tuy nhiên

tài trên

c p ến vi c chế t o geopolyme từ tro bay, x , các lo i dung dịch ki m ho t

hóa và trường th ch.
1.2.

Tro, xỉ nhiệt điện

1.2.1. Khái niệm
Trong

nhà m y nhi t i n sau qu tr nh ốt cháy nhiên li u than

phế th i rắn tồn t i ưới hai d ng: phần x thu ư c từ

9

y

phần

và phần tro gồm các


h t r t mịn bay theo các khí ống hói ư c thu hồi bằng các h thống thu gom của

nhà m y nhi t i n.
1.2.1.1. Tro bay
Tro bay (Fly ash) là nh ng h t tro r t nhỏ bị cuốn theo khí từ ống khói của
các nhà máy nhi t i n o ốt nhiên li u. Tro bay chủ yếu bao gồm các h t có kích
thước h t bụi (silt-sized), hình cầu

ường kính từ 10 ến 100 micromet (001mm

ến 0,1 mm), tồn t i ưới d ng tinh th hoặc vơ ịnh hình

Hình 1.4. Ảnh SEM tro bay
Ở một số nước, tùy theo mụ
các lo i h

h sử dụng mà người ta phân lo i tro bay theo

nhau Theo tiêu hu n DBJ08-230-98 của thành phố Thư ng H i, tro

ay ư c phân àm hai o i à tro ay ó hàm ư ng canxi th p và tro ay hàm
ư ng cao. Theo cách phân lo i của Cana a tro ay ư

hia àm a o i:



Lo i F:

hàm ư ng CaO t hơn 8%



Lo i CI:

hàm ư ng CaO lớn hơn 8% nhưng t hơn 20%



Lo i C:

hàm ư ng CaO lớn hơn 20%

10


Trên thế giới hi n nay thường phân lo i tro ay theo tiêu hu n ASTM
C618[14]. Theo các phân lo i này th phụ thuộ vào thành phần các h p ch t mà tro
ay ư

phân àm hai o i à o i C và o i F:

 Tro bay lo i F khi tổng hàm ư ng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) lớn hơn
70%

 Tro bay lo i C khi tổng hàm ư ng (SiO2 + Al2O3 + Fe2O3) nhỏ hơn
70%
Tro bay có thành phần chính là các thành phần “trơ” chiếm kho ng 84%
như oxit silic (SiO2), oxit nhôm (Al2O3), oxit sắt (Fe2O3) và một ư ng nhỏ hơn oxit
canxi (CaO), oxit magie (MgO) than hưa h y (C) Ngồi ra trong tro ay ó th
l n một số thành phần tan trong nướ như oxit natri (Na2O), oxit kali (K2O),... với
hàm ư ng r t nhỏ. Thành phần hóa học của tro bay phụ thuộc vào nguồn nguyên

li u than

sử dụng

ốt và i u ki n ốt cháy trong các nhà máy nhi t i n.

Ngoài ra tro bay cịn có ho t tính Pozzolan (Ph n ng Pozzolan: Là hi n tư ng x y
ra hi xi măng ông ặc thành bê tông, một phần vơi t

o hơng ư c ph n ng

cịn sót l i sẽ kết h p với nước và thành phần chính của tro bay là silica gây nên
ph n ng ch m, có tác dụng àm tăng ường ộ của xi măng

từ sau 28 ngày).

1.2.1.2. Tro đáy (xỉ đáy lò)
X

y

(tiếng Anh: Bottom Ash): à phần v t h t

n

iở

y

sau hi

ốt h y nhiên i u
X

y

hủ yếu ao gồm

ăm trong ó hủ yếu à h t

h t ó

h thướ thay ổi từ

t mịn ến

t hiếm (50% ến 90% ọt qua sàng 4 75mm; 10%

ến 60% ọt sàng 0 42 mm; 0% ến 10% ọt sàng 0 075 mm Một số h t ó th ên
tới 19 mm ến 38 1 mm) Nh n hung ỡ h t ủa x
trung và ó th sử ụng àm ớp

y

th t

m tho t nướ

Thành phần ho họ : Tương t như tro ay x
oxit ủa si i nhơm sắt anxi

tương ương với

ngồi ra ó th

11

y

hủ yếu

ó thêm pirit (FeS).

u t o từ


Bảng 1.1. Các tính chất của tro, xỉ nhiệt điện Cao Ngạn và tro bay Phả Lại [7]
STT Chỉ tiêu

1
2
3
4
5
6

7
8

9

10
11

Tổng SiO2 + Fe2O3
+ Al2O3 (%)
Hàm ư ng SO3 (%)
Độ m (%)
Hàm ư ng MKNLoI (%)
Sót sàng #m (%)
Thời gian ơng ết
của v a – vôi
(giờ- phút)
Độ b n của v a vôi
Ho t t nh ường ộ
(%)
ở tuổi 7 ngày
ở tuổi 26 ngày
Lư ng nước yêu cầu
(%)
Độ nở nồi h p (%)
Độ th i ki m (%)
K 2O
Na2O

Phả Lại Cao Ngạn
Tro bay Tro
Tro bay
đáy
80,51
71,08

45,77

Yêu cầu của ASTM 618:99
Loại N Loại F
Loại C
Min 70

Min 70

Min 50

0,14
0,0
23,0

~8,0
0,0
<3,0

10,0
0,0
26,58

Max 4
Max 3
Max 10

Max 5
Max 3
Max 6

Max 5
Max 3
Max 6

23,2
24 - 00

13 - 30

13,4
16 - 00

Max 34
-

Max 34
-

Max 34
-

Đ t

Đ t

Đ t

-

-

-

Min 75

Min 75

Min 75

80,4
84,2
105

97,5
104
100

91,7
87,5
115

0,02

0,01

Max
105
Max 0,8

Max 105

0,028

Max
115
Max 0,8

0,23
0,02

0,41
0,02

0,38
0,03

0,35
0,02

0,75
0,03

Max 0,8

1.2.2. Ứng dụng của tro bay, xỉ nhiệt điện
1.2.2.1. Tro bay
Trong hơn 5 th p niên qua, tro bay ư c ng dụng vào th c tiễn của ngành
xây d ng một cách rộng r i và
ó nh ng cơng trình lớn trên thế giới sử dụng s n

ph m này như à một phụ gia không th thiếu. Nhi u nghiên c u trên thế giới
ú ết: Các cơng trình có sử dụng tro bay sẽ em ến 3 l i ích to lớn và r t thiết
th c cho ngành công nghi p xây d ng là: ch t ư ng s n ph m ưu vi t hơn gi
thành rẻ hơn và góp phần b o v môi trường C ĩnh v c ng dụng chính của tro
bay là:

Ứng dụng trong sản xuất xi măng và bê tông:
Tro ay ang à một phụ gia ặc bi t cho bê tơng, có th thay thế tới 20% xi
măng Do u trúc mịn, tro có th àm tăng ộ nhớt của v a và giúp khử vôi trong xi
măng (thành phần vốn gây “nổ” àm gi m ch t ư ng bê tông).

12



Ứng dụng làm vật liệu xây dựng
Hi n nay, tro bay ư c ng dụng rộng rãi trong xây d ng với các mụ

h

h nhau như àm phụ gia ho ê tông xi măng [36] làm ch t ộn cho bê tông
asphalt [44] Người ta sử dụng tro ay
thay thế t s t t
vôi và sỏi... làm
v t li u xây d ng cầu ường. S n xu t các lo i g ch, t m panen, s n xu t g ch cho
sân phơi ường nông thôn, nhà t m, hoặc dùng tro làm v t li u n n ường. Một số
cơng trình xây d ng nổi tiếng trên thế giới sử dụng tro ay trong ê tông như p
Puylaurent ở Pháp, cây cầu Great Belt East nối Copenhagen (Đan M ch) với nh ng
vùng

t của trung tâm châu Âu,... [27].
Tro bay sử dụng làm v t li u cốt nhẹ: Cốt li u từ s n ph m tro bay có th

ư c sử dụng cho một lo t các ng dụng trong ngành công nghi p xây d ng, bao
gồm thành phần xây d ng, thành phần ê tông ú sẵn, bê tông trộn sẵn cho các tịa
nhà cao tầng …[20].

Ứng dụng trong nơng nghiệp:
Một số ng dụng tr c tiếp của tro bay là một tác nhân c i t o t nông
nghi p [24,41] Tro ay ư c ng dụng làm ch t
h th h tăng trưởng cho cây
trồng. Bên c nh ó vi c kết h p tro bay nhẹ với nước bùn th i có giá trị làm phân
ón… Chuy n hóa tro bay thành s n ph m ch a zeolit có th ùng
c i t o t,
chống chua, khơ cằn và b c màu, nâng cao hi u qu sử dụng phân bón, thuốc trừ
sâu tăng năng su t và ch t ư ng s n ph m, b o qu n một số nông s n sau khi thu
ho ch, làm ch t vi ư ng trong th ăn gia sú
tăng s
kháng và chống b nh
t t, t y uế chuồng tr i.
1.2.2.2. Xỉ đáy lò
Các nghiên c u ng dụng của tro x (x

y

)

 Sử dụng làm cốt liệu cho bê tông nhựa:
X ư c sử dụng như ốt li u cho bê tông nh a từ ầu nh ng năm ủa th p
niên 1970. Tro x ư c sử dụng như ốt li u mịn trong hỗn h p bê tơng nh a nóng

và bê tơng nh a nguội và trong xây d ng ường. X ó ộ b n nhỏ hơn
ốt li u
thông thường nên hỗn h p bê tông nh a sử dụng cốt li u là tro x thường ư c sử
dụng làm n n ường mặc dù các nghiên c u cho th y, bê tông nh a sử dụng 15%
tro x làm cốt li u có hi u năng tương ương với bê tơng nh a nóng sử dụng nh ng
cốt li u thông thường khác [33].

13


 Sử dụng làm vật liệu đắp nền dạng hạt:
Tro x ư c sử dụng làm cốt li u mịn
làm n n, móng cho các cơng trình
ường bộ và

i

u xe.

 Sử dụng làm phụ gia cho sản xuất xi măng Portland và geopolyme:
Xi măng Port an (OPC) à o i v t li u ư c sử dụng phổ biến nh t trên tồn
thế giới, nó là thành phần ơ n của bê tơng, v a, hồ. Có thành phần chủ yếu là
clinke Portland chiếm t l 95-96% và th ch cao chiếm tỷ l 4-5%. Ngoài ra khi
thêm các ch t phụ gia khác vào thành phần của xi măng Port an ( x lò cao, tro
than, pozzolan t nhiên

nhưng hàm ư ng phụ gia k c th ch cao khơng q 40%

và trong ó phụ gia ầy khơng quá 20%), thì nh ng lo i xi măng Port an này ư c
gọi à xi măng Port an hỗn h p.

Geopolyme hay cịn gọi à pop ymer vơ ơ à một lo i v t li u rắn tổng h p
từ nguyên li u aluminosilicate với một dung dịch ki m
t o s n ph m b n và có
ường ộ Cường ộ của geopo yme ư tăng ên ng
nếu sử dụng x và Natri
silicate và NaOH. Các lo i v a geopolyme ch a 3% x ó ường ộ lên tới 24 -58
MPa [26].
 Sử dụng để xử lý nước thải:
Tro x là một ch t h p phụ ti m năng
ư c nghiên c u rộng rãi. Hỗn h p tro x và

lo i bỏ thuốc nhuộm ộc h i
u nành có th lo i bỏ ư c thuốc

nhuộm azo tan trong nước th i d t nhuộm.
 Sử dụng hàng rào bãi chôn lấp:
C

hàng rào

i hôn

pr

i hôn

p à một trong

thành phần quan trọng nh t trong

th i Ch nh v v y mà người ta sử ụng

th m th p àm hàng rào

ir

Hỗn h p tro

y ùng với entonit ó th

ụng như một v t i u xây

ng hi u qu Nghiên

entonit ó th xây

hàng rào ở

Như v y tro x
ụng iên quan ến vi

ng

t s t- o i

u ho th y x

t ó ộ
ư

sử

ết h p với 15%

i hôn p với ộ th m phù h p[34].

ó ng ụng ớn trong ĩnh v
hế t o ê tông hoặ xi măng

14

xây

ng hủ yếu à

ng


1.2.3. Hiện trạng phát thải tro, xỉ nhiệt điện
1.2.3.1. Trên thế giới
Tại Ấn Độ, kho ng 80-100 tri u t n tro ay ư c t o ra hàng năm từ kho ng
75 nhà m y trong ó hơn 10 tri u t n từ các nhà máy nhi t i n công su t th p.
Lư ng tro từ các nhà máy nhi t i n t i Ấn Độ tăng ùng với ư ng i n năng s n
xu t, từ 75 tri u t n năm 1995 ên 90 tri u t n, 110 tri u t n trong
2010 và d

năm 2000

o n tăng ên 140 tri u t n vào năm 2020 Với hàm ư ng tro trung bình

là 40%, và theo d báo tiêu thụ than trong năm năm tới kho ng 285 tri u t n, các
nhà máy nhi t i n sẽ t o ra ư ng tro x (tro bay cộng tro
115 tri u t n mỗi năm M
năm 2000

ến nay

ộ sử dụng tro ay

tăng

y)
ng

t ~ 40%, trong số này, 19 tri u t n

kiến sẽ kho ng
từ ưới 10% vào

ư c sử dụng cho s n

xu t xi măng và phần cịn l i sử dụng chủ yếu trong

t nơng nghi p. S tăng

trưởng như v y diễn ra chủ yếu do áp l c của chính phủ

i hỏi ph i sử dụng gần

như hoàn toàn tro trong

nhà m y nhi t i n mới trong v ng h n năm tới, và cho

nhà máy hi n ó trong mười ăm năm tới.
Tại Hoa Kỳ, tổng ư ng tro bay t o ra hàng năm ên ến 26,5 tri u t n, với
xu hướng tiếp tụ tăng Vi c sử dụng x và th ch cao tổng h p ũng tăng ên với
kho ng 7,6 tri u t n ư c sử dụng hàng năm ho ông vi
kết c u Lư ng tro x

ường xá, kè cống và

hông ư c t n dụng thường ư c chôn l p, mặc dù m

có sẵn bãi chơn l p thay ổi gi a

vùng Do ó thường có nh ng ưu

i rõ ràng

tăng tỷ l sử dụng tro x và coi tro x là nguồn v t li u ti m năng em
nhu n. Tuy nhiên, không ph i t t c
v n

ộ

il i

ông ty i n l c coi vi c sử dụng tro x là

quan trọng, một số công ty v n th h phương n hôn

p ơn gi n. Vi c sử

dụng tro bay t i Hoa Kỳ có khác bi t rõ ràng gi a các ti u bang [22].
Nhật Bản à

t nước d a hoàn toàn vào than nh p kh u

s n xu t i n và

ngành công nghi p Hàng năm ư ng tro x t o ra ư c sử dụng là 7 tri u t n chiếm
82% s n ư ng trong ó

ho ng 78% ư ng tro ư c s n xu t bởi các nhà máy

nhi t i n ư c sử dụng Ngành xi măng hiếm tỷ trọng lớn nh t với 71% (4,89

15


tri u t n) trong tổng số. Ngoài vi c sử dụng phổ biến trong s n xu t xi măng và ê
tông, nhi u mụ

h sử dụng h

ũng ang ư c khuyến khích và phát tri n[22].

1.2.3.2. Tại Việt Nam
Đến cuối năm 2018 nước ta có tổng cộng 23 nhà máy nhi t i n ho t ộng,
trong ó ó 13 nhà m y sử dụng công ngh

công ngh

ốt than phun, 10 nhà máy sử dụng

ốt than tầng sôi. Tổng công su t nhi t i n 13.110 MW. Tổng ư ng

tro, x th c tế ph t sinh năm 2016 ho ng 15.784.357 t n/năm trong ó tro x

ốt

theo công ngh than phun PC là 10.681.896 t n/năm hiếm kho ng 68%, công ngh
ốt than tầng sôi là 5.102.461t n/năm hiếm kho ng 32%. Tổng ư ng tro, x ,
th ch cao hi n ang tồn t i các bãi ch a kho ng 22.705.558 t n.
Th c tế ư ng tro x , th ch cao th i ra từ các nhà máy nhi t i n lớn hơn
ư ng ang tồn tr , s chênh l h ư ng phát th i và ư ng trên bãi ch a là do th c
tế có nhà máy nhi t i n
tro, x

ư c th i ra hoặ

tiêu thụ ư c kho ng 25% -30% hoặc tiêu thụ hết ư ng
ó ơn vị hưa tiêu thụ ư c.

Lư ng tro x phát sinh từ các nhà máy nhi t i n than rơi vào ho ng 15 tri u
t n/ năm trong ó ư ng phát th i t p trung chủ yếu t i khu v c mi n Bắc (chiếm
60% tổng ư ng th i), mi n Trung chiếm 21% và mi n Nam chiếm 19% tổng ư ng
th i Trong năm 2017 ư ng tro x tiêu thụ

t gần 4 tri u t n, chiếm kho ng 30%

ư ng ph t sinh trong ó mi n Bắc tiêu thụ kho ng 3,25 tri u t n.
Từ các số li u thống kê trên, mỗi năm ó hàng trăm tri u t n tro x
ra từ nhi t i n than và hưa ư c các nhà máy nhi t i n xử lý tri t

ư c th i

.

1.2.4. Tình hình xử lý tro xỉ
1.2.4.1. Trên thế giới
Tại Liên minh châu Âu ( EU15), kho ng 60 tri u t n tro và các s n ph m liên
quan ư c s n xu t và sử dụng vào năm 2001 trong ó tro ay hiếm tỷ l lớn nh t
của tổng các s n ph m của qu tr nh ốt than. Trong EU, vi c sử dụng tro bay trong
ngành xây d ng hi n ang hiếm kho ng 46% và ở tro
phần lớn

trường h p, tro x

nguyên sẵn ó và o ó mang

y hiếm ~ 41%; Trong

ư c sử dụng như một nguồn thay thế các nguồn tài
il i

h môi trường bằng cách tránh s khai thác

16

mỏ. Tái sử dụng tro x

ũng giúp gi m nhu cầu năng ư ng và gi m ư ng khí th i

vào khí quy n Chúng ư c sử dụng rộng rãi ng dụng chủ yếu trong ngành xây
d ng như s n xu t bê tông hay như à một ch t thay thế xi măng tro x
sử dụng như à một ch t kết dính hoặ
Một số quố gia h

ũng ư c

t ường, hoặc làm ch t khoáng và phân bón.

ang àm tốt hơn v

ụ, Hà Lan tái chế 100% ư ng tro x vì

nước này khơng cho phép chôn l p. Theo Hi p hội S n xu t Than

Châu Âu

(Ecoba), trong số 48 tri u t n tro than ư c s n xu t t i 15 nướ EU trong năm
2010, 13,8 tri u t n ư c tái sử dụng [42].
Các nghiên c u t i Ấn Độ ũng ang ố gắng t p trung vào vi c t n dụng tro
x thay vì th i bỏ. Các nghiên c u ư

c p gồm s n xu t g h xi măng s n

ph m gốm s , màu keo và phần lớn ư c thử nghi m ót ường. Phịng thí nghi m
Bhopal phối h p với Hội ồng xúc tiến công ngh và v t li u xây d ng phát tri n

v t li u composit d a trên tro bay thay cho gỗ Tro ay ư c sử dụng như h t ộn
cùng v i ay trở thành v t li u composit polyme ư c thử nghi m trong nhi u ng
dụng như ửa chớp, t m phân vùng, g h t sàn tường vách, trần nhà, vv. Một nhà
m y thương m i gần Chennai ũng

ư c xây d ng d a trên công ngh này. Vi c

s n su t xi măng từ tro bay với hàm ư ng hông qu 35%

giúp Ấn Độ tiêu thụ

kho ng 25 tri u t n tro bay thay vì sử dụng cùng một ư ng xi măng in er và giúp
tiết ki m 25 tỷ Rs. Vi n Nghiên c u Nhiên li u Trung ương Dhan a
công ngh sử dụng tro ay

ph t tri n

s n xu t g ch xây d ng với ư ng tiêu thụ tro bay

ư c kho ng 40-70%. S n xu t g h

t sét hi n t i vư t quá 100 tỷ viên g ch một

năm Như v y trong trường h p khi kỹ thu t s n xu t g ch từ tro bay ch p nh n
ư c, gi i pháp này sẽ kh thi v kinh tế và thân thi n với môi trường. Với mục tiêu
s n xu t ít nh t 2 tỷ viên g ch từ tro bay mỗi năm sẽ góp phần tiêu thụ kho ng 5
tri u t n tro ay / năm mang

i tiết ki m kho ng 2 tỷ Rs mỗi năm Hơn n a, g ch

từ tro bay có một số ưu i m so với g h
dụng trên các lối i ộ ũng ó th

t s t nung thường. G h t ường

sử

ư c làm từ tro bay.

Lư ng tro bay lớn nh t ư c tiêu thụ t i Ấn Độ ó à sử dụng trong nơng
nghi p. Tro bay giúp c i thi n tính th m th u của t; c i thi n tình tr ng sinh s n

17