Khoang chứa số 1 hồ bùn đỏ Nhà máy Alumin Nhân Cơ (Đắk R’Lấp, Đắk Nông). Ảnh minh họa: INT
Tuy nhiên, nguồn chất thải này có thể làm nguyên liệu sản xuất vật liệu xây dựng.
Gạch có độ bền cao
Nhóm nghiên cứu của PGS.TS Lưu Đức Hải - Trường Đại học Khoa học Tự nhiên (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã nghiên cứu một giải pháp xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng bằng phối liệu bùn đỏ với các phụ gia đất sét và cát xây dựng trên dây chuyền sản xuất gạch đất sét nung bằng lò tuynel. Kết quả đã tạo ra gạch có độ bền cơ học cao, an toàn về môi trường và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Hàng chục triệu tấn bùn đỏ như vậy đang nằm trong các hồ chứa ở Tây Nguyên. Bùn đỏ là chất thải của quy trình sản xuất alumin (oxit nhôm) từ quặng bauxite theo công nghệ Bayer. Màu đỏ của bùn xuất phát từ các ion sắt bị oxy hóa - thường chiếm khoảng 60% khối lượng bùn đỏ. Thành phần chủ yếu của bùn đỏ là các loại oxit và hydroxit kim loại sắt, mangan… cùng một số khoáng sét.
Bùn đỏ là một trong những vấn đề lớn nhất khi khai thác bauxite ở Tây Nguyên. Nếu không có biện pháp đảm bảo an toàn, để bùn đỏ rò rỉ ra ngoài môi trường sẽ dẫn đến những hậu quả khó lường. Thảm họa tràn bùn đỏ ở Hungary cách đây 15 năm, khiến nhiều người chết và bị thương, hủy hoại phần lớn hệ sinh thái, là bài học cảnh báo về mức độ nguy hiểm của loại chất thải này.
Thành phần của bùn đỏ sẽ phụ thuộc vào thành phần quặng bauxite ban đầu, do đó, bùn đỏ của các nhà máy sản xuất alumin trên thế giới sẽ khác nhau tùy thuộc loại quặng bauxite được khai thác.
Thành phần hóa học của bùn đỏ thải ra từ các nhà máy sản xuất alumin Tây Nguyên có khác biệt lớn nhất là, bùn đỏ của các nhà máy này không chứa các nguyên tố phóng xạ, hay nói một cách chính xác là hàm lượng các nguyên tố này thấp hơn phông phóng xạ tự nhiên.
“Bùn đỏ Tây Nguyên không chứa chất phóng xạ, có thể tận dụng để thu hồi kim loại hoặc sản xuất vật liệu xây dựng. Phương án đơn giản và có hiệu quả kinh tế là xử lý bùn đỏ thành gạch gốm xây dựng”, PGS.TS Lưu Đức Hải cho biết.
Việc kết hợp bùn đỏ với các loại phụ gia để sản xuất gạch gốm là phương án tối ưu để giải quyết vấn đề này. Nếu dùng bùn đỏ làm gạch không nung thì không thể chuyển các kim loại kiềm từ dạng di động thành dạng cố định, cũng như không tạo ra sự chuyển pha của khoáng vật sét và các khoáng vật chứa nước trong bùn đỏ để hình thành các tinh thể có tính liên kết vật liệu. Nhưng nếu chỉ nung riêng bùn đỏ thì lượng kiềm dư sẽ bay hơi gây ra ô nhiễm không khí.
Cách tốt nhất là trước khi đem nung, bổ sung thêm oxit nhôm và silic để tạo ra các tinh thể khoáng silicat, giúp cố định các ion kim loại kiềm. Loại phụ gia mà nhóm nghiên cứu lựa chọn là tro bay và đất sét có sẵn ở địa phương - đáp ứng được tiêu chí rẻ tiền và dễ kiếm.
Gạch an toàn, bền đẹp
PGS.TS Lưu Đức Hải cho biết, kết quả thử nghiệm an toàn môi trường được tiến hành bằng phương pháp đo cường độ phóng xạ và Quy chuẩn QCVN07:2009 đều cho thấy sự an toàn cao về môi trường của sản phẩm gạch gốm xây dựng được chế tạo.
Kết quả sản xuất thử nghiệm tại nhà máy gạch tại địa phương đã chứng minh quy trình sản xuất gạch gốm từ bùn đỏ của nhóm nghiên cứu không chỉ giải quyết bài toán môi trường, mà còn hứa hẹn tiềm năng về mặt kinh tế.
Từ những nguyên liệu tại địa phương và dây chuyền sản xuất gạch sẵn có, nhóm nghiên cứu đã sản xuất được sản phẩm gạch gốm xây dựng từ bùn đỏ có hình dạng, màu sắc như gạch đất sét nung nhưng có tính chất cơ lý cao hơn gạch đất sét nung thông thường theo tiêu chuẩn Việt Nam.
Để kiểm tra khả năng cố định các ion kim loại kiềm, nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp phân tích nhiễu xạ tia X thành phần gạch gốm và nhận thấy sự xuất hiện các pha kết tinh có thành phần khoáng vật albit NaAlSi3O8.
“Như vậy, phần lớn lượng Na linh động còn dư trong bùn đỏ đã kết hợp với phụ gia để tạo nên pha kết tinh mới là khoáng vật albit có trong gạch gốm”, PGS.TS Lưu Đức Hải cho biết.
Về mặt môi trường, hiệu quả của giải pháp là xử lý triệt để nguy cơ ô nhiễm của chất thải bùn đỏ đối với môi trường và đời sống dân cư địa phương các tỉnh Tây Nguyên (đặc biệt là hai tỉnh Lâm Đồng, Đắk Nông và các tỉnh nằm ở hạ lưu các sông Đồng Nai và Serepok).
Mặt khác, việc tận dụng bùn đỏ để sản xuất gạch gốm xây dựng sẽ giảm, tiến tới loại bỏ nhu cầu đất để xây dựng các hồ bùn đỏ như ước tính ở trên, có thể tới hàng nghìn ha khi triển khai mở rộng khai thác bauxite và chế biến alumin.