Sản xuất xi măng là một ngành công nghiệp sử dụng rất nhiều năng lượng và vật liệu. Để sản xuất 1 tấn xi măng cần khoảng 100Kw điện và 100kg -120kg than hoặc một lượng nhiên liệu tương đương. Ngoài ra cũng cần sử dụng khoảng 1,3 tấn nguyên liệu như đá vôi, đất sét, cát v.v... Trong năm 2002, cả nước Việt Nam tiêu thụ gần 20 triệu tấn xi măng đa số là sản xuất trong nước. Dự báo nhu cầu xi măng của nước ta sẽ tăng trưởng ít nhất 10% trong thập kỷ tới. Như vậy, một khối lượng khổng lồ tài nguyên thiên nhiên và nhiên liệu hóa thạch không tái tạo được phải sử dụng hàng năm để sản xuất xi măng và có thể sẽ cạn kiệt cho các thế hệ tương lai.
Các loại chất thải có thể sử dụng như nguyên liệu và nhiên liệu thay thế trong lò nung xi măng
Hiện nay trên thế giới ước tính có hơn 10 triệu tấn chất thải nguy hại được sử dụng hàng năm trong lò nung xi măng thay thế nguyên liệu và nhiên liệu. Chất thải xử lý được trong nung xi măng khá đa dạng, bao gồm các chất thải nguy hại như:
- Dầu đã qua sử dụng;
- Bùn cặn công nghiệp lọc dầu, nhà máy hoá chất, sản xuất giấy...;
- Dung môi đã qua sử dụng;
- Sơn thải bỏ;
- Thuốc bảo vệ thực vật có nguồn gốc hữu cơ;
- Bùn thải từ công nghệ in bùn xưởng in;
- Dầu axít/chất lỏng kiềm thải bỏ;
- Đất nhiễm bẩn;
- Tro từ các nhà máy công nghiệp.
Ngoài ra, nhiều loại chất thải không nguy hại như trấu, vỏ hạt điều, dầu cọ, lốp xe cũ, cao su thải, giấy, gỗ thải, nhựa thải, bùn cặn sau xử lý nước thải chất thải vô cơ, xỉ, cát đúc khuôn, cát từ xưởng đúc thải bỏ cũng có thể là nguyên liệu và nhiên liệu thay thế trong sản xuất xi măng.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.5551.934' /> |
| |
Tính ưu việt của việc xử lý chất thải trong lò nung xi măng
Việc đốt chất thải là quá trình oxy hóa bằng nhiệt, nghĩa là phá hủy các phân tử hữu cơ và chuyển đổi thành CO2 và nước. Việc đốt hoàn toàn và hiệu quả chất thải phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Lượng oxy trong buồng đốt.
- Nhiệt độ cao trong buồng đốt.
- Thời gian lưu cháy trong buồng đốt.
- Các điều kiện trộn trong buồng đốt.
Cần nhấn mạnh là lò nung xi măng có hiệu suất thu hồi năng lượng và vật liệu cao. Đây là ưu điểm vượt trội của công nghệ xi măng so với lò đốt chất thải chuyên dụng. Chất thải được xử lý trong lò nung xi măng ở nhiệt độ 1.4000C - 2.0000C với thời gian lưu cháy khoảng 10 giây. Năng lượng tạo ra từ việc sử dụng nguyên liệu và nhiên liệu thay thế được sử dụng ngay cho việc chuyển hóa các thành phần khoáng trong nguyên liệu thành clinke. Các kim loại nặng được giữ chặt trong thành phần khoáng của clinke và các sản phẩm bê tông sau đốt đảm bảo an toàn cho môi trường. Xây dựng và vận hành lò đốt chuyên dụng thường khá tốn kém. Hơn nữa, tro từ các lò đốt chuyên dụng phải đem đi chôn lấp tại bãi chôn lấp an toàn và làm tăng thêm chi phí xem bảng.
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.5551.935' /> |
| |
Lợi ích của việc sử dụng chất thải như nguyên liệu và nhiên liệu thay thế trong lò nung xi măng
- Tận dụng được các phương tiện và cơ sở hạ tầng sẵn có của lò nung xi măng.
- Thu hồi được năng lượng, vật chất, bảo toàn tài nguyên thiên nhiên không tái tạo được và giảm phát thải CO2.
- Giảm giá thành sản xuất xi măng ở chừng mực nào đó tuy nhiên sẽ tăng toàn bộ chi phí vận hành liên quan xử lý chất thải.
- Kinh nghiệm các nước cho thấy sử dụng chất thải như nguyên liệu và nhiên liệu thay thế trong lò nung xi măng giúp giảm chi phí xử lý và hạn chế khả năng chủ nguồn thải vứt bỏ chất thải bừa bãi.
- Lò nung xi măng không tạo ra tro. Trong khi đó, lò đốt chuyên dụng có khoảng 30% chất thải đầu vào còn lại dưới dạng tro.
- Lò nung xi măng có thời gian lưu cháy và nhiệt độ cao hơn so với lò đốt chuyên dụng.
- Các nghiên cứu cho thấy việc phát thải của lò nung xi măng không bị ảnh hưởng của việc sử dụng chất thải như nguyên liệu và nhiên liệu thay thế.
Kinh nghiệm sử dụng nguyên liệu và nhiên liệu thay thế trong lò nung xi măng
Những nguyên liệu cơ bản cho công nghệ sản xuất xi măng gồm: Đá vôi có thành phần cơ bản là carbonat canxi; Đất sét có thành phần cơ bản là oxyt silic và oxyt nhôm; Thạch cao có thành phần cơ bản là sulphat canxi phụ gia điều chỉnh; Quặng sắt có thành phần cơ bản là oxít sắt; Quặng quaczít có thành phần cơ bản là oxít silic. Nhiên liệu cơ bản cho sản xuất xi măng là than. Hiện nay, nhiều nước phát triển như Nhật Bản, Hàn Quốc, Canađa, Mỹ, Na Uy, Thuỵ Sỹ... đã sử dụng các loại chất thải nêu trên để làm nguyên liệu và nhiên liệu thay thế cho lò xi măng. Chúng tôi xin giới thiệu những kinh nghiệm và thành công của tập đoàn quốc tế trong lĩnh vực này - Tập đoàn Holcim.
Holcim là một trong các nhà cung cấp hàng đầu trên thế giới về xi măng, cát đá và bê tông. Từ một công ty Thụy Sỹ, Holcim đã trở thành một tập đoàn toàn cầu hoạt động tại 70 quốc gia trên khắp các châu lục. Với năng lực sản xuất hơn 140 triệu tấn xi măng, trong năm 2002, tập đoàn Holcim có khoảng 51.000 nhân viên và doanh thu thuần khoảng 13 tỉ franc Thụy Sỹ 9,7 tỉ USD.
Tập đoàn Holcim đã có những nỗ lực đáng kể để giảm việc tiêu thụ năng lượng và vật liệu qua các đầu tư thay đổi công nghệ. Để đảm bảo tính cạnh tranh, khoảng 20 năm trước, tập đoàn Holcim bắt đầu tìm kiếm những dạng năng lượng và nguyên liệu mới. Hướng phát triển này trùng hợp với nhận thức ngày càng cao về môi trường và yêu cầu phát triển bền vững. Holcim liên tục nghiên cứu và phát triển việc sử dụng một cách hiệu quả các nguồn nguyên liệu thô và nhiên liệu hóa thạch không tái tạo được. Việc sử dụng chất thải như nhiên liệu và nguyên liệu thay thế, thường gọi là AFR Alternative Fuel and Raw Materials trở thành một bước đột phá.
Trong năm 2001, hệ số thay thế nhiên liệu của Holcim là 12,3%, hơn gấp đôi so với số liệu năm 1990 và cao hơn hẳn so với mức trung bình của ngành công nghiệp xi măng thế giới là 9%. Điều này tương đương với việc Holcim đã thay thế 1,3 triệu tấn than hàng năm bằng việc thu hồi và sử dụng 1,8 triệu tấn chất thải như nguyên liệu và nhiên liệu thay thế xem sơ đồ. ở Tây Âu và Bắc Mỹ, hệ số thay thế nhiên liệu của Holcim đã tăng gấp 4 lần trong thập niên vừa qua đạt mức 29% và 17% tương ứng trong năm 2001. ở châu Mỹ la tinh Holcim có hệ số thay thế nhiên liệu là 9%. Trong khi đó việc sử dụng nguyên liệu và nhiên liệu thay thế chỉ mới ở giai đoạn đầu ở châu á và châu Phi.
Tính trên toàn thế giới, khoảng 80% nhiên liệu thay thế Holcim đang sử dụng là dầu thải và các chất thải không nguy hại như lốp xe, nhựa thải, gỗ, bùn quánh v.v...
| ' border=0 src='/image/images?img_id=com.vportal.portlet.vcms.model.VcmsArticle.5551.936' /> |
| |
Holcim Việt Nam là liên doanh giữa tập đoàn Holcim và Công ty xi măng Hà Tiên 1, là đơn vị trực thuộc Tổng Công ty Xi măng Việt Nam. Được khánh thành tháng 11 năm 1998, nhà máy Hòn Chông của Công ty xi măng Holcim Việt Nam hoạt động với tiêu chuẩn quốc tế và công nghệ hiện đại. Nhà máy sử dụng 2,5 triệu tấn nguyên liệu và 200 ngàn tấn than để sản xuất 2 triệu tấn xi măng trong năm 2002. Công ty xi măng Holcim Việt Nam đang cân nhắc việc sử dụng nguyên liệu và nhiên liệu thay thế như trấu, vỏ hạt điều, dầu nhờn đã qua sử dụng v.v... để tiết kiệm các tài nguyên thiên nhiên và thu hồi năng lượng và vật liệu từ những chất lẽ ra sẽ thành chất thải và có hại cho môi trường.
Bản quy hoạch quản lý chất thải nguy hại cho Khu kinh tế trọng điểm phía Nam được nghiệm thu vào tháng 1 năm 2003, đã xác định cơ hội sử dụng lò nung xi măng của Holcim cho chiến lược quản lý chất thải nguy hại. Công ty xi măng Holcim Việt Nam hiện đang cộng tác chặt chẽ với các bộ phận chức năng của Bộ Tài nguyên Môi trường, Sở Khoa học Công nghệ và Môi trường tỉnh Kiên Giang và các cơ quan chức năng khác để triển khai thí điểm dự án sử dụng chất thải làm nguyên liệu và nhiên liệu thay thế trong lò nung xi măng tại Nhà máy Hòn Chông tỉnh Kiên Giang của Công ty liên doanh xi măng Holcim Việt Nam.
Nguồn tin: T/C Khoa học Công nghệ Xây dựng, số 2/2006