Trong những năm gần đây, ô nhiễm môi trường do phế thải vật liệu chịu lửa (VLCL) từ ngành luyện gang thép ngày càng trở nên nghiêm trọng. Các loại VLCL dùng để xây lót trong lò coke, lò gió nóng, lò cao, lò thổi oxy, lò điện hồ quang, lò tinh luyện thép, lò cán và xe chở nước gang, sau một thời gian sử dụng, sẽ bị hư hỏng và bào mòn. Chúng lẫn vào thép, xỉ gang, xỉ thép, làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và vỏ lò. Do đó, các VLCL này phải được tháo dỡ và thay thế bằng vật liệu mới để đảm bảo quá trình sản xuất gang thép ổn định.

 

Hiện tại, phế thải VLCL thường được thải ra môi trường để san lấp mặt bằng hoặc làm thành phần cho các vật liệu xây dựng giá trị thấp. Tuy nhiên, thành phần của phế thải chịu lửa ngành gang thép chủ yếu là VLCL họ alumô silicat, kiềm tính, manhêdi cacbon và hợp chất graphit – những vật liệu có giá trị cao.

Xu hướng chung trên thế giới hiện nay là tái sử dụng tối đa phế thải VLCL để làm nguyên liệu sản xuất lại chính các loại VLCL đó hoặc sử dụng cho các mục đích hữu ích hơn. Tại Việt Nam, tài nguyên thiên nhiên dùng làm VLCL không nhiều, và việc xử lý môi trường tại các nhà máy thép đang là vấn đề nóng được xã hội quan tâm đặc biệt. Do đó, nhu cầu và khả năng tái sử dụng, xử lý phế thải VLCL cho ngành thép hiện nay là một vấn đề quan trọng và vô cùng cấp thiết.

Với việc áp dụng một quy trình toàn diện - từ thu gom, phân loại, bảo quản phế thải chịu lửa ngay tại nguồn, đến việc xác lập biện pháp gia công chế biến hợp lý cho từng chủng loại, kiểm soát các yêu cầu kỹ thuật và tạp chất có hại, cùng với việc lựa chọn chế độ gia công cỡ hạt phù hợp cho từng công nghệ sản xuất - phế thải chịu lửa có thể trở thành nguồn nguyên liệu quý giá. Nguồn nguyên liệu này sẽ bổ sung đáng kể cho lượng nguyên liệu chịu lửa đang thiếu hụt trong nước, từ đó giúp sản xuất ra các loại vật liệu chịu lửa (VLCL) phù hợp với nhu cầu thực tế.

Xuất phát từ những lý do cấp thiết này, ông Hoàng Lê Anh cùng các cộng sự tại Viện Vật liệu Xây dựng (Bộ Xây dựng) đã thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý và sử dụng phế thải vật liệu chịu lửa của ngành công nghiệp luyện thép để làm nguyên liệu sản xuất vật liệu chịu lửa và vật liệu xây dựng”.

Sau thời gian điều tra, khảo sát, nghiên cứu tài liệu và thực tế sản xuất, nhóm đề tài đã cơ bản hoàn thành các nội dung đề ra, đạt được nhiều kết quả quan trọng:

- Đánh giá tổng quan nguồn phế thải chịu lửa: Đề tài đã tìm hiểu, đánh giá và mô tả chi tiết bức tranh tổng thể về nguồn phế thải chịu lửa từ ngành luyện thép tại các đơn vị phát thải lớn, quy mô khép kín ở miền Bắc Việt Nam.

- Nghiên cứu chế tạo sản phẩm từ phế thải: Nhóm đã tiến hành nghiên cứu thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, chế tạo thành công các mẫu nhỏ và kiểm định chất lượng các sản phẩm chịu lửa từ nguồn phế thải này. Các sản phẩm đạt yêu cầu kỹ thuật và có giá thành sản xuất rẻ hơn, bao gồm:

+ Bê tông chịu lửa

+ Gạch chịu lửa Manhêdi-cácbon

+ Vữa phun phủ cách nhiệt, chống cháy

+ Cốt liệu làm vật liệu xây dựng

- Khẳng định tiềm năng tái sử dụng: Đề tài khẳng định có thể tái sử dụng phế thải chịu lửa (PTCL) dưới dạng gạch còn nguyên hình dáng và kích thước để xây lót lại trong các thiết bị nhiệt. Quan trọng hơn, PTCL hoàn toàn có thể được coi là phế thải công nghiệp thông thường và có khả năng tái chế, tái sử dụng 100% làm vật liệu chịu lửa (VLCL) và vật liệu xây dựng (VLXD).

- Đề xuất ưu tiên tái chế làm VLCL: Nhóm khuyến cáo nên tái chế và tái sử dụng triệt để PTCL làm VLCL để tăng hiệu quả sử dụng. Việc tái chế PTCL làm VLXD chỉ nên thực hiện trong trường hợp bất khả kháng hoặc do điều kiện khách quan.

- Ứng dụng thực tế khả quan: Một số sản phẩm chế thử đã được ứng dụng thực tế và đánh giá chất lượng tại các cơ sở sản xuất nhôm, thép, cho kết quả bước đầu rất khả quan.

- Xây dựng mô hình và quy trình công nghệ: Đề tài đã xác lập được mô hình thu gom, sơ chế, phân loại, tập kết và chế biến phế thải chịu lửa trên dây chuyền công nghiệp. Từ đó, thu được các nguyên liệu đủ phẩm cấp để sản xuất VLXD và các sản phẩm chịu lửa có giá trị sử dụng cao, phổ biến trên thị trường. Đồng thời, đã xây dựng được quy trình công nghệ tái chế một số sản phẩm VLCL và VLXD chủ yếu, cùng với quy trình hướng dẫn sử dụng các loại phế thải vật liệu chịu lửa của ngành thép để sản xuất các sản phẩm này.

Với thời gian và kinh phí hạn chế, đề tài này mới chỉ dừng lại ở việc thiết lập những cơ sở ban đầu cho việc tái chế PTCL và sử dụng cốt liệu tái chế cho sản xuất VLCL và VLXD. Tái sử dụng và tái chế PTCL là một lĩnh vực mới mẻ, cần được tiếp tục nghiên cứu sâu rộng để hoàn thiện và phát triển.

Nhóm đề tài kiến nghị Nhà nước tiếp tục đầu tư vào lĩnh vực này để biến việc tái sử dụng và tái chế PTCL thành hiện thực. Những nội dung quan trọng cần được thực hiện sớm bao gồm:

- Phổ biến và khuyến khích tái chế PTCL: PTCL từ ngành luyện thép là nguồn nguyên liệu quý giá. Cần khuyến khích các nhà máy thép và sản xuất vật liệu chịu lửa tổ chức thu gom, tái sử dụng, tái chế để thay thế một phần nguyên liệu nhập khẩu.

- Ban hành tiêu chuẩn và văn bản pháp quy: Cần có các tiêu chuẩn, văn bản pháp quy và tài liệu hướng dẫn kỹ thuật cụ thể cho việc tái sử dụng, tái chế PTCL và các sản phẩm từ vật liệu tái chế này.

- Nghiên cứu cơ chế, chính sách khuyến khích: Xây dựng cơ chế, chính sách để khuyến khích việc tái sử dụng và tái chế PTCL, nhằm thay thế nguồn nguyên liệu VLCL khan hiếm và đang phải nhập khẩu.

- Tiếp tục nghiên cứu nâng cao hiệu quả: Cần tiếp tục nghiên cứu để tăng hiệu quả thu hồi và sử dụng nguyên liệu tái chế từ PTCL, ví dụ như đốt tách cacbon để thu hồi MgO có giá trị cao, và nghiên cứu các bài phối liệu tối ưu để sử dụng tối đa lượng PTCL vào các vị trí phù hợp trong thiết bị nhiệt.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 21207/2022) tại Cục Thông tin, Thống kê.

P.T.T (NASTIS)