VICEM nỗ lực nghiên cứu ứng dụng tro xỉ, thạch cao nhân tạo trong sản xuất xi măng

VICEM Hoàng Thạch là một trong những đơn vị đi đầu trong việc nghiên cứu ứng dụng tro xỉ, thạch cao nhân tạo vào sản xuất xi măng.

Sử dụng tro xỉ trong sản xuất xi măng tăng nhanh

Hiện VICEM có 10 Cty sản xuất xi măng, địa bàn trải đều toàn quốc, chiếm 35,75% thị phần xi măng nội địa. Nhiều năm gần đây, bên cạnh các nguồn phụ gia khoáng thiên nhiên, VICEM đã sử dụng tro xỉ để sản xuất xi măng. Tổng khối lượng tro, xỉ các loại sử dụng cho sản xuất xi măng tăng đều từ năm 2012 đến nay. Tính đến năm 2016, toàn bộ các nhà máy phía Bắc của VICEM đã hoàn thành lắp đặt bổ sung hệ thống thiết bị định lượng và cấp tro bay để sản xuất. Các nguồn tro, xỉ chủ yếu từ trong nước, bao gồm các nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh, Cẩm Phả, Mạo Khê, Phả Lại, Nghi Sơn, Thái Bình, Vũng Áng và thép Hòa Phát.

Riêng VICEM Hạ Long và VICEM Sông Thao, do Tổng Cty VICEM mới tiếp nhận về từ các đơn vị khác, nên trong thời gian tới mới đầu tư hệ thống cấp tro bay.

Tại khu vực miền Nam, VICEM Hải Vân và VICEM Hà Tiên chưa sử dụng, do hiện nay nguồn cung tro bay chưa ổn định. Hiện 2 đơn vị này đang sản xuất thử tro bay của nhiệt điện Duyên Hải và dự kiến sẽ sử dụng tro bay từ KCN Formosa.

Theo Tổng Cty VICEM, mặc dù các nhà máy miền Trung và miền Nam chưa có nguồn cung tro bay ổn định nhưng từ năm 2014 đến 2016, tỷ lệ tro xỉ sử dụng tăng nhanh hơn tốc độ tăng sản lượng xi măng. Dự đoán các năm tiếp theo, tỷ lệ tro xỉ sử dụng tiếp tục tăng so với sản lượng xi măng.

Vẫn còn những khó khăn

Đề cập đến những vướng mắc trong việc sử dụng tro xỉ trong sản xuất xi măng, lãnh đạo VICEM cho biết: Tỷ lệ tiêu thụ xi măng rời đang có xu hướng gia tăng. Khách hàng chủ yếu là các trạm trộn bê tông nên đơn vị sản xuất xi măng gặp một số trở ngại trong việc nâng tỷ lệ tro, xỉ trong sản phẩm. Các khách hàng này thường không khuyến khích việc tăng tỷ lệ phụ gia khoáng trong xi măng, đồng thời đòi hỏi rất khắt khe về độ dư mác, độ ổn định và tránh tối đa ảnh hưởng đến tính công tác của bê tông (đặc biệt là độ sụt).

Thực tế cho thấy chất lượng tro bay hiện không ổn định và chưa đáp ứng tốt yêu cầu chất lượng (đặc biệt là thành phần than chưa cháy hết – mất khi nung) gây ảnh hưởng đến chất lượng xi măng. Đây chính là một trong những thách thức lớn đối với VICEM trong việc tiếp tục gia tăng khối lượng tro, xỉ trong sản phẩm.

Đáng quan tâm hơn nữa là chi phí xử lý và vận chuyển tro bay tới nhà máy cũng chiếm tỷ trọng lớn, làm tăng giá thành, dẫn tới giảm hiệu quả kinh tế khi so sánh với các nguồn phụ gia khoáng sẵn có tại địa bàn.

Tương tự, giá bán tro xỉ trong thời gian gần đây cũng có xu hướng tăng, đặc biệt là xỉ lò cao và các nguồn tro, xỉ nhiệt điện gần các nhà máy xi măng. Điều này làm ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất kinh doanh chung.

Tro bay từ các nhà máy nhiệt điện từ lâu đã được đưa vào sản xuất xi măng tại VICEM Hoàng Thạch.

Tiếp tục nghiên cứu tro bay thay thế sét, sử dụng thạch cao nhân tạo trong sản xuất xi măng

Cũng liên quan đến việc sử dụng tro xỉ làm nguyên liệu sản xuất xi măng, hiện nay VICEM Hoàng Thạch cũng đã phối hợp với Viện Vật liệu Xây dựng (Bộ Xây dựng) nghiên cứu thử nghiệm phương án sử dụng tro bay làm nguyên liệu thay thế sét trong phối liệu sản xuất clinker. Dự kiến, VICEM Hoàng Thạch sẽ sản xuất thử công nghiệp vào đầu năm 2018.

Tuy nhiên, phương án này được đánh giá là sẽ gặp một số khó khăn khi các nhà máy xi măng vẫn phải đảm bảo mục tiêu chính là duy trì ổn định chất lượng sản phẩm với giá thành thấp nhất. Trong khi, tro bay có thành phần tương tự sét nhưng hàm lượng silic thấp hơn, nếu dùng tro bay thay sét thì sẽ làm tăng lượng phụ gia cao silic. Bản thân tro bay là vật liệu có chi phí vận chuyển cao, chứa than nên phải thay đổi chế độ vận hành… Các yếu tố này có thể làm tăng chi phí sản xuất.

Trước đó, từ năm 2013, VICEM đã phối hợp với Tập đoàn Hóa chất và Cty CP Sông Đà Cao Cường nghiên cứu giải pháp tuyển, xử lý bã thải gyps tại nhà máy hóa chất DAP Đình Vũ Hải Phòng để chế tạo thạch cao nhân tạo, sử dụng làm phụ gia trong sản xuất xi măng.

Dự án triển khai thành 2 giai đoạn. Giai đoạn 1, năm 2015, dự án nghiên cứu đối với mẫu thạch cao nhân tạo sản xuất theo công nghệ trung hòa – sấy biến. Giai đoạn 2, từ năm 2016 đến năm 2017, dự án nghiên cứu đối với mẫu thạch cao nhân tạo sản xuất theo phương pháp hóa học. Kết quả cho thấy, thạch cao sản xuất theo phương pháp sấy biến tính có thể sử dụng làm phụ gia điều chỉnh ninh kết xi măng. Tuy nhiên, chất lượng có sự giao động mạnh, gây ảnh hưởng đến sự ổn định của tính chất xi măng. Đồng thời giá thành sản xuất tương đối cao do phải trải qua công đoạn sấy.

Còn thạch cao sản xuất theo phương pháp hóa học có thể đảm bảo chất lượng để sản xuất đại trà. Song nhà sản xuất cần phải lưu ý về độ ổn định chất lượng khi sản xuất và cung cấp khối lượng lớn cho các nhà máy xi măng.

Hiện tại, VICEM đang đàm phán giá bán thạch cao nhân tạo sản xuất theo phương pháp hóa học với Cty CP Thạch cao DAP để có phương án cung cấp cho các đơn vị trực thuộc.

Ngoài ra, VICEM cũng đã nghiên cứu sử dụng bã thải gyps của DAP DAP Đình Vũ Hải Phòng trực tiếp để làm phụ gia khoáng hóa sản xuất clinker tại Hoàng Thạch.

Kết quả cho thấy, nhìn chung việc sử dụng trực tiếp bã thải gyps vào phối liệu sản xuất clinker ở quy mô công nghiệp là tương đối khó khăn. Đồng thời việc vận chuyển và sử dụng bã thải gyps đòi hỏi các thủ tục cấp phép và quản lý đối với chất thải nguy hại.

Bên cạnh đó, VICEM cũng đã tìm hiểu khả năng sử dụng thạch cao nhân tạo FGD từ các nhà máy nhiệt điện để sản xuất xi măng. Tuy nhiên, cho tới thời điểm hiện tại, nguồn cung thạch cao FGD chưa nhiều, chất lượng cũng chưa thực sự ổn định để làm nguyên liệu sản xuất xi măng. VICEM cho biết, sẽ tiếp tục theo dõi và có chương trình nghiên cứu thử nghiệm khi có nhu từ các nhà máy nhiệt điện.

Những đề xuất

Do việc sử dụng tro, xỉ, thạch cao nhân tạo đều có ảnh hưởng đến tính chất xi măng nên đại diện VICEM đề xuất cần có quy định đối với chủ nguồn thải để xử lý các chất thải (thạch cao, tro, xỉ…) trở thành các sản phẩm phụ, đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật làm nguyên liệu sản xuất xi măng (độ ẩm, phần hóa, tỷ lệ than lẫn, các yếu tố vi lượng có hại, độ ổn định của các thành phần nguyên liệu…) theo tinh thần Quyết định 1696/QĐ-TTg ngày 23/9/2014 của Thủ tướng Chính phủ.

Nhà nước cần xây dựng cơ chế hỗ trợ đơn vị sử dụng nhằm đảm bảo hiệu quả kinh doanh, đủ bù đắp các phần chi phí đầu tư bổ sung và ổn định chất lượng.

Các cơ quan liên quan tiếp tục xây dựng các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật liên quan đến yêu cầu chất lượng cho các loại tro, xỉ, thạch cao và các sản phẩm có sử dụng tro, xỉ, thạch cao làm cơ sở để các doanh nghiệp căn cứ trao đổi, sản xuất.

Quý Anh