Một số kinh nghiệm trong công nghệ xử lý bùn đỏ bằng phương pháp thải khô tại các nhà máy alumin trên thế giới
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
MỘT SỐ KINH NGHIỆM TRONG CÔNG NGHỆ XỬ LÝ BÙN ĐỎ BẰNG PHƯƠNG
PHÁP THẢI KHÔ TẠI CÁC NHÀ MÁY ALUMIN TRÊN THẾ GIỚI
ThS. Hoàng Minh Hùng, KS. Nguyễn Quang Hà
Viện Khoa học Công nghệ Mỏ - Vinacomin
Biên tập: TS. Lưu Văn Thực
Tóm tắt:
Xử lý bùn đỏ alumin bằng công nghệ thải khô là phương pháp hiện đại có nhiều ưu điểm, an toàn
về môi trường hiện đang được ứng dụng rộng rãi trên thế giới cho các nhà máy mới xây dựng. Bài
báo giới thiệu một số kinh nghiệm xử lý bùn đỏ tại các nhà máy alumin trên thế giới bằng phương
pháp thải khô.
1. Đặt vấn đề
triển khai đề tài nghiên cứu khoa học: “Nghiên
Bùn đỏ là chất thải phát sinh trong quá trình cứu xử lý bùn đỏ nhà máy alumin Tân Rai Lâm
sản xuất alumin, là hỗn hợp các chất oxit chủ Đồng bằng phương pháp thải khô” nhằm thu hồi
yếu silic, sắt, xút NaOH, aluminat natri và một số dung dịch xút phục vụ cho tái sử dụng, tiết kiệm
ô xit kim loại khác… Bùn đỏ thường có pH~12 tài nguyên đất đai và nâng cao hơn an toàn môi
thuộc chất thải có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường trong sản xuất alumin. Để đưa phương
trường phải được lưu giữ bảo quản chặt chẽ an pháp thải khô áp dụng vào xử lý bùn đỏ nhà máy
toàn. Ở Việt Nam có 2 nhà máy sản xuất alumina alumin Tân Rai và Nhân Cơ, chúng tôi giới thiệu
là Tân Rai - Lâm Đồng và Nhân Cơ – Đắk Nông. một số kinh nghiệm xử lý bùn đỏ các nhà máy
Cả 2 nhà máy trên đều có công suất thiết kế 630 alumin trên thế giới bằng phương pháp thải khô.
2. Kinh nghiệm xử lý bùn đỏ bằng phương
pháp khô tại các nhà máy alumin trên thế
giới.
Trên thế giới hiện nay các phương pháp đổ
thải và lưu giữ bùn đỏ bằng phương pháp khô
gồm các dạng chính đổ thải khô dung dịch sệt
và bã lọc ép.
ngàn tấn alumina/năm. Từ năm 2013 và 2017
đến nay lần lượt các nhà máy alumin Tân Rai
và Nhân Cơ được đưa vào vận hành sản xuất
thương mại và đã đạt công suất thiết kế. Các
chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật công nghệ của cả 2 nhà
máy đều đạt yêu cầu so với thiết kế, đã mang
lại lợi nhuận trong sản xuất kinh doanh của Tập
đoàn TKV và hiệu quả kinh tế xã hội cho vùng
Lâm Đồng và Đắk Nông. Cả 2 nhà máy alumin
Lâm Đồng và Nhân Cơ đều áp dụng công nghệ
Bayer để hòa tách sản xuất alumina. Bùn đỏ
đuôi thải từ nhà máy được xử lí bằng phương
pháp thải ướt, theo đó dung dịch bùn đỏ được
bơm ra hồ lắng, nước xút loãng được thu hồi
bằng thẩm thấu qua lớp lọc dưới đáy hồ và qua
ngưỡng tràn của giếng thu tại giữa lòng hồ. Một
phần nước xút loãng được bơm về nhà máy
tái sử dụng, một phần xử lí trung hòa đảm bảo
tiêu chuẩn và xả thải. Qua 5 năm vận hành nhà
máy alumin Tân Rai đã cho thấy giá thành xử
lý bùn đỏ thấp nhưng cũng bộc lộ nhiều nhược
điểm như sử dụng nhiều diện tích đất đai làm hồ
chứa bùn đỏ, không thu hồi được xút lãng bằng
thẩm thấu qua đáy hồ, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm
môi trường đất xung quanh hồ bùn đỏ. Để giải
quyết các vấn đề nhược điểm trên, Tập đoàn
TKV đã giao cho Viện KHCN Mỏ - Vinacomin
2.1. Thải khô bùn đỏ dạng sệt:
Bùn đỏ sau quá trình rửa được cô đặc thành
dạng hỗn hợp sệt có hàm lượng chất rắn từ
48÷55% mới tiến hành đổ thải. Hỗn hợp bùn đỏ
sệt được vận chuyển tới bãi thải bằng đường
ống và được trải thành lớp trên diện tích của bãi
thải để khử nước bằng tháo khô và bay hơi dưới
ánh nắng mặt trời, phương pháp này làm cho
bùn đỏ khô, hàm lượng chất rắn đạt tới 62÷65%.
Ngoài ra một thiết kế tiên tiến còn bao gồm lớp
tháo nước ở phía dưới đáy nhằm tăng tính ổn
định cho bãi thải. Người ta áp dụng phương pháp
thải khô nhiều lớp đối với những nơi thiếu diện
tích đất, sử dụng đất hạn chế và đắt; đất phẳng,
đất thẩm thấu nhiều; nơi có yêu cầu cao đối với
bảo vệ môi trường; địa điểm bãi thải nằm cạnh
nhà máy alumin. Tính ưu việt của phương pháp
thải khô nhiều lớp này là: An toàn, giảm được
nguy hại cho người và động vật hoang dã; thải
khô nhiều lớp cho phép tăng chiều cao của bãi
KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
25
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
thải là điều mà bãi thải ướt thông thường không có ưu điểm là: giảm thiểu được diện tích bãi thải,
thực hiện được xét về góc độ kinh tế, như thế phù hợp với mọi địa hình; không cần đập lớn và
sử dụng diện tích bãi thải cũng ít hơn. Nhược chỉ yêu cầu bờ bao nhỏ; không có nguy cơ thảm
điểm của phương pháp này là có thể khó khăn ở họa khi có địa chấn vì chỉ có bùn đỏ đồng nhất
những khu vực có lượng mưa nhiều, khả năng được lưu giữ, bùn đỏ này có sức kháng cao đối
bốc hơi kém; chi phí trong quá trình đổ thải tốn với hóa lỏng khi tiếp xúc với nước và dung dịch;
kém hơn vì bùn trước khi thải phải được cô đặc nguy cơ rò rỉ chất ô nhiễm từ bùn đỏ thấp; thân
ở mức độ nhất định, quá trình thải phải thực thiện với môi trường và cải tạo bãi thải nhanh,
hiện theo các quy trình nghiêm ngặt và có thể dễ dàng. Nhược điểm của phương pháp này là
phải tiến hành cả việc dùng máy bừa để đảo lớp đầu tư thiết bị cao và chi phí vận hành tốn cho
bùn cho mau khô.
khâu lọc khô bùn đỏ trước khi đổ thải.
2.2. Thải khô bùn đỏ dạng bã lọc ép
Trên thế giới hiện nay có khoảng 73 nhà máy
Bùn đỏ sau quá trình rửa được lọc khô thành sản xuất alumin, trong đó phần lớn đã áp
dạng bánh có độ ẩm < 35%. Bùn đỏ khô được dụng phương pháp thải khô bùn đỏ, thay thế
vận chuyển đổ ra bãi thải bằng ô tô hoặc bằng dần cho phương pháp thải ướt. Việc thải khô sử
băng tải chuyên dùng. Phương pháp đổ thải khô dụng đến thiết bị lọc khiến chi phí tăng cao đặc
biệt với những nhà máy có công suất lớn lượng
bùn đỏ thải ra nhiều.Tuy nhiên để giảm thiểu tác
động của bùn đỏ đến môi trường thì phương
pháp thải khô ngày càng được nghiên cứu và
áp dụng rộng rãi tại các nhà máy trên thế giới.
Ứng dụng thải khô bùn đỏ tại nhà máy
alumin Gardanne - Pháp: Nhà máy alumin
Gardanne thuộc xã Gardanne ở miền nam
nước Pháp, nhà máy hoạt động với công suất
650.000 tấn alumin/ năm. Trước đây nhà máy
thải bùn đỏ bằng phương pháp đổ thải xuống
biển, trong giai đoạn năm 1983-2012 lượng bùn
đổ thải là 690.000 t/năm, diện tích tích đổ thải
chiếm 29,4 ha. Giai đoạn 2012-2015 nhà máy
sử dụng phương pháp thải khô nhiều lớp. Từ
2015 đến nay sử dụng phương pháp thải khô
với việc sử dụng máy lọc ép bùn đỏ tạo thành
bánh sau đó sử dụng ô tô vận chuyển thải khô.
Hình 1. Lưu trình phương pháp đổ thải khô bùn đỏ
Tóm tắt quy trình thải khô bùn đỏ như sau:
sệt tại Úc
Hình 2. Mô hình bãi chứa đổ thải khô bùn đỏ dạng sệt
KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
26
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Bảng 1. Thành phần khoáng vật bùn đỏ nhà máy alumin Gardenne
Khoáng vật
Hàm lượng, %
Khoáng vật
Hàm lượng, %
SiO2
5,7
Al2O3
12,35
Fe2O3
MgO
K2O
TiO2
P2O5
BaO
48,8
0,14
0,06
9,45
0,48
0,01
CaO
Na2O
Cr2O3
MnO
5,34
3,26
0,31
0,06
0,02
11,4
SrO
MKN 1000°C
Bùn đỏ từ nhà máy Gardanne được rửa bằng
nước sạch để thu hồi tối đa lượng soda phục vụ
sử dụng lại trong sản xuất alumin, sau đó được
xử lý qua thiết bị lọc ép thu được phần nước lọc
có chứa xút tuần hoàn lại nhà máy, phần bã bùn
đỏ sau lọc với độ ẩm khoảng 30% được vận
chuyển bằng ô tô đến bãi thải sau đó san gạt lu
lèn đầm chặt.
Việc áp dụng của công nghệ thải khô bùn
đỏ của nhà máy Gardanne giúp giảm diện tích
bãi chứa, và cung cấp một giải pháp kỹ thuật
để khai thác khối lượng lớn bùn đỏ khô hàng
nămcó thể được chế tạo thành vật liệu rắn (như
gạch, ngói ….) bán được trên thị trường.
Máy lọc ép bùn đỏ được lắp đặt trong nhà
máy alumin Gardanne có diện tích lọc 400m2,
đóng xả bùn sau lọc tự động. Thiết bị thủy lực
đóng tấm lọc được cung cấp bởi 4 giác cắm
thủy lực để phân phối áp lực đồng đều trên tấm
Hình 3. Quy trình thải khô bùn đỏ tại nhà máy
Gardanne hiện tại
Hình 4. Xưởng lọc ép và sơ đồ công nghệ lọc ép bùn đỏ công suất 250.000 tấn/năm thuộc nhà máy
alumin Gardanne (Pháp)
KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
27
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
lọc, áp suất lên tới 240 bar. Máy bơm cấp máy theo đó bùn đỏ được lọc ép đến độ ẩm ~32%,
lọc ép là máy bơm ly tâm. Nồng độ bùn bơm cấp
cho máy lọc trong phạm vi 250 đến 450 g/l, lưu
lượng bơm 40-60m3/h. Nước sau lọc ép được
chảy vào bể thu gom nước lọc quay vòng lại
khu lắng rửa. Bể chứa bùn cấp cho máy lọc ép
được lưu trữ đảm bảo cấp bùn đỏ cho máy lọc
ép 3 ngày.
Ứng dụng thải khô bùn đỏ tại nhà máy
alumin Tôn Nghĩa – Trung Quốc: Nhà máy
alumin Tôn Nghĩa nằm ở phía bắc tỉnh Qúy
Châu – Trung Quốc, là tổ hợp gồm nhà máy
alumin và nhà máy điện phân nhôm. Công suất
thiết kế ban đầu là 800.000 tấn alumin/năm, đi
vào sản xuất từ năm 2010. Công suất hiện nay
là 1.100.000 tấn alumin/năm. Khu vực nhà máy
có mùa mưa kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10
hàng năm. Lượng mưa trung bình 1200 mm/
năm, lượng bốc hơi khoảng 70÷80%. Công
nghệ thải bùn đỏ áp dụng là công nghệ thải khô
sau đó được vận chuyển bằng ô tô ra bãi thải
san gạt phơi khô là lu đầm chặt. Tổng chiều cao
bãi thải được thiết kế 64m, hiện nay đang thải
độ cao 18m. Tổng diện tích bãi thải được thiết
kế quy hoạch là 100 ha. Kết cấu bãi thải khô bùn
đỏ gồm dưới đáy lót 1 lớp màng HDPE chống
thấm, xung quanh có đê bao cơ sở bằng đất
cao 6-8m, ở giữa các bãi thải có giếng thu nước
mặt, toàn bộ lượng nước mặt thu hồi qua hệ
thống đường ống ngầm nằm dưới đáy tự chảy
về bể nước thu hồi có thể tích 20.000 m3 và
được bơm về nhà máy tái sử dụng.
Kinh nghiệm thải khô bùn đỏ tại nhà
máy alumin Bình Quả – Trung Quốc: Nhà
máy alumin Bình Quả được xây dựng từ năm
1993 có công suất 2,52 triệu tấn alumin/năm,
bùn đỏ phải xử lí là 3,4 triệu tấn/năm, trong đó
thu hồi quặng sắt là 400 ngàn tấn/năm, xử lý
Hình 5. Thiết bị lọc ép bùn đỏ tại nhà máy alumin Gardanne (Pháp)
Hình 6. Bãi thải khô bùn đỏ nhà máy alumin Tôn Nghĩa – Trung Quốc
KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
28
THÔNG TIN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ MỎ
Hình 7. Xưởng lọc ép bùn đỏ và bãi thải bùn đỏ khô tại nhà máy alumin Bình Quả
theo phương pháp thải khô 1,5 triệu tấn/năm,
sẽ xây dựng bãi thải mới và sử dụng hoàn toàn
công nghệ thải khô.
xử lý theo phương pháp sệt ướt 1,5 triệu tấn/
năm. Chiều cao đổ thải hiện nay đang là 24 m.
Xưởng lọc ép có 10 tổ hợp thiết bị máy lọc loại
2x2m, toàn bộ thiết bị lọc ép đều được sản xuất
tại Trung Quốc. Bùn đỏ được lọc ép khô đến độ
ẩm 30%, vận chuyển bằng ô tô lên bãi thải, phơi
khô đến độ ẩm 20% sau đó san gạt và lu nèn
đạt độ đầm chặt k>0,9. Toàn bộ nước mưa từ
bãi thải bùn đỏ đều được thu hồi, xử lí và cấp
trở lại nhà máy alumin. Bãi chứa bùn đỏ khô
được xây dựng tại khu đất trống được bao bọc
xung quanh là đường quốc lộ, khu công nghiệp,
khu dân cư nên chiều cao đổ thải bị hạn chế.
Trong thời gian tới nhà máy alumin Bình Quả
3. Kết luận
Xử lí bùn đỏ alumin bằng công nghệ thải khô
là phương pháp hiện đại có nhiều ưu điểm tiết
kiệm tài nguyên đất, tận thu tối đa vật liệu xút tái
sử dụng, an toàn về môi trường hiện đang được
ứng dụng rộng rãi trên thế giới cho các nhà máy
mới xây dựng và cải tạo từ thải ướt sang thải
khô. Trong thời gian tới các nhà máy alumin Tân
Rai Lâm Đồng và Nhân Cơ Đắk Nông cũng sẽ
sớm được triển khai ứng dụng công nghệ thải
khô bùn đỏ nhằm tiết kiệm tài nguyên và an toàn
môi trường./.
Some experiences in the red mud treatment by using dry discharge
method at some aluminum preparation plants on the world
MSc. Hoang Minh Hung, Eng. Nguyen Quang Ha
Institute of Mining Science and Technology - Vinacomin
Summary:
Treatment of alumina red mud by using dry discharge method is a modern one with many
advantages, environmental safety and has been applied widely to new aluminum preparation
plants in the world. The article introduces some experiences in the red mud treatment by using dry
discharge method at some aluminum preparation plants on the world.
KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
29
5 trang
105020
Free
Bạn đang xem tài liệu "Một số kinh nghiệm trong công nghệ xử lý bùn đỏ bằng phương pháp thải khô tại các nhà máy alumin trên thế giới", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- mot_so_kinh_nghiem_trong_cong_nghe_xu_ly_bun_do_bang_phuong.pdf
