Sản xuất thép và gạch xốp từ bùn đỏ

Bùn thải thành nguyên liệu

Theo quy hoạch khai thác bô-xít ở Tây Nguyên, dự án a-lumin Nhân Cơ (tỉnh Đắk Nông) có công suất 600 nghìn tấn a-lu-min/năm sẽ thải ra lượng bùn đỏ khô khoảng gần 570 nghìn tấn/năm, cộng với dung dịch bám theo bùn đỏ là khoảng 610 nghìn tấn/năm. Dự án a-lu-min TânRai (Lâm Đồng) theo tính toán sẽ thải ra lượng bùn đỏ khô khoảng 637 nghìn tấn/năm và dung dịch bám theo bùn đỏ ước tính là gần 688 nghìn tấn/năm. Như vậy, hai nhà máy a-lu-min ở Tây Nguyên, hằng năm thải ra lượng bùn đỏ khô khoảng 1,2 triệu tấn. Đây sẽ là vấn đề xã hội lớn nếu không có giải pháp xử lý hiệu quả khối lượng bùn đỏ thải ra sau khai thác bô-xít ở Tây Nguyên.

Nằm trong khuôn khổ nhiệm vụ của Chương trình trọng điểm Tây Nguyên 3 "Khoa học và công nghệ phục vụ phát triển bền vững kinh tế - xã hội vùng Tây Nguyên" (giai đoạn 2011 - 2015), Viện Hóa học thuộc Viện HLKH và CNVN đã triển khai, thực hiện Đề tài "Nghiên cứu công nghệ sản xuất thép và vật liệu không nung từ bùn đỏ trong quá trình sản xuất a-lu-min tại Tây Nguyên" do tiến sĩ Vũ Đức Lợi, Phó Viện trưởng Hóa học làm chủ nhiệm. Bùn đỏ khai thác bô-xít được coi là tác nhân gây độc hại với môi trường, nhưng theo tiến sĩ Lợi trong bùn đỏ còn chứa một hàm lượng sắt khá cao. Từ năm 2009, nhóm nghiên cứu đã xác định hàm lượng sắt trong bùn đỏ từ khai thác bô-xít ở Tây Nguyên (nhất là Fe 203) đạt 46 đến 53%, nghĩa là cao hơn so với bùn đỏ ở một số nước trên thế giới như Ô-xtrây-li-a, Hung-ga-ri... Các nhà khoa học cho rằng, đây chính là quặng sắt nghèo nhưng có khối lượng lớn, thuận lợi cho việc nghiên cứu và áp dụng công nghệ để sản xuất ra gang, thép từ nguồn thải bùn đỏ. Hơn nữa, nước ta có trữ lượng đá vôi lớn là yếu tố quan trọng cho quá trình chế biến gang và thép từ bùn đỏ.

Sau hơn hai năm nghiên cứu, từng bước hoàn thiện công nghệ với sự hợp tác của Công ty cổ phần thép Thái Hưng, năm 2012, nhóm nghiên cứu do tiến sĩ Vũ Đức Lợi chủ trì đã từng bước nâng trọng lượng mỗi mẻ thử nghiệm quy mô phòng thí nghiệm từ một tấn, 2,5 tấn, năm tấn, rồi 10 tấn bùn đỏ. Qua từng mẻ, công nghệ được điều chỉnh, hiệu suất thu hồi sắt không ngừng tăng lên và đến mẻ chạy thử 20 tấn bùn đỏ vào cuối tháng 3 vừa qua, nhất là mẻ 200 tấn mới đây đã cho kết quả thu hồi sắt đạt hơn 70%. Theo đó, bước đầu đã sản xuất được một lượng sắt xốp làm nguyên liệu cho sản xuất thép và hàng nghìn cân xỉ được sử dụng cho sản xuất clanh-ke và vật liệu xây dựng không nung. Quy trình công nghệ sản xuất thép từ bùn đỏ bao gồm các công đoạn: Loại bỏ dịch bám theo bùn đỏ nhằm thu hồi xút và bùn đỏ khô, sau đó là công đoạn phối liệu; áp dụng công nghệ thiêu kết, nghiền tuyển, loại bỏ các tạp chất như si-lic, ô-xít nhôm... để thu được tinh quặng sắt đạt tiêu chuẩn luyện gang và thép.

Hứa hẹn sự phát triển bền vững

Quá trình nghiên cứu, thử nghiệm của các nhà khoa học Viện HLKH và CNVN cho thấy, nếu lựa chọn công nghệ hoàn nguyên trực tiếp trong lò hồ quang sẽ cho hiệu suất thu hồi sắt đạt hơn 70% nhưng công nghệ này tiêu tốn nhiều năng lượng, qua đó ảnh hưởng đến giá thành sản phẩm. Còn sử dụng công nghệ thiêu kết, phối hợp nghiền và tuyển từ thì có ưu điểm hạn chế tiêu tốn năng lượng (do sử dụng khí dư của lò cao trong quá trình luyện gang) cho nên đạt hiệu quả kinh tế cao hơn nếu triển khai ở quy mô công nghiệp. Phương án công nghệ này, như đánh giá của các nhà khoa học là phù hợp với công tác xử lý bùn đỏ trong quá trình sản xuất a-lu-min và được chấp nhận lựa chọn.

Báo cáo của thường trực đề án cho thấy, sau chế biến 2,4 tấn bùn đỏ khô sẽ thu được 1 tấn tinh quặng sắt 62%. Nếu tính giá 1,9 triệu đồng/tấn, trong khi chi phí khoảng 1,4 triệu đồng/tấn, cộng thêm chi phí bảo vệ môi trường, sáng chế, khấu hao máy móc... thì kết quả trên hứa hẹn một hướng đi nâng cao hiệu quả kinh tế của ngành công nghiệp a-lu-min - nhôm cũng như xử lý tốt hơn vấn đề môi trường bền vững.

Tại Hải Dương, sau khi thăm dây chuyền thiết bị chạy thử bùn đỏ ra phôi thép ở Công ty Thái Hưng, tháng 4 vừa qua, Phó Thủ tướng Hoàng Trung Hải đã chủ trì tọa đàm đề tài khoa học do Viện HLKH và CNVN thực hiện. Phó Thủ tướng nhấn mạnh, để chuyển giao vào sản xuất công nghiệp sản phẩm sắt, thép từ nguồn thải bùn đỏ, Viện HLKH và CNVN phối hợp các đơn vị liên quan cần tiếp tục hoàn thiện tối ưu công nghệ; tính toán hiệu quả kinh tế và các mặt khác nhằm góp phần giải quyết triệt để vấn đề bùn đỏ trong quá trình khai thác bô-xít ở Tây Nguyên...