Một số kinh nghiệm trong công nghệ xử lý bùn đỏ bằng phương pháp thải khô tại các nhà máy alumin trên thế giới

Nội dung text: Một số kinh nghiệm trong công nghệ xử lý bùn đỏ bằng phương pháp thải khô tại các nhà máy alumin trên thế giới

1. 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. ngàn tấn alumina/năm. Từ năm 2013 và 2017 2. Kinh nghiệm xử lý bùn đỏ bằng phương đến nay lần lượt các nhà máy alumin Tân Rai pháp khô tại các nhà máy alumin trên thế và Nhân Cơ được đưa vào vận hành sản xuất giới. thương mại và đã đạt công suất thiết kế. Các Trên thế giới hiện nay các phương pháp đổ chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật công nghệ của cả 2 nhà thải và lưu giữ bùn đỏ bằng phương pháp khô máy đều đạt yêu cầu so với thiết kế, đã mang gồm các dạng chính đổ thải khô dung dịch sệt lại lợi nhuận trong sản xuất kinh doanh của Tập và bã lọc ép. đoàn TKV và hiệu quả kinh tế xã hội cho vùng 2.1. Thải khô bùn đỏ dạng sệt: Lâm Đồng và Đắk Nông. Cả 2 nhà máy alumin Bùn đỏ sau quá trình rửa được cô đặc thành Lâm Đồng và Nhân Cơ đều áp dụng công nghệ dạng hỗn hợp sệt có hàm lượng chất rắn từ Bayer để hòa tách sản xuất alumina. Bùn đỏ 48÷55% mới tiến hành đổ thải. Hỗn hợp bùn đỏ đuôi thải từ nhà máy được xử lí bằng phương sệt được vận chuyển tới bãi thải bằng đường pháp thải ướt, theo đó dung dịch bùn đỏ được ống và được trải thành lớp trên diện tích của bãi bơm ra hồ lắng, nước xút loãng được thu hồi thải để khử nước bằng tháo khô và bay hơi dưới bằng thẩm thấu qua lớp lọc dưới đáy hồ và qua ánh nắng mặt trời, phương pháp này làm cho ngưỡng tràn của giếng thu tại giữa lòng hồ. Một bùn đỏ khô, hàm lượng chất rắn đạt tới 62÷65%. phần nước xút loãng được bơm về nhà máy Ngoài ra một thiết kế tiên tiến còn bao gồm lớp tái sử dụng, một phần xử lí trung hòa đảm bảo tháo nước ở phía dưới đáy nhằm tăng tính ổn tiêu chuẩn và xả thải. Qua 5 năm vận hành nhà định cho bãi thải. Người ta áp dụng phương pháp máy alumin Tân Rai đã cho thấy giá thành xử thải khô nhiều lớp đối với những nơi thiếu diện lý bùn đỏ thấp nhưng cũng bộc lộ nhiều nhược tích đất, sử dụng đất hạn chế và đắt; đất phẳng, điểm như sử dụng nhiều diện tích đất đai làm hồ đất thẩm thấu nhiều; nơi có yêu cầu cao đối với chứa bùn đỏ, không thu hồi được xút lãng bằng bảo vệ môi trường; địa điểm bãi thải nằm cạnh thẩm thấu qua đáy hồ, tiềm ẩn nguy cơ ô nhiễm nhà máy alumin. Tính ưu việt của phương pháp môi trường đất xung quanh hồ bùn đỏ. Để giải thải khô nhiều lớp này là: An toàn, giảm được quyết các vấn đề nhược điểm trên, Tập đoàn nguy hại cho người và động vật hoang dã; thải TKV đã giao cho Viện KHCN Mỏ - Vinacomin khô nhiều lớp cho phép tăng chiều cao của bãi KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN 25
2. 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 Hình 1. Lưu trình phương pháp đổ thải khô bùn đỏ bánh sau đó sử dụng ô tô vận chuyển thải khô. sệt tại Úc Tóm tắt quy trình thải khô bùn đỏ như sau: Hình 2. Mô hình bãi chứa đổ thải khô bùn đỏ dạng sệt 26 KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
3. 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 48,8 CaO 5,34 MgO 0,14 Na2O 3,26 K2O 0,06 Cr2O3 0,31 TiO2 9,45 MnO 0,06 P2O5 0,48 SrO 0,02 BaO 0,01 MKN 1000°C 11,4 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 Hình 3. Quy trình thải khô bùn đỏ tại nhà máy thủy lực để phân phối áp lực đồng đều trên tấm 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
4. 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 sau đó được vận chuyển bằng ô tô ra bãi thải cho máy lọc trong phạm vi 250 đến 450 g/l, lưu san gạt phơi khô là lu đầm chặt. Tổng chiều cao 3 lượng bơm 40-60m /h. Nước sau lọc ép được bãi thải được thiết kế 64m, hiện nay đang thải chảy vào bể thu gom nước lọc quay vòng lại độ cao 18m. Tổng diện tích bãi thải được thiết khu lắng rửa. Bể chứa bùn cấp cho máy lọc ép kế quy hoạch là 100 ha. Kết cấu bãi thải khô bùn được lưu trữ đảm bảo cấp bùn đỏ cho máy lọc ép 3 ngày. đỏ gồm dưới đáy lót 1 lớp màng HDPE chống thấm, xung quanh có đê bao cơ sở bằng đất Ứng dụng thải khô bùn đỏ tại nhà máy cao 6-8m, ở giữa các bãi thải có giếng thu nước alumin Tôn Nghĩa – Trung Quốc: Nhà máy alumin Tôn Nghĩa nằm ở phía bắc tỉnh Qúy mặt, toàn bộ lượng nước mặt thu hồi qua hệ Châu – Trung Quốc, là tổ hợp gồm nhà máy thống đường ống ngầm nằm dưới đáy tự chảy 3 và alumin và nhà máy điện phân nhôm. Công suất về bể nước thu hồi có thể tích 20.000 m được bơm về nhà máy tái sử dụng. thiết kế ban đầu là 800.000 tấn alumin/năm, đi vào sản xuất từ năm 2010. Công suất hiện nay Kinh nghiệm thải khô bùn đỏ tại nhà Nhà là 1.100.000 tấn alumin/năm. Khu vực nhà máy máy alumin Bình Quả – Trung Quốc: máy alumin Bình Quả được xây dựng từ năm có mùa mưa kéo dài từ tháng 6 đến tháng 10 1993 có công suất 2,52 triệu tấn alumin/năm, hàng năm. Lượng mưa trung bình 1200 mm/ bùn đỏ phải xử lí là 3,4 triệu tấn/năm, trong đó năm, lượng bốc hơi khoảng 70÷80%. Công thu hồi quặng sắt là 400 ngàn tấn/năm, xử lý nghệ thải bùn đỏ áp dụng là công nghệ thải khô 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 28 KHCNM SỐ 1/2019 * TUYỂN, CHẾ BIẾN THAN- KHOÁNG SẢN
5. 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 xử lý theo phương pháp sệt ướt 1,5 triệu tấn/ công nghệ thải khô. năm. Chiều cao đổ thải hiện nay đang là 24 m. 3. Kết luận Xưởng lọc ép có 10 tổ hợp thiết bị máy lọc loại Xử lí bùn đỏ alumin bằng công nghệ thải khô 2x2m, toàn bộ thiết bị lọc ép đều được sản xuất là phương pháp hiện đại có nhiều ưu điểm tiết tại Trung Quốc. Bùn đỏ được lọc ép khô đến độ kiệm tài nguyên đất, tận thu tối đa vật liệu xút tái ẩm 30%, vận chuyển bằng ô tô lên bãi thải, phơi sử dụng, an toàn về môi trường hiện đang được khô đến độ ẩm 20% sau đó san gạt và lu nèn ứng dụng rộng rãi trên thế giới cho các nhà máy đạt độ đầm chặt k>0,9. Toàn bộ nước mưa từ mới xây dựng và cải tạo từ thải ướt sang thải bãi thải bùn đỏ đều được thu hồi, xử lí và cấp khô. Trong thời gian tới các nhà máy alumin Tân trở lại nhà máy alumin. Bãi chứa bùn đỏ khô Rai Lâm Đồng và Nhân Cơ Đắk Nông cũng sẽ được xây dựng tại khu đất trống được bao bọc sớm được triển khai ứng dụng công nghệ thải xung quanh là đường quốc lộ, khu công nghiệp, khô bùn đỏ nhằm tiết kiệm tài nguyên và an toàn khu dân cư nên chiều cao đổ thải bị hạn chế. môi trường./. Trong thời gian tới nhà máy alumin Bình Quả 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