Tro bay là một loại khoáng hoạt tính pozzolan dùng làm phụ gia cho chế tạo bê tông cường độ cao. Tro bay là bụi khí thải dưới dạng hạt mịn thu được từ quá trình đốt cháy nhiên liệu than đá trong các nhà máy nhiệt điện chạy than, là phế thải thoát ra từ buồng đốt qua ống khói nhà máy. Tro bay được tận thu từ ống khói qua hệ thống nồi hơi tinh luyện loại bỏ bớt các thành phần than [cacbon] chưa cháy hết. Thành phần của tro bay thường chứa các silic oxit, nhôm oxit, calci oxit, sắt oxit, magnesi oxit và lưu huỳnh oxit, ngoài ra có thể chứa một lượng than chưa cháy. Cũng giống như các phụ gia khoáng hoạt tính cho bê tông khác như muội silic, tro bay là một loại pozzolan nhân tạo với thành phần chính tạo hiệu ứng pozzolan là các silic oxit, nhôm oxit chứa trong tro bay. Hàm lượng than chưa cháy hết trong tro bay phải < 6%, nếu lượng chất cháy chưa hết trong tro bay > 6% phải có biện pháp tinh lọc để loại bỏ than chưa cháy hết khỏi tro bay. Hàm lượng các chất nhôm oxit, silic oxit và sắt oxit trong tro bay phải > 70%.
Phân loại tro bay[sửa | sửa mã nguồn]
Tro bay loại F[sửa | sửa mã nguồn]
Tro bay loại F là sản phẩm từ bụi thải của quá trình đốt than đá [than cốc]. Tro bay loại F là tro bay có chứa ít hơn 7% vôi [CaO], trong thành phần của nó có thêm sắt oxit, silica thủy tinh [silic oxit], nhôm oxit và natri silicat [thủy tinh nước]. Tro bay loại F là loại tro bay thích hợp hơn loại C cho chế tạo bê tông cường độ cao. Tro bay loại F được sử dụng với liều lượng hợp lý, khoảng 10-15% lượng dùng xi măng, để chế tạo vữa bê tông thường cho bê tông có cường độ khoảng 40-60 Mpa [400-600 kG/cm² [mác bê tông 400-600]].
Tro bay loại C[sửa | sửa mã nguồn]
Tro bay loại C thường có chứa hơn 20% vôi [CaO]. Hàm lượng vôi cao làm giảm hiệu quả của hiệu ứng pozzolan của loại tro bay này. Tro bay loại C là sản phẩm từ bụi thải của quá trình đốt than bùn non.
- Tro xỉ thải ra từ Nhà máy nhiệt điện than [NĐT] - Nguyên nhân quan trọng khiến dư luận trong cộng đồng phản đối NĐT
1.1. Trong tro xỉ thải ra từ NĐT có nhiều nguyên tố kim loại gây ung thư cho động vật
“Trong tro xỉ có nhiều nguyên tố kim loại nặng, có thể gây ung thư cho con người”.
- Các nguyên tố kim loại nặng có thể gây ung thư là đúng, song cần nhận thức rằng các nguyên tố kim loại nặng cũng như các nguyên tố hóa học khác có mặt ở khắp nơi, bốc một nắm đất lên cũng có thể có hàng chục nguyên tố kim loại nặng. Trong cơ thể động vật cũng có rất nhiều nguyên tố kim loại nặng nhưng đó là những nguyên tố vi lượng, cần thiết đề duy trì và phát triển sự sống của sinh vật. Ví dụ như cần có sắt để tạo hồng cầu…
- Điều không đúng của công bố này là không nói rõ hàm lượng của những nguyên tố này là bao nhiêu, chỉ nói chung chung rằng trong tro xỉ có hàng chục nguyên tố kim loại nặng gây ung thư cho con người khiến cộng đồng lo sợ, các cơ quan quản lý môi trường cũng coi tro xỉ là chất thải nguy hại, có thể gây ung thư và do đó đang là rào cản cho việc sử dụng tro xỉ. Việt Nam đã có QCVN 07:2009/BTNMT về quản lý nồng độ các hóa chất độc hại trong chất thải rắn, qua các kết quả phân tích của các NMNĐT cũng như kết quả phân tích của Tổng cục Môi trường [Bộ Tài nguyên và Môi trường] nồng độ kim loại năng rất bé, bé hơn cả nghìn lần so với quy định, đó cũng là những nguyên tố vi lượng trong tro xỉ.
1.2. Trong tro xỉ thải ra từ NĐT có nhiều hạt bụi cỡ hạt < 2,5mm [PM 2,5]
Trong tro xỉ thải ra từ NĐT có quá nhiều hạt bụi cỡ hạt < 2,5mm [PM2,5], là những hạt bụi rất khó lắng đọng nên dễ dàng bị động vật hít vào và lắng đọng tại phổi gây ung thư. Việc gây ra ung thư do bụi < 2,5mm có thể đúng nhưng nguyên nhân gây bụi này bởi NĐT thì không đúng, do:
- Các NMNĐT từ nhỏ nhất đến lớn nhất đều có lọc bụi tĩnh điện. Theo tĩnh điện học, các hạt có kích thước càng nhỏ, càng gần với kích thước phân tử thì càng có lực hút tĩnh điện lớn nên khi dòng khói bụi qua lọc bụi tĩnh điện thì trước tiên, những hạt nhỏ nhất sẽ bị giữ lại ở các bản cực.
- Ống khói cao ³ 200m,các hạt bụi rất nhỏ, giả dụ không bị giữ lại ở lọc bụi tĩnh điện, sẽ bay đi rất xa khi ra khỏi ống khói, thậm chí có thể xa 50 - 100km, lại khó lắng đọng, nên hầu như không ảnh hưởng gì đến nồng độ môi trường không khí xung quanh, là môi trường đang sống, thế thì sao có thể ở tầng thấp [khí quyển] ngay mặt đất, để vào phổi động vật được. Có thể khẳng định sự có mặt của bụi < PM 2,5 là do các hoạt động khác trên mặt đất như giao thông, xây dựng…
1.3. Mỗi năm có 4.300 người chết yểu vì NĐT, sẽ tăng 17.500 người vào năm 2030 theo mức độ tăng sản lượng NĐT
Tổ chức Nghiên cứu phát triển xanh Green ID nói rằng “Theo nghiên cứu của trường Đại học Havard [Mỹ], mỗi năm ở Việt Nam có 4.300 người chết yểu, gần đây con số này còn tăng lên 17.500 người chết yếu vì NĐT”.
Chúng tôi có phản bác thông tin này rằng nếu nghiên cứu của trường Havard là đúng thì sao không cảnh báo ngay cho nước Mỹ, khi ấy NĐT của họ gấp 108 lần NĐT của Việt Nam, cho Trung Quốc có NĐT gấp 185 lần [tỷ lệ NĐT của Trung Quốc là 79%], cho nước Đức có tỷ lệ NĐT 44,5%, gấp 15,5 lần Việt Nam, cho nước Úc [tỷ lệ NĐT 68%] gấp 22 lần Việt Nam.
Trình độ văn hóa của dân Mỹ, dân Đức cao, hệ thống pháp luật hoàn thiện, nếu NĐT gây chết yểu nhiều người như vậy thì sao họ không kiện các NMNĐT, NĐT của những nước này vẫn phát triển, vẫn chiếm tỷ trọng chủ yếu.
1.4. Tro xỉ từ NĐT thải ra bãi chứa gây bụi cho khu vực dân cư xung quanh, điển hình nhất là tại NMNĐ Vĩnh Tân 2
NMNĐ Vĩnh Tân được thiết kế thải tro xỉ từ nhà máy ra bãi chứa bằng phương pháp vận chuyển khô [vận chuyển bằng xe tải]. Tỉnh Ninh Thuận và Bắc Bình Thuận [huyện Tuy Phong nơi đặt NMNĐ Vĩnh Tân 2] có khí hậu điển hình của cực Nam Trung Bộ: nhiều nắng, nhiều gió và khô hạn nên khi thải tro xỉ ra bãi theo phương pháp khô thì gió sẽ thổi tung bụi ra ngoài khu dân cư xung quanh. Điều này là đúng, hậu quả rất lớn, là bài học lớn cho NMNĐ Vĩnh Tân 2 cũng như cho các NMNĐT khác.
Biện pháp khắc phục: rất tốn kém và đã được khắc phục.
II. Đặc tính tro xỉ thải ra từ NĐT
2.1. Tính tổng khối lượng tro xỉ thải ra hàng năm của các NMNĐT
Than nội địa có hàm lượng tro rất cao, than cho điện từ cám 5A đến cám 6B có độ tro theo mẫu khô Ak = 29 - 37,5% [TCVN 8910:2015], trong khi than nhập khẩu có độ tro thấp hơn nhiều, ví dụ:
Than á bitum Indonexia các loại: Alv = 2 - 6%
Khối lượng than nhập khẩu sẽ tăng dần lên và chiếm tỷ trọng chủ yếu trong tổng khối lượng than dùng cho điện [xem bảng 1].
Bảng 1. Sản lượng than khai thác nội địa và nhập khẩu cấp cho điện
Đơn vị: nghìn tấn
TT
Chủng loại than
2019
2020
2025
2030
2035
2040
1
Khả năng cấp than cho điện
~ 35.000
36.300
39.800
39.500
2
Nhu cầu than cho điện
60.000
86.300
119.800
127.500
3
Thiếu hụt
25.000
50.000
80.000
88.000
Nếu than nhập khẩu chỉ là á bitum có độ tro trung bình 5% còn than nội địa có độ tro trung bình là 32%, thì tổng lượng tro xỉ thải ra [tro bay và xỉ] cho các năm 2020, 2025, 2030 và 2035 được nêu tại bảng 2.
Bảng 2. Lượng tro xỉ thải ra từ NĐT khi đốt than nội địa và than nhập khẩu
Đơn vị: triệu tấn
TT
2020
2025
2030
2035
2040
1
Tổng sản lượng than nội địa
35,00
36,30
39,80
39,50
2
Tổng lượng tro xỉ thải ra khi đốt than nội địa [độ tro trung bình 32%]
11,20
11,62
12,74
12,64
2.1. Tro bay [85%]
9,52
9,88
10,83
10,74
2.2. Xỉ [15%]
1,68
1,74
1,91
1,90
3
Tổng lượng than nhập khẩu
25,00
50,00
80,00
88,00
4
Tổng lượng tro xỉ thải ra khi đốt than nhập khẩu [độ tro trung bình 5%]
1,25
2,50
4,00
4,40
4.1. Tro bay [85%]
1,06
2,12
3,40
3,74
4.2. xỉ [15%]
0,19
0,38
0,60
0,66
5
Tổng lượng tro xỉ thải ra
12,45
14,12
16,74
17,04
5.1. Tro bay
10,58
12,00
14,23
14,48
5.2. Xỉ
1,87
2,12
2,51
2,56
6
Tỷ lệ than nội địa/than nhập khẩu
1,40
0,73
0,50
0,45
7
Tỷ lệ tro than nội địa/than nhập khẩu
8,96
4,65
3,16
2,87
* Nhận xét bảng 2:
- Lượng tro xỉ thải ra chủ yếu từ các NMNĐ đốt than nội địa:
+ Năm 2020, lượng than nội địa tiêu thụ nhiều gấp 1,4 lần lượng than nhập khẩu nhưng lượng tro xỉ thải ra nhiều gấp 8,96 lần.
+ Năm 2030, lượng than nội địa chiếm 1/3 tổng nhu cầu than [bằng 1/2 tổng lượng than nhập khẩu] nhưng lượng tro xỉ thải ra nhiều gấp 3,18 lần so với than nhập khẩu.
- Than nội địa là than khó bốc cháy và khó cháy kiệt, tỷ lệ cacbon chưa cháy hết còn trong tro phổ biến từ 15 - 20% nên chưa thể là nguyên liệu tốt để sản xuất VLXD.
Ngược lại than nhập khẩu là than dễ cháy, ít tro nên tro là nguyên liệu tốt, có thể dùng ngay để sản xuất VLXD.
2.2. Thành phần hóa học của tro xỉ
Có 2 loại NMNĐT, được phân theo công nghệ đốt của lò hơi:
- Lò hơi đốt than bột
- Lò hơi đốt lớp sôi
Trong tro xỉ thải ra, được tách riêng thành 2 loại:
- Trong tro bay theo đường khói, được thu hồi lại qua lọc bụi tĩnh điện trước khi thải ra ngoài trời qua ống khói.
- Xỉ thải ra ở đáy buồng đốt lò hơi.
2.2.1. Lò hơi đốt than bột
Than bột có cỡ hạt rất mịn, phổ biến là cỡ hạt < 70mm. Tro bay là các oxyt kim loại còn lại sau khi cháy hạt than nên nói chung kích thước hạt tro còn nhỏ hơn kích thước hạt than bột.
Than bột phun vào trong buồng đốt, cháy thành ngọn lửa như khi phun dầu hay khí đốt. Tùy theo tính dễ cháy của than, hàm lượng cacbon còn trong tro:
- Đối với than antraxit nội địa chó thể tới 15 - 20%
- Đối với than bitum và á bitum thường < 6%.
Tro bay bay theo đường khói được thu hồi lại qua lọc bụi tĩnh điện, hiệu suất khử bụi hiện nay của lọc bụi tĩnh điện đã đạt > 99,75%, nghĩa là gần như triệt để. Tỷ lệ tro bay thường bằng 85% tổng lượng tro của than đốt.
Xỉ thải ra ở đáy lò, chiếm tỷ lệ 15% tổng lượng tro, do được tập trung và lưu giữ trong buồng đốt lâu hơn nên hàm lượng cacbon chưa cháy còn trong tro thường < 6%.
2.2.2. Lò hơi đốt lớp sôi
SO2 sinh ra từ cháy lưu huỳnh có trong than được khử bằng cách đưa đá vôi [CaCO3] vào buồng đốt cùng với than, dưới tác dụng của nhiệt, CaCO3 bị phân hủy thành CaO và CO2. CaO kết hợp với SO2 để tạo thành CaSO4 [thạch cao]. Như vậy trong tro xỉ còn có lẫn CaSO4 và CaO thừa nên tro xỉ không đạt chất lượng tốt làm nguyên liệu để sản xuất VLXD. Thạch cao cũng không thu hồi riêng được như ở lò hơi đốt than bột, nghĩa là thạch cao cũng là chất thải cùng với tro xỉ.
2.2.3. Thành phần hóa học của tro xỉ
Thành phần hóa học của tro xỉ chủ yếu là các oxyt kim loại. Trong các bảng 3, 4, 5, 6 giới thiệu thành phần hóa học của tro xỉ tại các NMNĐ dùng lò hơi đốt than bột và lò đốt lớp sôi, theo số liệu phân tích của NMNĐ và của Tổng cục Môi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường.
Bảng 3. Đặc tính tro bay của các NMNĐ dùng lò hơi đốt than bột
Nhà máy Nhiệt điện
Vĩnh Tân 2
Duyên Hải 1
Quảng Ninh
Duyên Hải 3
Vĩnh Tân 4
SiO2, %
48,1
55,7
50,10
46,40
45,68
Al2O3, %
15,8
23,1
24,53
22,00
29,45
Fe2O3, %
17,10
6,10
6,07
15,60
13,88
TiO2, %
0,69
0,52
-
0,65
-
CaO, %
12,20
0,70
3,92
7,10
4,78
MgO, %
2,18
1,70
1,21
2,90
1,60
Mg2O, %
0,93
0,54
-
0,61
0,36
K2O, %
1,85
3,76
-
1,23
1,00
MnO, %
0,08
-
-
0,13
-
P2O5, %
0,01
0,12
-
0,44
-
C, %
5,57
9,60
5,0¸6,0
5,80
Bảng 4. Đặc tính xỉ đáy lò của các NMNĐ dùng lò hơi đốt than bột.
Nhà máy Nhiệt điện
Vĩnh Tân 2
Duyên Hải 1
SiO2, %
71,1
57,30
Al2O3, %
11,0
22,80
Fe2O3, %
10,3
6,31
TiO2, %
0,66
0,55
CaO, %
1,16
1,13
MgO, %
0,51
1,42
Mg2O, %
-
0,26
K2O, %
3.12
3,52
MnO, %
0,05
0,04
P2O5, %
0,05
0,01
C, %
-
6,84
Bảng 5. Đặc tính tro bay của NMNĐ dùng lò hơi đốt lớp sôi.
Nhà máy Nhiệt điện
Mông Dương 1
Na Dương 1
Cao Ngạn
Sơn Động
Đông Triều
Cẩm Phả 1+2
SiO2, %
50,10
24,38
52,72
48,20
45,10
23,00
Al2O3, %
24,53
13,22
11,95
19,29
23,75
14,90
Fe2O3, %
6,07
7,08
10,94
7,04
11,49
6,30
TiO2, %
-
0,28
0,41
-
0,03
0,02
CaO, %
3,92
22,80
14,14
1,67
1,05
1,70
MgO, %
1,21
1,41
17,1
1,55
1,85
-
Mg2O, %
0,30
0,05
-
0,414
0,32
-
K2O, %
-
1,57
1,15
3,01
2,75
1,52
MnO, %
-
-
-
-
-
-
P2O5, %
-
-
-
-
-
-
C, %
9,60
19,46
45,55
29,72
16,62
20,60
Bảng 6. Đặc tính xỉ đáy lò của NMNĐ dùng lò hơi đốt lớp sôi.
Nhà máy Nhiệt điện
Mông Dương 1
Na Dương 1
Cao Ngạn
Sơn Động
Đông Triều
Cẩm Phả 1+2
SiO2, %
60,00
34,48
52,55
62,28
60,21
34,40
Al2O3, %
23,10
18,16
14,53
21,04
23,75
13,00
Fe2O3, %
5,19
4,95
3,67
6,68
3,99
6,20
FiO2, %
-
0,44
0,64
-
0,26
6,02
CaO, %
4,76
21,14
14,91
1,308
1,67
1,00
MgO, %
1,61
0,71
1,71
1,00
1,55
-
Mg2O, %
0,25
0,21
-
0,30
0,33
-
K2O, %
0,25
2,73
2,29
2,13
3,18
1,00
MnO, %
-
-
-
-
-
-
P2O5, %
-
-
-
-
-
-
C,%
2,36
5,90
2,91
4,69
6,80
5,60
* Nhận xét các bảng 3, 4, 5, 6:
- Các oxyt axit [SiO2, Al2O3, TiO2] chiếm tỷ lệ chủ yếu trong thành phần hóa học của tro xỉ, là những oxyt có tác dụng tăng cao nhiệt độ chảy của tro [một tính chất rất quan trọng khi đốt than trong buồng đốt và cũng là những oxyt có vai trò nâng cao chất lượng tro xỉ làm nguyên liệu sản xuất VLXD].
- Các oxyt kiềm [CaO, MgO, K2O] chiếm tỷ lệ bé, là những oxty có tác dụng làm giảm nhiệt độ chảy của tro, là những oxyt háo nước, gặp nước sẽ tạo thành các hydroxyt, làm giảm chất lượng VLXD.
2.2.4. Hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng trong tro xỉ
Các nguyên tố kim loại nặng trong tro xỉ của một số NMNĐT được nêu trong bảng 7.
Bảng 7. Kết quả phân tích xác định hàm lượng các nguyên tố kim loại nặng của các NMNĐ so với nồng độ quy định của QCVN07:2009/BTNMT
TT
Nguyên tố
Duyên Hải 1
Vĩnh Tân 2
Quảng Ninh
QCVN 07:2009/BTNMT
Đơn vị
Kết quả
Đơn vị
Kết quả
Đơn vị
Kết quả
Nồng độ tuyệt đối, ppm
Nồng độ ngâm chiết, mg/l
1
Xyanua TH
ppm
0,033
mg/l
KPH
ppm
10,51
590
-
2
As
ppm
19,9
mg/l
0,028
ppm
15,56
40
2,0
3
Ba
ppm
82,3
mg/l
KPH
ppm