Tái sử dụng vật liệu Tro bay – Fly ash làm phụ gia

Các nhà máy nhiệt điện hiện nay và trong tương lai của nước ta đang ngày ngày thải ra một lượng phế thải Tro bay – Fly ash, tro xỉ vô cùng lớn nếu không được xử lý và tái sử dụng thì nó sẽ gây ô nhiễm môi trường rất nặng nề, cần một diện tích đất nông nghiệp rất lớn để có thể chứa được loại phế thải này .

Hiện nay, trên thế giới và trong nước, việc tái sử dụng Tro bay đang được nhà nước ưu tiên hỗ trợ. Việc sử dụng chúng ngày càng phổ biến và không thể thiếu trong ngành vật liệu xây dựng cơ bản.

Tro bay (tên tiếng Anh là fly ash), phần mịn nhất của tro xỉ than. Gọi là tro bay vì người ta dùng các luồng khí để phân loại tro: Khi thổi một luồng khi nhất định thì hạt to sẽ rơi xuống trước và hạt nhỏ sẽ bay xa hơn.

Thành phần hóa học chính: SiO2, Al2O3, Fe2O3

Tro bay là một loại puzzolan nhân tạo, là tro đốt của than cám nên bản thân nó đã rất mịn, có cỡ hạt từ 1 – 10μm, trung bình 9 – 15μm. Tro bay được phân ra hai loại với các đặc điểm khác nhau: Tro bay loại C có hàm lượng CaO ≥ 5% và thường bằng 15 – 35%. Đó là sản phẩm đốt than linh hoặc than chứa bitum, chứa ít than chưa cháy, thường < 2%. Tro bay loại F có hàm lượng CaO < 5%, thu được từ việc đốt than antraxit hoặc than chứa bitum, có hàm lượng than chưa cháy nhiều hơn, khoảng 2 – 10%. Tro bay Phả Lại thuộc loại F.

Do đốt không tốt, nên hàm lượng than chưa cháy khá cao, tới ≥ 20%.

Được biết, hằng năm ước tính các Nhà máy nhiệt điện trên cả nước thải ra khoảng 1,3 triệu tấn Tro bay – Fly ash, đến năm 2010 sẽ là 2,3 triệu tấn/ năm. Trung bình, hiện mỗi ngày Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 2 (Hải Dương) thải ra 3.000 tấn tro xỉ, trong đó 30% là than chưa cháy hết, còn lại là Tro bay rất mịn. Do hàm lượng than dư này không cao, nên khó tận thu làm nhiên liệu đốt, mà thường được thải thẳng ra hồ chứa. Cùng với lượng tro xỉ tương đương của Nhiệt điện Phả Lại 1, mỗi ngày hai nhà máy này đang xả lượng chất thải khổng lồ vào môi trường, lấp đầy hai hồ chứa sâu mấy chục mét

Ứng dụng vật liệu Tro bay trong xây dựng công trình

– Tro bay – vật liệu làm bê tông xây dựng:

Tro bay vốn là phế liệu của các nhà máy nhiệt điện chạy bằng than cám lúc này đây đã trở thành một mặt hàng vật liệu xây dựng (VLXD) được nhiều người quan tâm. Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại, nguồn cung cấp tro bay duy nhất đã được nhiều người tìm đến và viếng thăm nhà máy kể cả khách nước ngoài. Sở dĩ tro bay được quan tâm như thế, vì như một tài liệu kinh điển về bê tông đã viết: tro bay là một puzzolan phổ biến nhất cho bê tông. Khi nhu cầu nhiều mà tro bay lại không đủ cung cấp. Có nhiều người còn lo rằng nếu quyết định dùng tro bay trong bê tông cho công trình lớn như vậy, liệu có đủ tro bay để dùng và việc cung cấp có kịp tiến độ thi công không? và rồi đường sá xa xôi như thế, giá tro bay sẽ đội lên, thì giá phế phẩm tro bay và chính phẩm xi măng có khi xấp xỉ nhau. Có dự án xây dựng biết lo xa tính trước và để giữ thế chủ động trong thi công đã quyết định thay thế tro bay bằng một loại puzzolan thiên nhiên nào đó ở gần công trình xây dựng, đó cũng là điều tốt: sử dụng tro bay trong xây dựng giống như đi săn, bằng một mũi tên bắn được 3 con thỏ, có nghĩa là đạt được 3 lợi ích không nhỏ chút nào: một là ngành xây dựng có phụ gia khoáng hoạt tính pha vào xi măng và bê tông để cải thiện tính chất của nó theo hướng mong muốn, hai là nhà máy nhiệt điện có thêm lợi ích và ba là môi trường không bị ô nhiễm. Hồ chứa tro bay Phả Lại là một kho vàng đen nho nhỏ, có lúc vơi, đầy, nhưng không bao giờ cạn.

– Ứng dụng trong xây dựng đường ô tô và sân bay:

Việc sử dụng phụ gia tro bay trong xây dựng đường đã được nghiên cứu bước đầu và chưa được ứng dụng nhiều trong sản xuất. Dưới đây là một số hướng nghiên cứu về vấn đề này.

+ Trong việc xây dựng các loại mặt đường cứng (đường ô tô và mặt đường sân bay), cũng có các yêu cầu như đối với các loại công trình khác sử dụng bê tông. Những vấn đề cơ bản ở đây là : Yêu cầu về cường độ, về không chế phát sinh nhiệt chống nứt, về công tác đầm lèn bê tông vv… Nếu nghiên cứu sử dụng phụ gia tro bay chắc chắn sẽ đạt hiệu quả cao.

+ Với tính chất của tro bay, nếu chúng cấp phối đá dăm sẽ tăng độ dính kết, giảm độ phân tầng cho cấp phối đá dăm, tăng cường độ cho vật liệu.

+ Trong bê tông nhựa, theo các tài liệu của Mỹ, tro bay còn làm phụ gia cho bê tông nhựa, giảm lượng nhựa đồng thời tăng ổn định dính bám giữa các cốt liệu, chống hoá già cho bê tông nhựa.

+ Trong đất gia cố, nếu dùng đất gia cố với tro bay sẽ có cường độ khá cao, loại vật liệu này hoàn toàn có thể sánh với gia cố vôi và một số hoá chất chất khác. Loại đất gia cố này dùng làm móng đường hoặc gia cố lề, mái dốc ta luy sẽ có hiệu quả cao vì độ ổn định và tính dính kết của nó.