Để sản xuất gang, thép, trên thế giới và Việt Nam đang sử dụng chủ yếu 2 loại dây chuyền là dây chuyền luyện kim liên hợp (luyện gang từ quặng sắt bằng lò cao và luyện thép bằng lò chuyển) và dây chuyền luyện kim ngắn (luyện thép từ thép phế liệu bằng lò hồ quang điện). Công nghệ luyện gang bằng lò cao thường tạo ra từ 0,3 – 0,39 tấn xỉ gang/tấn gang lỏng; còn công nghệ luyện thép thường tạo ra 0,15 tấn xỉ thép/tấn thép lỏng.

Tại Việt Nam, xỉ luyện gang, thép đang phát thải với khối lượng tăng nhanh chóng trong những năm gần đây gắn liền với việc mở rộng của ngành công nghiệp thép. Theo dữ liệu của Hiệp hội Thép Việt Nam (VSA), sản lượng thép thô của Việt Nam trong năm 2020 đạt 17,21 triệu tấn, kéo théo đó là một lượng lớn xỉ gang, thép thải ra từ quá trình sản xuất. Do đó, việc đẩy mạnh kiểm soát và tái sử dụng xỉ gang, thép là yêu cầu cấp bách đối với ngành thép Việt Nam nhằm nâng cao hiệu quả sản xuất - kinh doanh và góp phần bảo vệ môi trường.

Tại nhiều quốc gia trên thế giới, đặc biệt là những nước có nền công nghiệp thép lớn như Châu Âu, Nhật Bản và Trung Quốc, xỉ gang, thép được xem là một loại tài nguyên thay vì chất thải cần chôn lấp và được ứng dụng rộng rãi trong một số lĩnh vực như sản xuất xi măng hoặc làm cốt đường giao thông, thậm chí chế tạo phân bón.

Xỉ gang hay xỉ lò cao được đánh giá là loại phụ gia khoáng tốt, thân thiện với môi trường, phù hợp với sản xuất xi măng, bê tông, cốt liệu cho bê tông và vật liệu cho đường giao thông nhờ sở hữu nhiều tính chất đặc biệt như bền trong môi trường nước biển, kháng sulfate, ít toả nhiệt, phù hợp với bê tông khối lớn… Bên cạnh đó xỉ gang còn có tiềm năng ứng dụng lớn trong việc tái sử dụng để san lấp công trình, chất kết dính gia cố nền đất và xử lý thoát nước.

Các nghiên cứu chuyên sâu cho thấy khi xi măng làm từ xỉ lò cao được sử dụng trong các kết cấu thoát nước thải, kết cấu vùng ven biển với yêu cầu cao về độ bền hoá thì xi măng xỉ cho kết quả tốt vượt trội so với xi măng thông thường trong việc chống lại ăn mòn hoá học. Đặc biệt, xi măng xỉ còn có hiệu quả ức chế sự phá huỷ bê tông do muối biển và do phản ứng kiềm cốt liệu.

Công nghệ để xử lý xỉ lò cao thành nguyên liệu cho xi măng cũng không quá phức tạp. Theo một số ước tính hiện nay, việc đẩy mạnh sử dụng xỉ lò cao có thể thay thế từ 20% - 80% lượng clinker cần cho sản xuất các loại xi măng khác nhau. Điều này không những giúp giảm chi phí sản xuất của ngành Xi măng mà còn gia tăng giá trị của ngành Thép, góp phàn bảo vệ môi trường, tiết kiệm tài nguyên khoáng sản và đảm bảo yêu cầu phát triển bền vững của cả ngành Thép và ngành Xi măng.

Trong khi đó, xỉ thép có khối lượng thể tích lớn, chống mài mòn tốt, tính chất cơ học tốt tương đương, thậm chí vượt trội so với đá tự nhiên. Xỉ thép cũng có tính chống chịu mài mòn tốt hơn xỉ gang. Do đó, xỉ thép được đánh giá là sản phẩm có ích, phù hợp để sử dụng rộng rãi trong xây dựng các công trình dân dụng lẫn công nghiệp, đặc biệt là khi thi công công trình trong môi trường không thuận lợi (nền đất yếu, lún, ngập nước) hoặc khi thời tiết xấu. Tại nhiều quốc gia như Hoa Kỳ, Australia và Nhật Bản, xỉ thép sau khi xử lý độ ẩm thường được sử dụng làn nền móng đường và xử lý nền đất yếu, làm ổn định lòng sông, bờ kè sông để chống lại xói mòn trong các công trình thủy lợi.

Xỉ thép chứa thành phần hoá học tương tự như xi măng Portland (OPC) mặc dù có các tỷ lệ thành phần hoá học khác nhau. Tuỳ vào ứng dụng cụ thể, hàm lượng xỉ thép chiếm trong xi măng Portland có thể đạt từ 20% - 50%. Sản phẩm xi măng làm từ xỉ thép có thể giúp giảm lượng khí CO 2 phát thải trong quá trình sản xuất mi măng đến 44% so với các sản phẩm xi măng truyền thống. Tuy nhiên việc ứng dụng xỉ thép vào sản xuất xi măng đòi hỏi quá trình xử lý tương đối phức tạp hơn so với xỉ gang lò cao.

Ngoài ra, xỉ gang, thép còn có tiềm năng ứng dụng trong sản xuất phân bón. Cụ thể, xỉ gang lò cao có thể cung cấp lượng đáng kể SiO₂ cho canh tác lúa, giúp cây trồng quang hợp tốt, hạn chế ngã đổ và nâng cao năng suất; xỉ thép cũng cấp nhiều khoáng chất như Ca, Fe và P nhằm cải thiện tính axit trong đất, cân bằng dinh dưỡng đất trồng.

Trong những năm gần đây, các doanh nghiệp sản xuất thép tại Việt Nam ngày càng chú trọng hơn đến việc quản lý, chế biến và sử dụng xỉ gang, xỉ thép các loại và bước đầu đã thu được những kết quả đáng khích lệ. Ngoài ra, các trường đại học và cơ sở nghiên cứu cũng đã tiến hành thực hiện một số đề tài nghiên cứu sử dụng xỉ gang, xỉ thép làm vật liệu xây dựng đường giao thông.

Cụ thể, Tập đoàn Hoà Phát đã cải tạo và đầu tư dây chuyền nghiền xỉ hạt lò cao tại hai khu liên hợp sản xuất gang thép Hải Dương và Dung Quất để sản xuất xỉ hạt lò cao nghiền mịn (S95) với tổng công suất đạt 2,6 triệu tấn/năm, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong nước cũng như xuất khẩu sang một số thị trường gồm Hoa Kỳ và Australia. Sản phẩm có nhiều tính năng vượt trội, đặc biệt là khả năng kháng chịu nước biển, giúp hạ giá thành bê tông thương phẩm do có giá thành thấp hơn giá xi măng, đồng thời, S95 góp phần vào việc sản xuất bê tông xanh, xử lý triệt để chất thải rắn trong quá trình sản xuất thép, vừa bảo vệ môi trường và tạo thêm nguồn thu ổn định cho tập đoàn Hoà Phát.

Công ty TNHH Gang thép Formosa Hà Tĩnh với khu liên hợp gang thép Formosa và một số doanh nghiệp thuộc Tổng Công ty Thép Việt Nam - CTCP cũng đã đầu tư dây chuyền chế biến xỉ lò cao thành xỉ hạt chất lượng cao phục vụ sản xuất xi măng trong khu vực.

Gần đây, Trung tâm Khoa học Công nghệ và Hỗ trợ đào tạo (Đại học Quốc gia Hà Nội) đã nghiên cứu thành công và thương mại hoá mô hình sản xuất cát nhân tạo từ xỉ lò cao nhà máy luyện gang, thay thế cát tự nhiên trong xây dựng. Đặc biệt, công nghệ sản xuất được thiết kế để không phái thải khí CO₂ và các chất độc hại khác ra môi trường mà còn có thể hấp thụ khí CO 2 trong không khí nhằm trung hoà độ pH trong xỉ lò. Nghiên cứu đã mở ra hướng đi mới trong việc tái sử dụng hiệu quả xỉ lò cao, góp phần bảo vệ tài nguyên thiên nhiên và chống biến đổi khí hậu.

Đối với xỉ thép, ngày càng nhiều đơn vị xây dựng tìm mua loại chất thải rắn này để làm vật liệu san lấp mặt bằng, góp phần tạo lập thị trường đầu ra và thúc đẩy hoạt động tái sử dụng xỉ thép. Một số dự án san lấp mặt bằng quy mô lớn cũng sử dụng hoàn toàn xỉ thép như dự án xây dựng nhà máy chế biến lâm sản của Tập đoàn An Việt Phát với quy mô 1.300 tỷ đồng đã sử dụng gần 550.000 tấn xỉ thép của khu liên hợp gang thép Formosa trong năm 2020.

Các đơn vị xây dựng cho biết việc tận dụng xỉ thép giúp tiết kiệm chi phí khoảng 30% - 40% so với các phương án sử dụng vật liệu truyền thống. Đặc biệt, xỉ thép qua quá trình xử lý phù hợp sẽ có đường kính và kích thước nhỏ hơn so với đất đá nên khi lu lèn sẽ tạo độ khít và độ chắc của nền mặt bằng tốt hơn so với đá tự nhiên.

Nhằm tận dụng các đặc tính cơ học và hút nước vượt trội của xỉ thép so với đá tự nhiên, một số đơn vị đang nghiên cứu tái sử dụng xỉ thép làm đá sinh thái thấm nước tránh ngập lụt trong khu vực đô thị. Theo tính toán ban đầu, nếu sử dụng 1 tấn xỉ thép sẽ góp phần hạn chế khai thác 1 tấn đá, giảm phát thải khí CO₂ khoảng 281 kg. Giá thành một tấn cốt liệu xỉ thép chỉ bằng 2/3 so với một tấn đá tự nhiên nhưng chất lượng công trình tương đương hoặc tốt hơn.

Trong điều kiện nguồn tài nguyên thiên nhiên đang ngày càng cạn kiệt, chất lượng môi trường bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi tốc độ phát triển của các ngành công nghiệp và đô thị hóa, việc đẩy mạnh tái sử dụng xỉ gang thép được xem là giải pháp hiệu quả giúp bảo vệ môi trường, nâng cao sức cạnh tranh và thúc đẩy tăng trưởng bền vững của ngành sản xuất thép Việt Nam trong bối cảnh hội nhập quốc tế ngày càng sâu rộng.