Biến tro xỉ thành vật liệu có giá trị kinh tế

Thống kê cho thấy, công suất phát điện của các nhà máy điện đốt than trong nước trên 5.000MW chạy bằng than antraxit trong nước, với lượng tiêu thụ hằng năm vào khoảng 16 triệu tấn than. Lượng tro xỉ thải ra là 5,7 triệu tấn. Từ năm 2013, riêng lượng tro xỉ thải hằng năm tại 5 nhà máy nhiệt điện đốt than của Tập đoàn Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) khi phát đủ công suất ước tính khoảng 2,8 triệu tấn/năm (trong đó khoảng 1,7 triệu tấn là tro đáy). Dự báo, đến năm 2030, khi tổng công suất nhiệt điện đốt than của cả nước tăng lên khoảng 77.000MW, kéo theo tăng lượng than tiêu thụ là 176 triệu tấn thì lượng tro xỉ thải sẽ đạt 35 triệu tấn/năm và thải ra bầu khí quyển một lượng khí SO_x khổng lồ, ước tính khoảng 5 triệu tấn/năm.

Tuy nhiên, bên cạnh đó, tro xỉ của các nhà máy nhiệt điện có thể làm phụ gia trong sản xuất xi măng, bêtông. Ngoài ra, tro xỉ còn được sử dụng để làm chất liên kết gia cố các công trình giao thông, sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ, làm tấm trần, tường thạch cao, gốm sứ rất hiệu quả với tổng mức tiêu thụ có thể lên đến hàng chục triệu tấn/năm.

Là người đang theo đuổi đề tài “nghiên cứu hiệu quả kinh tế của việc sử dụng tro xỉ thải từ nhà máy nhiệt”, ông Huỳnh Nhật Quang, cán bộ nghiên cứu của Tổng Công ty Tư vấn Thiết kế Dầu khí - PV Engineering, cho rằng: “Tro xỉ là chất thải của các nhà máy điện đốt than, tuy nhiên nó lại là nguyên liệu quý trong ngành sản xuất xi măng và vật liệu xây dựng bởi các thành phần hóa học nòng cốt tạo nên clinker và cả xi măng. Tro bay nếu đạt yêu cầu dùng làm phụ gia cho việc sản xuất xi măng sẽ chiếm 5-30% nguyên liệu, làm giảm chi phí sản xuất xi măng. Bê tông dùng tro bay để thay thế khoảng 30% xi măng sẽ làm giảm đáng kể lượng xi măng và làm tăng đáng kể tính bền chắc của công trình”.

Trên thế giới, các quốc gia phát triển luôn khuyến khích sử dụng tro xỉ than từ nhà máy nhiệt điện trong xây dựng đường sá và đôi khi là điều kiện bắt buộc. Đơn cử như tại Pháp có đến 99% lượng tro xỉ than thải ra được tái sử dụng, tại Nhật Bản, con số này là 80%, tại Hàn Quốc là 85%.

Bài toán cho tro xỉ than

Hiện nay, ở trong nước, một số nhà máy thu hồi chế biến tro bay và sản xuất gạch không nung từ tro xỉ đã được xây dựng vận hành ở gần một số nhà máy nhiệt điện. Điển hình như tại Nhà máy Sản xuất tro bay Phả Lại với 8 dây chuyền tuyển tro bay theo công nghệ tuyển nổi với công suất 40.000 tấn/tháng. Nhà máy Chế biến tro bay Cao Cường có công suất 80.000 tấn sản phẩm/năm (sử dụng nguồn tro xỉ của Nhà máy Điện Phả Lại). Xưởng tuyển tro bay của Ban Quản lý công trình Thủy điện Sơn La có công suất 10.000 tấn/tháng (sử dụng nguồn tro xỉ của Nhà máy Điện Phả Lại II). Xưởng tuyển tro bay của Công ty Phụ gia bê tông Phả Lại có công suất 5.000 tấn/tháng (sử dụng nguồn tro xỉ của Nhà máy Điện Phả Lại II). Xưởng tuyển tro bay của Công ty CP Nhiệt điện Ninh Bình có công suất 50.000 tấn/năm (sử dụng nguồn tro xỉ của Nhà máy Điện Ninh Bình).

Cũng bằng nguồn nguyên liệu chính là tro xỉ để sản xuất vật liệu xây dựng, còn có dây chuyền sản xuất gạch AAC của Công ty CP Sông Đà Cao Cường với công suất 200.000m³/năm và dây chuyền vữa khô trộn sẵn công suất 60.000m³/năm. Nhà máy sản xuất gạch không nung 3 triệu viên/năm của Công ty Nhiệt điện Cao Ngạn.

Đối với các nhà máy điện sử dụng than trong nước, tỷ lệ than không cháy hết còn lại trong tro rất cao, vào khoảng 20-30%. Để đảm bảo đạt chỉ tiêu làm phụ gia xi măng, tro bay phải đưa qua dây chuyền xử lý tro xỉ để tuyển tro nhằm giảm lượng carbon không cháy hết trong tro còn khoảng dưới 6%.

Thế nhưng, theo các chuyên gia khoa học, việc thu hồi tro xỉ không hề đơn giản bởi phần lớn các nhà máy nhiệt điện đang hoạt động tại Việt Nam đều chưa có hệ thống thu hồi chất thải, hoặc có nhưng hiệu quả thấp và không đồng đều. Thậm chí, còn rất nhiều nhà máy nhiệt điện được xây dựng từ thập niên 60 của thế kỷ trước như Nhà máy Nhiệt điện Ninh Bình, Phả Lại I, Uông Bí. Các nhà máy này sản xuất theo công nghệ đốt than phun PCC, chất thải, khí SO_x phần lớn thoát ra môi trường.

Ngoài ra, nguồn cung cấp than nhiên liệu cho các nhà máy nhiệt điện thường sử dụng là loại than chất lượng thấp, có độ tro lớn hơn 32%, thậm chí đến 45% nên các nhà máy nhiệt điện thải ra một lượng tro xỉ khá lớn, có thể từ 20-30% lượng than sử dụng.

Theo ông Huỳnh Nhật Quang, đặc thù than antraxit của Việt Nam được sử dụng tại các nhà máy nhiệt điện là có hàm lượng chất bốc thấp, chỉ từ 10-15%. Trong khi đó, độ tro trong than đầu vào, hiệu suất của lò hơi đốt loại than này thường thấp, tro xỉ sau quá trình đốt than antraxit còn tồn tại khá lớn hàm lượng than chưa cháy hết có thể lên đến 30%. Việc áp dụng các biện pháp để tăng cường mức độ cháy kiệt có thể dẫn đến thông số hơi không cao hoặc phát thải NO_x lớn.

Được biết, dự báo đến năm 2020, với nhu cầu xây dựng ngày càng tăng thì cả nước sẽ tiêu thụ đến khoảng 42 tỉ viên gạch. Để sản xuất ra lượng gạch (bằng phương pháp gạch nung) nhằm đáp ứng nhu cầu tiêu thụ từ nay đến năm 2020 phải tiêu tốn 60 triệu tấn than, riêng năm 2020 phải sử dụng 6,3 triệu tấn than. Việc sản xuất gạch nung từ lò đứng thủ công thải ra một lượng khí CO₂, SO₂ độc hại sẽ ảnh hưởng lớn đến môi trường sống, sức khỏe con người, giảm năng suất cây trồng… Nhằm giảm thiểu môi trường do sản xuất gạch nung gây ra, Chính phủ đã chú trọng phát triển ngành vật liệu xây dựng không nung từ các nguyên liệu như tro xỉ nhiệt điện, xi măng, đá mạt, cát…

Vừa qua, Bộ Xây dựng đã đề nghị Chính phủ có chính sách khuyến khích, nhằm bắt buộc các chủ đầu tư nhà máy nhiệt điện đốt than khử lưu huỳnh (FGD) bằng đá vôi kiểu ướt phải lắp đầy đủ thiết bị dây chuyền xử lý thạch cao đạt tiêu chuẩn, để đảm bảo thu hồi vật liệu phục vụ ngành vật liệu xây dựng.

Các nhà khoa học cho rằng, để giải quyết bài toán tro xỉ than, các nhà máy nhiệt điện cần sử dụng các loại than có chất lượng cao, cải tiến công nghệ và thiết bị của các nhà máy nhiệt điện hiện đang hoạt động để nâng cao hiệu quả thu gom và tái chế các phế thải. Khuyến khích nghiên cứu triển khai, đầu tư xây dựng tái chế và sử dụng tro xỉ than nguyên liệu để sản xuất gạch không nung, bê tông nhẹ và cácvật liệu cách nhiệt, cách âm… Có thể thấy rằng, nguồn tài nguyên than là có hạn, nếu không chú trọng đến tái chế và sử dụng phế thải, trong đó có tro xỉ thải từ nhà máy nhiệt điện thì trong tương lai, con người sẽ phải trả giá đắt. Ngay từ bây giờ, rất cần những phương pháp chế biến, sử dụng tro xỉ thải một cách hiệu quả và tối ưu nhất!