Ứng dụng công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo từ nước bẩn công nghệ làm phụ gia xi măng

Thạch cao đã được con người sử dụng làm phụ gia cho xi măng và các ngành công nghiệp.

Theo thiết kế axit bẩn, nước thải trong quá trình sản xuất được xử lý tại công đoạn xử lý nước thải - phân xưởng Axit bằng công nghệ trung hòa bằng bột đá vôi, dung dịch sữa vôi và thu hồi các kim loại nặng trong nước thải bằng dung dịch FeSO₄. Nước thải sau xử lý đáp ứng được các tiêu chuẩn hiện hành về chất lượng nước thải công nghiệp trước khi thải ra môi trường. Bã thải sau xử lý chứa các kim loại nặng được đưa đi chôn lấp.

Qua thực tế sản xuất, quá trình xử lý phát sinh các chất thải rắn có chứa kim loại nặng cần phải xử lý.

• Bã thải sau xử lý nước giai đoạn I thành phần chủ yếu là CaSO₄ và lẫn nhiều tạp chất, có độ pH thấp được tiến hành đưa đi chôn lấp dạng chất thải rắn công nghiệp.
• Bã thải sau xử lý nước giai đoạn II chứa kim loại nặng như Asen, đồng, kẽm, chì, cadimi... là chất thải nguy hại được đưa đi chôn lấp.
• Chi phí cho việc thi công bãi thải rắn, chi phí vận chuyển, chôn lấp và bảo quản chất thải là rất lớn.

Xuất phát từ tình hình sản xuất thực tế tại Chi nhánh luyện đồng Lào Cai và tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước, công trình: Cải tiến công nghệ xử lý nước thải tại nhà máy luyện đồng để tận thu kim loại và sản xuất thạch cao nhân tạo làm phụ gia xi măng; đồng thời thu hồi lượng nhỏ kim loại đồng còn lẫn trong nước thải để quay vòng xử lý không làm phát sinh các loại chất thải, nâng cao hiệu quả sản xuất kinh doanh và bảo vệ môi trường do tăng thêm chủng loại sản phẩm sản xuất và giảm thiểu phát sinh các loại chất thải và chất thải nguy hại.

Quá trình nghiên cứu, cải tiến, áp dụng công nghệ xử lý nước thải bao gồm các công đoạn:

• Khảo sát, thu thập thông tin liên quan về công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo từ bã thải sau xử lý của các nhà máy công nghệp.
• Thí nghiệm tại phòng hóa nghiệm, xác lập các thông số cơ bản theo phương án công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo đã đề ra đối với các mẫu nước thải, axit bẩn hỗn hợp. Sản phẩm thạch cao và nước thải sau thí nghiệm đáp ứng được chất lượng theo các tiêu chuẩn chất lượng Việt Nam. Bã thải sau xử lý giai đoạn II có hàm lượng đồng từ 12 ÷ 15% Cu đảm bảo quay vòng phối trộn vào sản xuất.
• Cải tạo lại hệ thống trên cơ sở dây chuyền thiết bị hiện có, bổ sung thêm các hệ thống bơm, máy lọc ép và nhà sấy, cải tạo lại hệ thống đường ống công nghệ tiến hành sản xuất thử và điều chỉnh công nghệ cho hợp lý.
• Xác lập quy trình công nghệ sản xuất thạc cao, quy trình công nghệ thu hồi bã chứa đồng sau xử lý nước thải.
• Thực hiện sản xuất thạch cao nhân tạo và bã chứa đồng sau xử lý nước thải quay vòng vào sản xuất: Theo tiêu chuẩn TCXD 168:1989, thạch cao nhân tạo sản xuất tại Chi nhánh đạt thạch cao loại II có hàm lượng anhydric sunfuric (SO₃) từ 37 ÷ 45 (%), sản lượng 2.000 tấn/năm; Bã chứa đồng sau quá trình xử lý giai đoạn II có hàm lượng Cu từ 12% - 15% quay vòng vào sản xuất và không làm phát sinh thêm khối lượng bã thải nguy hại trong quá trình xử lý nước thải công nghiệp của nhà máy.

Sơ đồ công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo (Xử lý nước thải GĐ I)

Nước thải sinh ra trong quá trình sản xuất (có chứa axit và các ion kim loại, một lượng nhỏ đồng) được bơm về bể chứa sau đó từ bể chứa bơm lên bể trung hoà, ở trong bể trung hoà cho bột đá, để trung hoà axit, khống chế pH = 2 - 3, dung dịch qua bể trung hoà chảy đến bể lắng, dòng đáy bể lắng bơm đến máy lọc ép tách nước (Công đoạn này đã thay thế chất trung hòa là sữa vôi bằng bột đá vôi để kiểm soát không cho phép sự kết tủa của các tạp chất có hại vào thạch cao).

Sau khi qua khử nước ở máy lọc ép, bã lọc của nó là Bã giai đoạn I được đưa vào bể khuấy lần 2 trung hòa bằng nước kiềm (nước pha sữa vôi) pH = 8 - 9 nâng pH = 4 -5 sau đó được bơm vào máy lọc ép tách nước bã tiếp tục được đưa vào thùng khuấy lần 3 nâng trung hòa bằng nước kiềm pH = 8 - 9 nâng pH = 5 - 6 dung dịch tiếp tục được bơm vào máy lọc ép tách nước bã còn lại được đưa vào thùng khuấy lần 4 khuấy rửa bằng nước sạch nâng pH = 6 -7 dung dịch sau đó tiếp tục được đưa vào máy lọc ép tách nước bã sinh ra là thạch cao sạch được vận chuyển sang nhà sấy kính làm khô.

Nước tách qua lọc ép lần 1,2,3 có nồng độ pH thấp được đưa về bể điều tiết làm nước đầu vào của quá trình xử lý nước giai đoạn 2. Nước sinh ra qua quá trình lọc ép cuối cùng có pH ~ 7 được đưa tuần hoàn trở lại dây chuyền thay thế cho nước sạch sử dụng trong quá trình pha chế sữa vôi.

Kết quả ứng dụng vào sản xuất, đời sống, hiệu quả kinh tế - xã hội và giá trị làm lợi:

< >Kết quả ứng dụng vào sản xuất: Kết quả nghiên cứu của đề tài được áp dụng để sản xuất thạch cao nhân tạo (từ nước bẩn công nghệ) tại chi nhánh Luyện đồng Lào Cai và là cơ sở dữ liệu cho các nghiên cứu trong nước về công nghệ sản xuất thạch cao nhân tạo. Hiệu quả kinh tế: Kết quả nghiên cứu của đề tài góp phần vào việc nâng cao hiệu quả sản xuất, bổ sung thêm sản phẩm góp phần nâng cao hiệu quả SXKD tại Chi nhánh luyện đồng Lào Cai. Xã hội: Quá trình nghiên cứu và ứng dụng đề tài thực hiện trong phạm vi của Chi nhánh luyện đồng Lào Cai làm giảm thiểu phát sinh chất thải, giảm thiểu gây ô nhiễm môi trường và không gây tác động đến xã hội.

Trần Hữu Bưu - tổng hợp

Chi nhánh luyện đồng lào Cai - VIMICO