NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI BÙN ĐỎ TRONG SẢN XUẤT GẠCH XÂY DỰNG [PERFORMED BY] HỒ PHƯỚC ĐIỆP

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HÓA

Khóa luận Tốt nghiệp Cử nhân Khoa học

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI BÙN ĐỎ TRONG SẢN XUẤT GẠCH XÂY DỰNG

HỒ PHƯỚC ĐIỆP Khóa 2010-2014

Huế, 6/2014

ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA HOÁ

Khóa luận Tốt nghiệp Cử nhân Khoa học

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẾ THẢI BÙN ĐỎ TRONG SẢN XUẤT GẠCH XÂY DỰNG

Chuyên ngành: Hoá Vô cơ

Sinh viên thực hiện: HỒ PHƯỚC ĐIỆP Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS. TRẦN NGỌC TUYỀN

Huế, 6/2014

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

H

Ơ

N

LỜI CẢM ƠN

U

học, trường Đại học Khoa học Huế.

.Q

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này.

Đ

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Khoa học Huế, Ban

Ư N

G

giám hiệu Khoa Hóa, Khoa Vật Lý đã tạo điều kiện nghiên cứu cho tôi trong suốt thời gian qua. Xin cảm ơn tất cả quý thầy cô giáo trong khoa Hóa học, đặc biệt là các thầy

ẦN

H

cô trong bộ môn hóa Vô cơ đã cho tôi những ý kiến quý báu, mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và thực hiện đề tài.

TR

Xin cảm ơn ban giám đốc nhà máy hóa chất Tân Bình, nhà máy xi măng Long

10 00 B

Thọ đã giúp đỡ tôi hoàn thành tốt khóa luận này.

Cuối cùng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè và các anh chị

A

em đã luôn động viên, ủng hộ tinh thần và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trên con

-L

Í-

H

Ó

đường học tập.

TO

ÁN

Huế, tháng 6 năm 2014 Hồ Phước Điệp

D

IỄ N

Đ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

nhiều thời gian và công sức tận tình chỉ bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TS. Trần Ngọc Tuyền, đã dành rất

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

N

Khóa luận tốt nghiệp này được hoàn thành tại bộ môn Hóa Vô cơ, khoa Hóa

i

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

TÓM TẮT Bùn đỏ và tro trấu hiện nay là những chất thải có nguy cơ gây ra ô nhiễm môi

N

H

sống của con người nếu không có biện pháp xử lý đúng đắn. Hiện nay, trên thế giới,

Ơ

thành phần của bùn đỏ còn có chứa rất nhiều chất độc hại, ảnh hưởng trực tiếp đến đời

N

trường rất cao do lượng thải ra hằng năm trên thế giới là vô cùng lớn. Mặc khác, trong

.Q

Đ

Trước hết, chúng tôi xác định các tính chất đặc trưng của nguyên liệu bùn đỏ,

G

tro trấu và đất sét bao gồm: Thành phần hóa học được xác định bằng phương pháp phổ

Ư N

huỳnh quang tia X, thành phần pha tinh thể được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ

H

tia X.

ẦN

Sau khi đã xác định được các tính chất đặc trưng của nguyên liệu, chúng tôi tiếp

TR

tục khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến phản ứng geopolymer giữa bùn đỏ và tro trấu.

10 00 B

Hai nguyên liệu trên được phối trộn theo những tỷ lệ về khối lượng khác nhau với hàm lượng NaOH thêm vào thay đổi. Kết quả của sản phẩm được xác đinh bằng phương pháp thử cường độ bền nén sau những khoảng thời gian dưỡng mẫu khác nhau. Điều

Ó

A

kiện thích hợp cho quá trình đóng rắn này lần lượt là tỷ lệ tro trấu/bùn đỏ = 0,6, thời

H

gian dưỡng mẫu sau 34 ngày và nồng độ NaOH = 6M. Với điều kiện trên, sản phẩm

Í-

đạt cường độ bền nén 14,2 MPa, đạt Mac 15 theo TCVN 6477 : 2011.

-L

Tiếp theo, chúng tôi nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điều chế

ÁN

vật liệu nung đi từ nguyên liệu bùn đỏ và đất sét Phong Điền, Thừa Thiên Huế.

TO

Nguyên liệu dưới dạng bột khô, mịn của bùn đỏ và đất sét được phối trộn theo những

ÀN

tỷ lệ khác nhau và được tạo hình rồi nung ở 1000oC với thời gian lưu 1 giờ. Sau đó,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

và vật liệu nung giữa bùn đỏ với các nguyên liệu tro trấu và đất sét.

TP

nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình tổng hợp vật liệu đóng rắn không nung

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

này. Một trong số các nghiên cứu đó đã được ứng dụng trong thực tế. Khóa luận này

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

nhiều nhà khoa học đã và đang quan tâm tới việc nghiên cứu xử lý những chất thải

D

IỄ N

Đ

các sản phẩm được tiến hành xác định độ hút nước, khối lượng thể tích và cường độ

bền nén. Kết quả thu được cho thấy, sản phẩm ứng với tỷ lệ bùn đỏ/đất sét = 50/50 đạt cường độ bền nén và các chỉ tiêu cơ lý thích hợp nhất theo TCVN 1451-1998. Ngoài ra, phân tích ảnh SEM cũng cho thầy, sản phẩm chứa rất ít lỗ rỗng và các hạt đã có sự gắn kết với nhau, làm tăng khả năng chịu lực cho sản phẩm.

ii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Tiếng Anh

Tiếng Việt

CL

Clay

Đất sét

MKN

Loss on ignition

Mất khi nung

MPa

Mega pascal

RHA

Rice Husk Ash

RM

Red Mud

SEM

Scanning Electron Microscopy

XRD

X – ray Diffraction

XRF

X-Ray Fluorescence

H

Hiển vi điện tử quét Nhiễu xạ tia X Huỳnh quang tia X

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Bùn đỏ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N Y

U

.Q TP

ẦN

H

Ư N

G

Đ

ẠO

Tro trấu

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00 B

TR

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Ơ

Từ viết tắt

N

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

iii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

MỤC LỤC

Ơ

H

Lời cảm ơn ................................................................................................................... i Tóm tắt ........................................................................................................................ii Danh mục các từ viết tắt ............................................................................................ iii

N

Trang

ẦN

H

Ư N

G

1.1.2. Quy trình Bayer ........................................................................................... 7 1.2. Sơ lược về bã thải bùn đỏ .................................................................................. 8 1.3. Tro trấu và phản ứng geopolymer ...................................................................... 9 1.3.1. Tro trấu ....................................................................................................... 9

10 00 B

TR

1.3.2. Phản ứng geopolymer ................................................................................ 11 1.4. Đất sét ............................................................................................................. 14 1.5. Tiêu chuẩn Việt Nam về gạch nung và không nung ......................................... 16 1.5.1. Chỉ tiêu cơ lý gạch đặc đất sét nung (TCVN 1451 : 1998) ......................... 16

H

Ó

A

1.5.1. Chỉ tiêu cơ lý gạch bê tông (TCVN 6477 : 2011) ....................................... 16 Chương 2. NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................. 17 2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU ......................................................................... 17

ÁN

-L

Í-

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ............................................................................ 17 2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .................................................................... 17 2.3.1. Phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu ........................................... 17

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) ........................................................... 19 2.3.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM) ................................................... 20 2.3.5. Phương pháp thử các tính chất cơ lý của gạch xây ..................................... 21 2.4. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HÓA CHẤT ............................................................... 24

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

Chương 1.TỔNG QUAN ............................................................................................ 4 1.1. Giới thiệu về quặng bôxit và quy trình Bayer ..................................................... 4 1.1.1. Quặng bôxit ................................................................................................. 4

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

Mục lục ...................................................................................................................... iv Danh mục các bảng.................................................................................................... vii Danh mục các hình ...................................................................................................viii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1

2.4.1. Dụng cụ ..................................................................................................... 24 2.4.2. Thiết bị ...................................................................................................... 24 2.4.3. Hóa chất .................................................................................................... 24 Chương 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................. 25 3.1. Xác định các đặc trưng của nguyên liệu ........................................................... 25 3.1.1. Bùn đỏ ....................................................................................................... 25 iv

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Ơ https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

10 00 B

TR

ẦN

H

Ư N

G

Đ

ẠO

TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 42 PHỤ LỤC ................................................................................................................. 44

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

H

3.2.1. Chuẩn bị phối liệu ..................................................................................... 29 3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH trong phối liệu đến cường độ bền nén của sản phẩm ............................................................................................................. 30 3.3. Nghiên cứu sản xuất gạch nung từ phế thải bùn đỏ và đất sét........................... 34 3.3.1. Chuẩn bị mẫu gạch nung ........................................................................... 34 3.3.2. Các đặc trưng của sản phẩm gạch nung ..................................................... 35 Chương 4. KẾT LUẬN............................................................................................. 41

N

3.1.2. Tro trấu ..................................................................................................... 27 3.1.3. Đất sét ....................................................................................................... 29 3.2. Nghiên cứu sản xuất gạch không nung từ phế thải bùn đỏ và tro trấu ............... 29

v

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC BẢNG

Ơ

H

Bảng 1.1. Thành phần của bùn đỏ ................................................................................ 8 Bảng 1.2. Thành phần hóa học chủ yếu của bùn đỏ ...................................................... 8 Bảng 1.3. Thành phân hóa học của tro trấu ................................................................ 10

N

Trang

ẦN

H

Ư N

G

Bảng 3.2. Thành phần hóa học của tro trấu đốt cháy tự nhiên .................................... 28 Bảng 3.3. Thành phần phối liệu giữa bùn đỏ, tro trấu và NaOH ................................. 30 Bảng 3.4. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 2M .................................................................... 31

10 00 B

TR

Bảng 3.5. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 4M .................................................................... 32 Bảng 3.6. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 6M .................................................................... 33

H

Ó

A

Bảng 3.7. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu gạch nung có hàm lượng bùn đỏ khác nhau ở nhiệt độ nung 1000oC ..................................................................................... 35 Bảng 3.8. Giá trị độ hút nước của các mẫu gạch nung có hàm lượng bùn đỏ khác nhau

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

ở nhiệt độ nung 1000oC ............................................................................................. 37 Bảng 3.9. Giá trị khối lượng thể tích của các mẫu gạch nung có hàm lượng bùn đỏ khác nhau ở nhiệt độ nung 1000oC............................................................................. 38

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

Bảng 1.8. Tiêu chuẩn Việt Nam về gạch đặc đất sét nung (TCVN 1451 : 1998) ........ 16 Bảng 1.9. Tiêu chuẩn Việt Nam về gạch bê tông (TCVN 6477 : 2011) ...................... 16 Bảng 3.1. Thành phần hóa học của bùn đỏ ................................................................. 25

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

Bảng 1.4. Những ứng dụng của vật liệu geopolymer dựa vào tỷ lệ nguyên tử Si : Al . 13 Bảng 1.5. Thành phần hóa học của đất sét dùng làm gạch ngói nung ......................... 15 Bảng 1.6. Kích cỡ hạt đất sét theo tiêu chuẩn ............................................................. 15 Bảng 1.7. Chỉ tiêu cơ lý đất sét .................................................................................. 15

vi

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

DANH MỤC CÁC HÌNH

Ơ

H

Hình 1.1. Quặng bôxit ................................................................................................. 4 Hình 1.2. Bôxit với phần lõi còn nguyên mảnh đá mẹ chưa phong hóa ........................ 6 Hình 1.3. Quy trình Bayer............................................................................................ 7

N

Trang

ẦN

H

Ư N

G

Hình 3.2. Mẫu tro trấu từ lò sấy công nghiệp trước (A) và sau (B) khi xử lý sơ bộ .... 27 Hình 3.3. Thành phần pha của tro trấu ....................................................................... 28 Hình 3.4. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 2M ............................................. 31

10 00 B

TR

Hình 3.5 Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 4M ............................................. 32 Hình 3.6. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 6M ............................................. 33

H

Ó

A

Hình 3.7. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM và nồng độ NaOH khác nhau sau 34 ngày dưỡng mẫu ............................................................ 34 Hình 3.8. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén và hàm lượng bùn đỏ trong gạch nung

ÁN

-L

Í-

.................................................................................................................................. 36 Hình 3.9. Mối quan hệ giữa độ hút nước và hàm lượng bùn đỏ trong gạch nung ........ 37 Hình 3.10. Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích và hàm lượng bùn đỏ trong gạch

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

nung .......................................................................................................................... 38 Hình 3.11. Giản đồ XRD của mẫu gạch nung ............................................................ 39 Hình 3.12. Ảnh SEM của mẫu gạch nung .................................................................. 40

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

Hình 2.3. Sơ đồ sự nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể.................................................. 19 Hình 2.4. Mô hình nguyên lí hoạt động của máy SEM................................................ 21 Hình 3.1. Giản đồ XRD của bùn đỏ ........................................................................... 26

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

Hình 1.4. Vỏ trấu và tro trấu ...................................................................................... 10 Hình 1.5. Đất sét được tạo hình.................................................................................. 14 Hình 2.1. Nguyên tắc tạo huỳnh quang tia X.............................................................. 18 Hình 2.2. Bước sóng đặc trưng của các nguyên tố trong mẫu phân tích...................... 19

vii

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

MỞ ĐẦU

Ơ

quy trình Bayer từ quặng bôxit. Theo quy trình này, cứ 5 tấn quặng bôxit sẽ được làm

N

Bùn đỏ là một trong những chất thải chính trong quá trình sản xuất nhôm theo

N

H

sạch và xử lý để sản xuất ra 2 tấn kim loại nhôm. Trung bình trên thế giới, khi sản xuất

.Q

giới vào năm 2007 là 202 triệu tấn, năm 2008 là 205 triệu tấn và 201 triệu tấn vào năm

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

tấn [6]. Với khối lượng lớn như vậy, hầu hết bùn đỏ khi thải ra đều được chứa trong bể

G

chứa có dung tích rất lớn. Theo như nhiều bài báo nghiên cứu, bùn đỏ thải ra thường

Ư N

có pH rất cao, dao động trong khoảng 10,5 – 13,0, cùng với đó là hàm lượng lớn kim

H

loại nặng cũng như lượng vết của các nguyên tố khác [7], chính điều này làm cho việc

ẦN

tái sử dụng bùn đỏ trở nên rất khó khăn và nguy cơ gây ra ô nhiễm môi trường là rất

TR

lớn nếu như không có biện pháp xử lý kịp thời. Vào ngày 4 tháng 10 năm 2010, tại nhà

10 00 B

máy Alumina Ajka, Hungary đã xảy ra sự cố vỡ bể chứa bùn đỏ. Lượng bùn đỏ lỏng tràn ra ước tính lên đến một triệu mét khối đã làm cho 8 người chết, 122 người bị thương và khoảng 40 km2 đất đai của khu vực lân cận bị ô nhiễm nặng [13].

Ó

A

Ngày nay, việc bảo vệ môi trường luôn là ưu tiên hàng đầu của mỗi quốc gia và

H

trên toàn thế giới. Trong ngành công nghiệp sản xuất ra sản phẩm tiêu dùng thì một

Í-

trong số các xu hướng chính hiện nay đó là sử dụng công nghệ xanh, tức là sản xuất đi

-L

đôi với bảo vệ môi trường. Theo đó, rất nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu tận dụng

ÁN

phế thải của nhiều ngành sản xuất để tạo ra những sản phẩm mới có giá trị kinh tế cao

TO

đồng thời giải quyết được bài toán về môi trường.

Hiện nay, trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu tái sử dụng bùn đỏ để

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

2009. Theo báo cáo đó thì lượng bùn đỏ thải ra hằng năm trung bình khoảng 120 triệu

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Theo báo cáo khảo sát địa chất Mỹ, lượng quặng bôxit khai thác được trên toàn thế

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

ra 21 triệu tấn nhôm thì tương ứng lượng bùn đỏ thải ra vào khoảng 82 triệu tấn [4].

D

IỄ N

Đ

tạo ra những sản phẩm mới và một trong số chúng đã được ứng dụng ra thực tế. Dưới đây là một trong số các công trình nghiên cứu đó: - Năm 2000, nhóm nghiên cứu tại Đại học Trento và Đại học Sassari, Italy đã sử dụng bùn đỏ và đất sét để tổng hợp vật liệu gốm có chất lượng cao [11].

- Năm 2011, Jian He tại trường đại học Louisiana State, LA, USA đã khảo sát khả

năng đóng rắn giữa bùn đỏ (RM) và tro trấu (RHA) tạo thành vật liệu Geopolymer.

1

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Sau khi trộn phối liệu giữa bùn đỏ và tro trấu dưới dạng bột khô, mịn, dung dịch NaOH có nồng độ khác nhau được thêm vào sao cho tỷ lệ dung dịch/bột = 1,2. Các

Ơ

Kết quả thu được ứng với tỷ lệ RHA/RM = 0,5, nồng độ NaOH thêm vào bằng 2M và

N

mẫu sau đó được đem xác định cường độ nén ở những thời gian bảo dưỡng khác nhau.

N

H

thời gian bảo dưỡng sau 35 ngày sẽ cho cường độ bền nén cao nhất [6,7].

.Q

cứu sản xuất gạch bằng cách phối trộn giữa cát sông Hoàng Hà và bùn đỏ [5].

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

năng gây ô nhiễm cao do lượng thải ra từ ngành sản xuất nông nghiệp hằng năm vô

G

Đ

cùng lớn. Theo một nghiên cứu thống kê về thị trường RHA vào năm 2003, khoảng

Ư N

600 triệu tấn lúa được sản xuất ra trên toàn cầu. Trung bình 20% khối lượng của lúa là

H

vỏ trấu, như vậy lượng vỏ trấu được tạo ra vào khoảng 120 triệu tấn. Juliano (1985) đã

ẦN

chỉ ra rằng vỏ trấu là một trong số những chất thải nông nghiệp khó xử lý nhất bởi vì

TR

nó có các đặc tính sau: dai, dạng gỗ, chứa thành phần silica cao,…chính những điều đó đã làm cho việc xử lý vỏ trấu trở nên rất khó khăn. Hơn thế nữa, vỏ trấu chứa một

10 00 B

lượng tro cao bất thường so với những nhiên liệu sinh học khác, khoảng 20% tùy vào điều kiện thời tiết và địa lý của địa phương. Do đó, lượng RHA trên toàn cầu thải ra

A

hằng năm chiếm khoảng 24 triệu tấn [6,7,14]. Riêng tại Việt nam, năm 2010, trữ lượng

H

Ó

lúa sản xuất được ước tính khoảng 40 triệu tấn. Như vậy, cũng theo như tính toán trên

Í-

thì lượng RHA thải ra là khoảng 1,6 triệu tấn [20]. Ngày nay, việc xử lý lượng trấu nói

-L

trên còn đang rất hạn chế, chỉ một phần nhỏ vỏ trấu được tận dụng làm thức ăn gia súc,

ÁN

nhiên liệu sinh học,…Điều đó đồng nghĩa với việc vẫn còn một lượng rất lớn trấu chưa được xử lý và phải thải ra bên ngoài gây ô nhiễm môi trường.

ÀN

Việt Nam ta là một quốc gia có nền sản xuất gạch lâu đời. Hằng năm, trên toàn

D

IỄ N

Đ

quốc, lượng gạch sản xuất ra lên đến hằng chục tỷ viên. Tính đến tháng 5, năm 2012,

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Cùng với bùn đỏ thì tro trấu (RHA) cũng đang là một trong những chất thải có khả

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Gao, Yue Gao, Jingzhou Wang, Hui Yu tại Đại học Shandong, Trung Quốc đã nghiên

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

- Năm 2012, nhóm nghiên cứu bao gồm Hongtao He, Qinyan Yue, Yuan Su, Baoyu

tổng sản lượng gạch ước tính khoảng 25 tỷ viên; trong đó, lượng gạch đất nung đạt

20,8 tỷ viên, chiếm 83,2 % tổng sản lượng. Còn lại là gạch không nung chỉ chiếm 16,8 % [21]. Như vậy, sản lượng gạch kể trên đã góp một phần giúp đẩy mạnh sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Trong những năm gần đây, tốc độ phát triển kinh tế cao cộng với tốc độ xây dựng tăng dẫn tới nhu cầu vật liệu xây dựng ngày một

2

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

lớn hơn, trong đó có vật liệu xây. Điều này đồng nghĩa với việc sẽ có một diện tích rất lớn đất nông nghiệp phải mất đi. Theo số liệu thống kê của bộ xây dưng, để sản xuất 1

Ơ

sét, tương đương 75 ha đất nông nghiệp (độ sâu khai thác là 2m) và 150.000 tấn than,

N

tỷ viên gạch đất sét nung có kích thước tiêu chuẩn sẽ tiêu tốn khoảng 1,5 triệu m3 đất

N

H

thải ra khoảng 0,57 triệu tấn khí CO2 gây ra hiệu ứng nhà kính và nhiều khí thải độc

.Q

không nung đến năm 2020 và chỉ thị số 10/CT-TTg ngày 16/4/2012 Tăng cường sử

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

định trên đã đề ra mục tiêu phát triển sản xuất và sử dụng vật liệu xây không nung thay

G

Đ

thế gạch đất sét nung đạt tỷ lệ 20 - 25% vào năm 2015, 30 - 40% vào năm 2020, tiến

Ư N

tới xóa bỏ hoàn toàn các cơ sở sản xuất gạch đất sét nung bằng lò thủ công. Như vậy,

H

với việc tận dụng và thay thế bùn đỏ cho đất sét để sản xuất vật liệu không nung sẽ

TR

định 567 sớm đạt được mục tiêu đã đề ra.

ẦN

góp phần tăng sản lượng gạch của nước ta trong thời gian tới, đồng thời giúp cho quyết Xuất phát từ những đề cập trên, chúng tôi quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu sử

10 00 B

dụng phế thải bùn đỏ trong sản xuất gạch xây dựng” nhằm tận dụng một lượng lớn phế thải bùn đỏ để sản xuất gạch, giảm thiểu tác hại môi trường do bùn đỏ gây ra,

A

đồng thời giảm bớt việc khai thác, sử dụng đất sét trong sản xuất gạch xây dựng.

H

Ó

Đề tài thực hiện những nhiệm vụ sau:

Í-

- Xác định được các đặc tính của bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình.

-L

- Nghiên cứu các điều kiện thực tế ảnh hưởng đến phản ứng geopolymer giữa bùn

ÁN

đỏ và tro trấu của vật liệu đóng rắn không nung.

- Nghiên cứu các điều kiện ảnh hưởng đến quá trình điều chế vật liệu nung từ bùn

D

IỄ N

Đ

ÀN

đỏ và đất sét Phong Điền, Thừa Thiên Huế.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

dụng vật liệu xây không nung, hạn chế sản xuất và sử dụng gạch đất sét nung. Quyết

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Chính phủ số 567/QĐ-TTg ngày 28/4/2010 về Chương trình phát triển vật liệu xây

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

hại khác gây ô nhiễm môi trường [12]. Theo quyết định ban hành của Thủ tướng

3

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Chương 1.

N

TỔNG QUAN

H

Ơ

1.1. Giới thiệu về quặng bôxit và quy trình Bayer

U

Y

1.1.1.1. Sơ lược về lịch sử phát hiện

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

AlO(OH) và diaspore α-AlO(OH), cộng thêm hai oxit là goethite Fe(1-x)AlxOOH (x = 0

Đ

– 0,33) và hematite Fe2O3, các khoáng sét kaolinite Al2O3.2SiO2.2H2O và một lượng

G

nhỏ anatase TiO2. Bôxit được đặt tên bởi một nhà địa chất học người Pháp Pierre

Ư N

Berthier vào năm 1821 sau khi ông đến một ngôi làng có tên là Les Baux, thuộc

H

Provence, miền nam nước Pháp. Tại đây ông đã phát hiện ra bôxit và ông là người đầu

ẦN

tiên nhận ra trong quặng này có chứa nhôm [17,18].

TR

1.1.1.2. Quá trình hình thành và phân bố [22]

10 00 B

Bôxit hình thành trên các loại đá có hàm lượng sắt thấp hoặc sắt bị rửa trôi trong quá trình phong hóa. Quá trình hình thành trải qua các giai đoạn: a) Phong hóa và nước thấm lọc vào trong đá gốc tạo ra ôxít nhôm và sắt.

Ó

A

b) Làm giàu trầm tích hay đá đã bị phong hóa bởi sự rửa trôi của nước ngầm.

TO

ÁN

-L

Í-

H

c) Xói mòn và tái tích tụ bôxit.

D

IỄ N

Đ

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

trên thế giới. Nó chứa chủ yếu các khoáng chất như gibbsite Al(OH)3, boehmite γ-

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bôxit (bauxite) là một loại quặng nhôm, đồng thời là nguồn chứa nhôm chủ yếu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

1.1.1. Quặng bôxit

Hình 1.1. Quặng bôxit Các quặng bôxit phân bố chủ yếu ở khu vực nhiệt đới, Caribe, Địa Trung Hải và vành đai xung quanh xích đạo, người ta tìm thấy quặng bôxit ở các vùng lãnh thổ

4

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

như Úc, Nam và Trung Mỹ (Jamaica, Brazil, Surinam, Venezuela, Guyana), châu Phi (Guinea), châu Á (Ấn Độ, Trung Quốc, Việt Nam), Nga, Kazakhstan và châu Âu (HyLạp).

Ơ

N

Từ nguồn gốc hình thành dẫn đến việc tạo thành hai loại mỏ bôxit:

N

H

1. Loại phong hóa được hình thành do quá trình laterit hóa chỉ diễn ra trong

U .Q

2. Loại trầm tích có chất lượng tốt và có giá trị công nghiệp. Loại này được

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

dolomit xen kẽ các lớp kẹp sét tích tụ do phong hóa sót hay do lắng đọng phần khoáng

G

Đ

vật sét không tan khi đá vôi bị phong hóa.

Ư N

Thân quặng bôxit tồn tại ở 4 dạng: lớp phủ, túi, xen kẹp và mảnh vụn:

H

* Các dạng lớp phủ lớn xuất hiện ở Tây Phi, Úc, Nam Mỹ và Ấn Độ, bao gồm

ẦN

các lớp bằng phẳng nằm gần bề mặt và có thể trãi dài hàng km. Chiều dày có thể thay

TR

đổi từ ít hơn 1 m đến 40 m, trong các trường hợp chấp nhận được thì bề dày trung bình khoảng 4 - 6 m.

10 00 B

* Dạng túi được tìm thấy ở Jamaica và Hispaniola, cũng như miền nam châu Âu, bôxit phân bố ở độ sâu trong các vùng này từ ít hơn 1 m đến hơn 30 m. Trong một

A

số trường hợp, các túi này nằm riêng biệt, trong khi các khu vực khác các vùng võng

H

Ó

chồng lấn nhau và tạo thành các mỏ lớn.

Í-

* Dạng xen kẹp được được tìm thấy ở Hoa Kỳ, Suriname, Brazil, Guyana,

-L

Russia, Trung Quốc, Hungary và khu vực Địa Trung Hải. Ban đầu chúng nằm trên bề

ÁN

mặt sau đó bị các đá hình thành sau phủ lên thường gặp ở dạng đá núi lửa. Loại quặng này thường có kết cấu chặt hơn các loại khác do nó bị nén bởi các lớp đá nằm trên.

ÀN

* Dạng mảnh vụn chỉ các tích tụ quặng được tạo thành từ sự xói mòn bôxit

D

IỄ N

Đ

(kiểu trầm tích ở trên) ví dụ như bôxit Arkansas ở Hoa Kỳ.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

hình thành bằng con đường phong hóa laterit trên nền đá cacbonat như đá vôi và

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

và đá sét.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

điều kiện nhiệt đới trên nền đá mẹ là các loại đá silicat: granit, gneiss, bazan, syenite

5

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

TP

Đ

và Tây nguyên. Ở các tỉnh phía Bắc, bôxit là các ổ, các phễu và dạng cột xuyên lên

G

vào giao điểm các đứt gẫy địa chất. Ở Tây nguyên, bôxit có thân quặng chứa bôxit

Ư N

dạng cột, phễu và dạng dòng chảy phủ lên đá bazan cũng như các trầm tích cổ hơn.

H

1.1.1.3. Thành phần khoáng vật

ẦN

Bôxit tồn tại ở 3 dạng chính tùy thuộc vào số lượng phân tử nước chứa trong nó

TR

và cấu trúc tinh thể gồm: gibbsit Al(OH)3, boehmit γ-AlO(OH) và diaspore α-

10 00 B

AlO(OH), cùng với các khoáng vật oxit sắt goethit và hematit, các khoáng vật sét kaolinit và đôi khi có mặt cả anatase TiO2.

Gibbsit là hydroxit nhôm thực sự, còn boehmit và diaspore tồn tại ở dạng

Ó

A

hidroxit nhôm ôxít. Sự khác biệt cơ bản giữa boehmit và diaspore là diaspore có cấu

Í-

-L

nước nhanh.

H

trúc tinh thể khác với boehmit, và cần nhiệt độ cao hơn để thực hiện quá trình tách

1.1.1.4. Thành phần hóa học

ÁN

Thành phần hóa học chủ yếu (quy ra ôxít) là Al2O3, SiO2, Fe2O3, CaO, TiO2,

ÀN

TO

MgO... trong đó, hyđrôxit nhôm là thành phần chính của quặng. Ở Việt Nam, bôxit được xếp vào khoáng sản khi tỷ lệ giữa ôxít nhôm và silic

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Ở Việt Nam, bôxit phân bố phổ biến ở các tỉnh: Cao Bằng, Hà Giang, Lạng Sơn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Hình 1.2. Bôxit với phần lõi còn nguyên mảnh đá mẹ chưa phong hóa

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

ôxít gọi là modun silic (ký hiệu là mSi) không được nhỏ hơn 2.

6

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

1.1.2. Quy trình Bayer Công nghệ Bayer là phương thức sản xuất chính tinh luyện quặng thô bôxit để

Ơ

các silica, nhiều dạng ôxít sắt, và điôxít titan. Alumina phải được tinh chế trước khi có

N

sản xuất ra quặng tinh alumina. Trong bôxit có đến 30 – 54% là Al2O3, phần còn lại là

Đ

G

Nước

H

Lò quay

TR

ẦN

Al2O3

Tinh thể hóa

Ư N

NaOH

10 00 B

Hình 1.3. Quy trình Bayer Trong công nghệ Bayer, bôxit bị chuyển hóa bởi một luồng dung dịch natri hydroxit (NaOH) nóng lên tới 175°C để trở thành hydroxit nhôm, Al(OH)3 tan trong dung dịch

A

hydroxit theo phản ứng sau:

H

Ó

Al2O3 + 2OH− + 3H2O → 2[Al(OH)4]−

Í-

Các thành phần hóa học khác trong bôxit không hòa tan theo phản ứng trên

-L

được lọc và loại bỏ ra khỏi dung dịch tạo thành bùn đỏ. Chính chất thải này gây nên

ÁN

một vấn nạn về môi trường. Tiếp theo, dung dịch hydroxit được làm lạnh và hydroxit

TO

nhôm ở dạng hòa tan phân lắng tạo thành một dạng chất rắn, bông xốp, có màu trắng.

ÀN

Khi được nung nóng lên tới 1050°C (quá trình canxit hóa), hydroxit nhôm phân rã vì

D

IỄ N

Đ

nhiệt trở thành alumina và giải phóng hơi nước:

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Làm lạnh

Hạt mầm tinh thể Al(OH)3

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Na[Al(OH)4] Lọc

TP

Bình áp suất

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Nghiền, xay

U

Bùn đỏ

T = 170 ± 180oC Bôxit

Y

N

H

thể sử dụng để điện phân sản xuất ra nhôm kim loại.

2Al(OH)3 → Al2O3 + 3H2O Công nghệ Bayer được Karl Bayer phát minh vào năm 1887. Khi làm việc ở Saint Petersburg, Nga ông đã phát triển từ một phương pháp ứng dụng alumina cho ngành công nghiệp dệt (nó được dùng làm chất cắn màu trong nhuộm sợi bông). Vào năm 1887, Bayer đã phát hiện rằng nhôm hydroxit kết tủa từ dung dịch kiềm ở 7

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

dạng tinh thể và có thể tách lọc và rửa dễ dàng, trong khi nó kết tủa bởi sự trung hòa dung dịch trong môi trường axít thì ở dạng sệt và khó rửa sạch.

Ơ

xuất ra hầu hết alumina của thế giới, được cung cấp như một sản phẩm trung gian

N

Ngày nay, công nghệ này gần như không thay đổi và nó được sử dụng để sản

Y

1.2. Sơ lược về bã thải bùn đỏ

.Q

được thải ra dưới dạng lỏng, có thành phần chứa chủ yếu là hematite (Fe2O3), alumina

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Chính lượng sắt cao trong thành phần làm cho bùn thải có màu đỏ đặc trưng [7].

Hàm lượng (%) 33,0

H

Ư N

Thành phần Đất sét (≤ 2 µm)

43,0

ẦN

Phù sa (2 – 75 µm)

24,0

TR

Cát (> 75 µm)

10 00 B

Bảng 1.2. Thành phần hóa học chủ yếu của bùn đỏ [7] Hàm lượng (%) 1,2

Al2O3

14,0

Fe2O3

30,9

NaOH

20,2

NaAlO2

23,0

CaO

2,5

K2O

-

TiO2

4,5

MnO

1,7

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Thành phần SiO2

Đ IỄ N D

G

Đ

Bảng 1.1. Thành phần của bùn đỏ [7]

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

(Al2O3),...với độ pH rất cao, dao động trong khoảng 10,5 – 13,0 nếu ở dạng lỏng.

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Bùn đỏ là một chất thải chính trong quy trình Bayer để sản xuất nhôm. Bùn đỏ

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

trong sản xuất nhôm.

Theo như những đề cập đã nêu ở đầu có thể thấy lượng bùn đỏ thải ra hằng năm trên thế giới là rất lớn, trung bình khoảng 120 triệu tấn [6,7]. Hầu hết lượng bùn đỏ này đều được lưu trữ trong các hồ chứa lớn và chưa có biện pháp xử lý. Chính điều này gây ra một nguy cơ ô nhiễm rất lớn cho môi trường.

8

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Trước vấn nạn về môi trường trên, rất nhiều giải pháp đã được đưa ra nhằm giảm thiểu những tác hại của bùn đỏ, cụ thể [15]: - Chứa bùn đỏ lỏng trong các bể chứa lớn được phủ bằng đất sét và để khô tự

Ơ

N

nhiên.

N

H

- Phương pháp làm đặc cứng bùn đỏ bằng cách bổ sung muối amoni có các axit

U .Q

ẠO

loại nặng của bùn đỏ.

Như vậy, đánh giá một cách khách quan cho thấy bùn đỏ vẫn đang là một vấn đề

G

Đ

nan giải, cần đầu tư nhiều thời gian và công sức hơn để nghiên cứu những giải pháp

Ư N

nhằm giảm thiểu nguy cơ gây ra ô nhiễm môi trường từ bùn đỏ.

H

1.3. Tro trấu và phản ứng geopolymer

ẦN

1.3.1. Tro trấu

TR

Việt nam là nước có nền văn minh lúa nước rất lâu đời, từ lâu cây lúa đã gắn liền với đời sống của nhân dân. Đối với Việt Nam cho dù có sự chuyển dịch về cơ cấu

10 00 B

kinh tế, nhưng ngành nông nghiệp vẫn đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an ninh lương thực quốc gia và xuất khẩu nông sản ra nước ngoài. Tổng giá trị sản xuất

A

nông nghiệp chiếm khoảng 1/3 trong GDP. Trong đó, đất trồng lúa nước có diện tích

H

Ó

7390 km2. Sản lượng lúa của nước ta đạt khoảng 40 triệu tấn/năm (2010). Bên cạnh

Í-

mức tăng trưởng về sản lượng và kim ngạch xuất khẩu lúa gạo còn tồn đọng vấn đề về

-L

các bãi chứa, biện pháp thu gom, đầu ra cho các phế phẩm sau thu hoạch như rơm rạ,

ÁN

vỏ trấu. Trấu là lớp vỏ ngoài cùng của hạt lúa và được tách ra trong quá trình xay xát.

TO

Trong vỏ trấu chứa khoảng 75% chất hữu cơ dễ bay hơi sẽ cháy trong quá trình đốt và

ÀN

khoảng 25% còn lại chuyển thành tro. Năm 2010, lượng trấu thải ra từ ngành xay xát ở

D

IỄ N

Đ

mức hơn 7 triệu tấn. Nhưng chỉ có khoảng 3 triệu tấn trấu được dùng để làm thức ăn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

- Xử lý bùn đỏ bằng axít clohydric (HCl) sẽ giúp giảm khả năng hấp thu kim

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thấp hơn cho phép thải ra môi trường một cách thân thiện hơn.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

béo thay thế, sau đó đóng thành những bánh có hàm lượng nhôm và các chất độc hại

gia súc, sản xuất phân bón, ván ép, dùng để nấu ăn trong các gia đình nông thôn và trong nhiều cơ sở công nghiệp và tiểu thủ công nghiệp như: lò nung gạch truyền thống, nung vôi, nung gốm. Như vậy vẫn còn một lượng lớn trấu dư thừa đang thải ra kênh rạch, sông ngòi. Quá trình phân hủy của vỏ trấu làm nguồn nước ô nhiễm, đồng thời phát sinh mùi hôi. Làm ảnh hưởng đến sinh hoạt của người dân. Trong khi đó, tro trấu

9

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

có chứa trên 80% là silic đioxit. Như vậy, việc sử dụng tro trấu để sản xuất gạch không nung khi trộn cùng với bùn đỏ vừa tạo nguồn lợi kinh tế lớn, vừa giải quyết vấn đề tồn đọng về các biện pháp thu gom, đầu ra cho các phế phẩm sau thu hoạch như rơm rạ, vỏ

ẦN

Trấu có khả năng cháy và sinh nhiệt tốt do thành phần chứa 75% chất xơ, theo

TR

như thống kê thì 1 kg trấu khi cháy sinh ra 3400 kcal, bằng 1/3 năng lượng sinh ra do đốt dầu nhưng giá thành rẻ gấp 27 lần.

10 00 B

Bảng 1.3. Thành phân hóa học của tro trấu [6,7] Hàm lượng (%)

SiO2

91,5

Al2O3

-

Fe2O3

-

NaOH

-

NaAlO2

-

CaO

-

K2O

2,3

TiO2

-

MnO

-

C

6,0

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Thành phần

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

H

Hình 1.4. Vỏ trấu và tro trấu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q Ư N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

H

Ơ

N

trấu, đồng thời góp phần bảo vệ môi trường.

10

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Một số ứng dụng chủ yếu của tro trấu: Sử dụng nhiệt lượng của tro trấu để sản xuất điện năng: Với khả năng đốt cháy

Ơ

quay tua bin phát điện. Theo tính toán mỗi kg trấu có thể tạo được 0,125kW giờ điện

N

mạnh và rẻ, có thể ứng dụng hơi nóng sinh ra khi đốt nóng không khí bằng trấu để làm

Y

phát điện loại nhỏ cho những khu vực vùng sâu vùng xa.

.Q

thành phần khác như mụn dừa, hạt xốp, xi măng, phụ gia và lưới sợi thuỷ tinh. Lúc này

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

âm, cách nhiệt và không thấm nước cao.

G

Đ

Sử dụng tro trấu sản xuất oxit silic: Tro của trấu sau khi đốt cháy chứa hơn

Ư N

80% là silic oxit. Vấn đề tận dụng oxit silic trong vỏ trấu hiện đang đưọc rất quan tâm,

H

mục đích là thu được tối đa lượng silic với thời gian ngắn. Hiện nay đã có công trình

ẦN

nghiên cứu về trích ly oxit silic bằng NaOH thành công mang lại hiệu quả kinh tế cao.

TR

Một số ứng dụng khác của vỏ trấu: Không dừng ở các ứng dụng trên, vỏ trấu còn có thể dùng làm thiết bị lọc nước, thiết bị cách nhiệt, làm chất độn, giá thể trong

10 00 B

công nghiệp sản xuất men giống, dùng đánh bóng các vật thể bằng kim loại, tro trấu cũng có thể dùng làm phân bón,....

A

1.3.2. Phản ứng geopolymer

H

Ó

Geopolymer là những vật liệu mới có tính ứng dụng cao như làm sơn và chất

Í-

kết dính chịu nhiệt - chịu lửa, dược liệu, vật liệu gốm chịu nhiệt, chất kết dính cho sợi

-L

composite chống cháy,... Geopolymer là một phần của khoa học polymer, nó đang dần

ÁN

hình thành một chỗ đứng mới trong khoa học vật liệu. Vật liệu dùng để tổng hợp nên vật liệu polymer silicon thường có nguồn gốc từ những khoáng vật trong đất vì vậy nó

D

IỄ N

Đ

ÀN

mới có tên là geopolymer [18].

Theo D. Kim và cộng sự [9], geopolymer có thể chỉ chứa duy nhất một khoáng vật

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

trọng lượng của vật liệu nhẹ hơn gạch xây thông thường khoảng 50% và có tính cách

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Sử dụng làm vật liệu xây dựng: Vỏ trấu nghiền mịn có thể được trộn với các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

và 4 kW giờ nhiệt, tùy theo công nghệ. Ứng dụng này được áp dụng để chế tạo máy

hoặc cũng có thể là hỗn hợp của những hợp chất bao gồm các đơn vị được lặp đi lặp

lại, ví dụ silic oxit (-Si-O-Si-O-), silic - aluminate (-Si-O-Al-O-), cốt thép silic aluminate (-Fe-O-Si-O-Al-O-) hoặc alumino - phosphate (Al-OPO-) tổng hợp. Tất cả chúng đều được tạo ra thông qua một quá trình geopolymer hóa.

11

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Quá trình geopolymer hóa liên quan tới một phản ứng hóa học nhanh một cách đáng kể dưới điều kiện kiềm của những khoáng chất Si – Al. Kết quả của điều đó trong không gian ba chiều chính là sự hình thành nên cấu trúc polymer dạng chuỗi và

Ơ

N

vòng bao gồm những liên kết Si-O-Al-O [1].

Y

thông qua phương trình (1) và (2) [1,8]:

Na+ + n(OH)3-Si-O-Al--O-Si-(OH)3

U

(1)

TP

(OH)2

.Q

(Vật liệu Si-Al)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

(Na+)-(Si-O-Al-O-Si-O-) + 4nH2O

Ư N

G

n(OH)3-Si-O-Al-O-Si-(OH)3 + NaOH

O

O

O

(2)

ẦN

H

(OH)2

TR

Khung liên kết geopolymer

Từ phương trình 2 cho thấy cấu tử nước đã bị đẩy ra trong suốt quá trình phản ứng

10 00 B

hóa học được thực hiện bên trong cấu trúc của geopolymer, để lại đằng sau đó là những lỗ có kích thước nano (nanopores), điều này ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của

A

phản ứng geopolymer. Nước trong hỗn hợp geopolymer, do đó không có vai trò trong

H

Ó

các phản ứng hóa học diễn ra; nó chỉ đơn thuần là cung cấp khả năng tương tác trong

-L

Portland [10].

Í-

hỗn hợp. Điều này trái ngược với phản ứng hydrat hóa của nước trong bê tông xi măng

ÁN

Có hai thành phần chính của geopolymer, cụ thể là nguyên vật liệu và dung

dịch kiềm. Nguyên vật liệu cho geopolymer thường giàu Si và Al. Đây có thể là các

ÀN

khoáng chất tự nhiên như là cao lanh, đất sét,... Ngoài ra, những vật liệu từ các sản

D

IỄ N

Đ

phẩm phụ như là tro bay, silica vô định hình, tro trấu, bùn đỏ,...cũng được sử dụng làm

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

(Geopolymer precursor)

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

n(Si2O5.Al2O2) + 2nSiO2 + 4nH2O + NaOH

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Cấu trúc sơ đồ mạch của vật liệu Geopolymer có thể được chỉ ra bằng cách mô tả

vật liệu sản xuất geopolymer. Dung dịch kiềm tốt nhất được sử dụng trong phản ứng geopolymer là một sự kết hợp giữa natri hydroxit (NaOH) hoặc kali hydroxit (KOH) với natri silicat hoặc kali silicat.

Theo Davidivits (1994), những vật liệu geopolymer có rất nhiều ứng dụng trong

lĩnh vực công nghiệp. Phụ thuộc vào cấu trúc hóa học trong những khoảng giới hạn

12

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

theo tỷ lệ nguyên tử của Si : Al. Davidovits (1994) đã phân thành những loại ứng dụng của geopolymer theo những tỷ lệ Si : Al được trình bày như trong bảng 1.3.

Ơ

Những ứng dụng

H

Tỷ lệ Si : Al

N

Bảng 1.4. Những ứng dụng của vật liệu geopolymer dựa vào tỷ lệ nguyên tử Si : Al

.Q TP

Đ

- Đóng gói chất độc và chất phóng xạ

G

- Phòng cháy chữa cháy sợi thủy tinh tổng hợp

Ư N

- Thiết bị đúc

3

ẦN

H

- Vật liệu tổng hợp chịu nhiệt, 200 oC đến 1000 oC

TR

- Công cụ chế tạo cho quá trình sản xuất titan hàng không - Chất đệm cho ngành công nghiệp, 200 oC đến 600 oC

10 00 B

>3

- Dụng cụ cho nhôm SPF hàng không - Sợi composite chịu lửa và nhiệt

H

Ó

A

20 - 35

Í-

Lợi ích kinh tế của geopolymer mang lại:

-L

Bằng cách sử dụng phản ứng geopolymer chúng ta có thể giảm được rất nhiều

ÁN

năng lượng trong việc đốt các nhiên liệu hóa thạch trong sản xuất gạch hay sản xuất xy

TO

măng. Mặc khác, nếu so với chất kết dính là xi măng Portland thì tro bay hay tro trấu có giá thành rẻ hơn gấp nhiều lần, do đó giá thành những loại vật liệu geopolymer

D

IỄ N

Đ

ÀN

cũng rẻ hơn.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

- Xy măng chứa hàm lượng thấp CO2 và bê tông

2

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

- Gốm - Phòng cháy chữa cháy

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

1

N

- Gạch

Hơn thế nữa, với việc tạo ra vật liệu geopolymer từ tro trấu hoặc tro bay, chúng

ta có thể hạn chế được những hư hại về cơ sở vật chất do vật liệu này có khả năng chống axit, sulfat. Từ đó, giảm thiểu hao phí bảo trì, bảo dưỡng, đồng thời đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

13

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

1.4. Đất sét Đất sét [16] hay sét là một thuật ngữ được dùng để chỉ một nhóm các khoáng

Ơ

(micromét). Do đó khi hòa tan trong nước thì chúng tạo thành dạng keo đất gọi là

N

vật phyllosilicat nhôm ngậm nước, thông thường có đường kính hạt nhỏ hơn 2 µm

.Q ẦN

H

Hình 1.5. Đất sét được tạo hình

TR

Trong các nguồn tài liệu khác nhau, người ta chia đất sét ra thành ba hay bốn nhóm chính như sau: kaolinit, montmorillonit, illit và chlorit. Có khoảng 30 loại đất sét

10 00 B

nguyên chất khác nhau trong các nhóm này, nhưng phần lớn đất sét tự nhiên là hỗn hợp của các loại sét khác nhau này, cùng với các khoáng chất đã phong hóa khác. Yêu

A

cầu kỹ thuật của đất sét để sản xuất gạch ngói nung [19]:

H

Ó

Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại đất sét (kể cả đất sét nguyên thổ hay hỗn

Í-

hợp của nhiều loại đất sét) dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung theo TCVN 1451 :

-L

1986 và TCVN 1452 : 1986. Yêu cầu kỹ thuật đó như sau:

ÁN

- Đất sét dùng để sản xuất gạch đặc và ngói nung là đất sét dễ cháy, có nhiệt độ

TO

nung thích hợp không lớn hơn 1050oC. - Đất sét để sản xuất gạch đặc phải có thành phần hoá học như quy định ở bảng 1.4,

chỉ tiêu kích cỡ hạt như quy định ở bảng 1.5 và các chỉ tiêu cơ lý như quy định ở bảng

1.6.

D

IỄ N

Đ

ÀN

- Đất sét chứa muối tan hoặc những tạp chất có hại khác phải được xử lí thích hợp.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ư N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

năng đóng rắn tốt khi được nung ở nhiệt độ cao.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

huyền phù. Đất sét có khả năng hút nước cũng như chỉ số độ dẻo cao, đồng thời có khả

14

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hàm lượng (%)

SiO2

58,0 -72,0

Al2O3

10,0 – 20,0

Fe2O3

4,0 – 10,0

Oxit kiềm thổ quy ra dạng cacbonat (CaCO3 + MgCO3) không lớn hơn

6,0

Hàm lượng (%)

> 10

Không cho phép

H

Ư N

G

Kích thước hạt (mm)

TR

12 22 - 32

10 00 B

< 0,005

ẦN

2- 10

Bảng 1.7. Chỉ tiêu cơ lý đất sét Mức

- Giới hạn bền khi kéo ở trạng thái khô không khí, tính bằng 105 N/m3

2,5 - 8,5

- Độ hút nước sau khi nung ở nhiệt độ thích hợp, tính bằng %

8,0 - 18,0

- Giới hạn bền khi nén sau khi nung ở nhiệt độ thích hợp, tính bằng 105 N/m3

100 - 200

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

ÁN

-L

Í-

H

Ó

A

Chỉ tiêu cơ lý

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

ẠO

Bảng 1.6. Kích cỡ hạt đất sét theo tiêu chuẩn

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Thành phần

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 1.5. Thành phần hóa học của đất sét dùng làm gạch ngói nung

15

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

1.5. Tiêu chuẩn Việt Nam về gạch nung và không nung 1.5.1. Chỉ tiêu cơ lý gạch đặc đất sét nung (TCVN 1451 : 1998)

Độ hút nước, (%)

M20,0

20,0

3,4

6 - 18

M15,0

15,0

2,8

6 – 18

M12,5

12,5

2,5

M10,0

10,0

2,2

M7,5

7,5

1,8

M5,0

5,0

1,6

6 – 18 6 – 18

ẦN

TR

Bảng 1.9. Tiêu chuẩn Việt Nam về gạch bê tông (TCVN 6477 : 2011) Cường độ nén, (MPa), không nhỏ hơn

10 00 B

Ó

5,0

H

M5,0

3,5

A

M3,5

Í-

M7,0

M10,0

10,0

M15,0

15,0

M20,0

20,0

-L ÁN

14

7,0

12

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

Độ hút nước, (%), không lớn hơn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

6 – 18

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

Y

U

.Q

Ư N

G

Đ

ẠO

TP

6 – 18

1.5.1. Chỉ tiêu cơ lý gạch bê tông (TCVN 6477 : 2011)

Mác gạch

N

Cường độ uốn, (MPa), không nhỏ hơn

Ơ

Cường độ nén, (MPa), không nhỏ hơn

H

Mác gạch

H

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 1.8. Tiêu chuẩn Việt Nam về gạch đặc đất sét nung (TCVN 1451 : 1998)

16

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Chương 2.

N

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

H

Ơ

2.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

U

Y

của bùn đỏ với các nguyên liệu khác nhau bao gồm tro trấu và đất sét trong điều kiện

Đ

(1) Xác định các đặc trưng của nguyên liệu

H

+ Chuẩn bị nguyên liệu đất sét

Ư N

+ Xác định các đặc trưng của tro trấu

G

+ Xác định các đặc trưng của bùn đỏ

ẦN

(2). Nghiên cứu điều chế gạch không nung từ bùn đỏ và tro trấu bùn đỏ:

10 00 B

TR

Khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến quá trình geopolymer giữa tro trấu và + Tỷ lệ phối liệu tro trấu/bùn đỏ; + Nồng độ NaOH;

Ó

A

+ Thời gian dưỡng mẫu.

H

(3). Nghiên cứu điều chế gạch nung từ bùn đỏ và đất sét

-L

Í-

Nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ phối liệu bùn đỏ/đất sét đến các tính chất cơ lý:

ÁN

Cường độ bền nén, độ hút nước, khối lượng thể tích của gạch.

TO

2.3. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

D

IỄ N

Đ

ÀN

2.3.1. Phân tích thành phần hóa học của nguyên liệu

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

2.2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

.Q

để sản xuất gạch xây dựng đạt tiêu chuẩn cho phép của nhà nước.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

có nung và không nung. Qua đó, chúng tôi khảo sát và đánh giá được điều kiện tối ưu

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài này, chúng tôi nghiên cứu khả năng đóng rắn

Thành phần hóa học của bùn đỏ, tro trấu và đất sét được xác định dựa theo

phương pháp phổ huỳnh quang tia X (X-ray Fluorescence - XRF).

Nguyên tắc: người ta cho mẫu phân tích chịu tác dụng của một chùm tia X tạo thành từ ống phát tia X. Tia X này có thể bứt electron ở lớp trong của nguyên tử (lớp K hoặc L) tạo thành các chỗ trống. Sự chuyển electron từ lớp ngoài vào chỗ trống sẽ làm phát tia X thứ cấp. Đó là hiện tượng huỳnh quang tia X. 17

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

hν (tia X)thø cÊp

hν (tia X)

.Q TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

và định lượng của mẫu.

Đ

Năng lượng của tia X được biểu diễn bằng phương trình:

G

2π 2 .me .e 4 .( Z − b) 2 1 1 .( 2 - 2 ) 2 h n1 n2

H

ν là tần số tia X

ẦN

Trong đó:

λ

=

Ư N

hc

∆E = hν =

e là điện tích electron

TR

λ là bước sóng tia X

10 00 B

b là hằng số chắn

ni là các số lượng tử chính (n1<n2) 1

λ

= R. (Z - b)2. (

1 1 - 2) 2 n1 n2

Í-

H

Ó

A

Từ biểu thức trên ta có:

-L

Với R là hằng số Rydberg. R= 109 679,43 cm-1 .

ÁN

Như vậy,

1

λ

tỷ lệ với (Z - b). Đây chính là nội dung của định luật Moseley

(1913) và là cơ sở để áp dụng phổ huỳnh quang tia X trong phân tích định tính. Người nồng độ, do đó có thể dùng phổ huỳnh quang tia X trong phân tích định lượng.

D

IỄ N

Đ

ÀN

ta cũng đã chứng minh rằng ở một số điều kiện xác định cường độ vạch phổ phụ thuộc

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Các đặc trưng của chùm tia X thứ cấp này phụ thuộc vào thành phần định tính

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Hình 2.1. Nguyên tắc tạo huỳnh quang tia X

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

N

H

Ơ

N

e

18

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Ư N

Nhiễu xạ tia X (XRD) là một trong những phương pháp hiện đại được dùng để

H

xác định thành phần pha tinh thể của vật liệu. Nguyên tắc của phương pháp này là khi

ẦN

chiếu một chùm tia X đơn sắc vào vật liệu có cấu trúc tinh thể thì xảy ra hiện tượng

10 00 B

TR

nhiễu xạ tia X. A

F

H

Ó

A

D

C

-L

Í-

θ

θ

θθ G

dhkl H

E

ÁN TO ÀN Đ

B

Hình 2.3. Sơ đồ sự nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G

2.3.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD)

IỄ N D

Đ

Hình 2.2. Bước sóng đặc trưng của các nguyên tố trong mẫu phân tích

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Khi chiếu một chùm tia X đơn sắc có bước sóng xác định đi qua một hệ tinh thể,

trong tinh thể ta chọn 2 mặt phẳng nút song song với nhau có khoảng cách giữa các mặt là dhkl, góc hợp bởi phương của tia tới và mặt phẳng nút là θ (hình 2.3). Nếu hiệu số đường đi giữa 2 tia tới và tia phản xạ bằng một số nguyên lần bước sóng thì sẽ xảy ra hiện tượng nhiễu xạ. Ta có:

19

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

DEF - ABC = nλ Mặt khác:

DEF - ABC = GE + EH = 2dhklsinθ

Ơ

dhkl: khoảng cách giữa 2 mặt phẳng nút mạng tinh thể

N

H

θ: góc tạo bởi tia tới và mặt phẳng phản xạ

U

Y

λ: bước sóng tia X

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

TP

Phương trình 2.9 được gọi là phương trình Bragg (do W.L. Bragg thiết lập năm

Đ

khoảng cách giữa các mặt phẳng nguyên tử. Đây là phương trình cơ bản của phương

G

pháp phân tích cấu trúc bằng tia X, khi biết được bước sóng λ của tia X và góc nhiễu xạ

Ư N

θ thì tính được hằng số mạng dhkl. So sánh giá trị dhkl thu được với giá trị dhkl của mẫu

H

chuẩn cho phép ta xác định được mẫu nghiên cứu có chứa các loại khoáng vật nào.

ẦN

Để xác định thành phần pha tinh thể của các mẫu nghiên cứu trong Khóa luận,

TR

chúng tôi tiến hành ghi giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) trên thiết bị D8 Advance

10 00 B

(BRUKER, Đức) tại khoa Hóa học và thiết bị D5005 (SIEMENS, Đức) với Cu Kα, λ = 1,54056 Å tại Khoa Vật lý, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà

A

Nội.

Ó

2.3.3. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)

H

Phương pháp SEM cho ta thông tin về hình dạng, trạng thái, kích thước của các

-L

Í-

cấu tử có trong vật liệu.

ÁN

Nguyên lí của phương pháp là khi chiếu một chùm electron vào mẫu, các electron này sẽ bị tán xạ đàn hồi hoặc không đàn hồi bởi các nguyên tử có mặt trong mẫu. Các quá trình tán xạ này làm phát xạ các electron và bức xạ điện từ. Các loại Bức xạ điện từ là các tia X và tia huỳnh quang.

D

IỄ N

Đ

ÀN

electron tán xạ bao gồm: electron thứ cấp, electron tán xạ ngược và electron Auger.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

1913), nó biểu diễn mối quan hệ giữa góc của tia nhiễu xạ với bước sóng của tia X và

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

n = 1, 2, 3... gọi là bậc phản xạ ( thực nghiệm thường chọn n = 1)

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Trong đó,

2dhklsinθ = nλ

N

Do đó:

20

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

10 00 B

Nguyên lí hoạt động của máy là chùm electron sau khi được bắn ra bởi súng điện tử, chúng được tăng tốc bởi điện trường của anode và hội tụ nhờ một thấu kính từ trường. Cuộn Scanning Coils điều khiển chùm electron này nhanh chóng quét lên bề

Ó

A

mặt mẫu. Hình ảnh của mẫu được thể hiện qua tín hiệu của chùm electron tán xạ

H

ngược hoặc chùm electron tán xạ thứ cấp. Tín hiệu thu được bởi Detector sau đó

-L

Í-

được khuếch đại và hiện lên màn hình cho ta ảnh vi cấu trúc của mẫu.

2.3.5. Phương pháp thử các tính chất cơ lý của gạch xây

ÁN

2.3.5.1. Phương pháp xác định độ bền nén (TCVN 6355-1:1998)

ÀN

TO

Nguyên tắc:

Đặt mẫu thử trên máy nén và nén đến khi mẫu bị phá hủy. Từ lực phá hủy lớn

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TR

Hình 2.4. Mô hình nguyên lí hoạt động của máy SEM

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q ẦN

H

Ư N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

D

IỄ N

Đ

nhất tính cường độ nén của mẫu thử.

Tiến hành thử: - Trước khi thử nén, phải tiến hành đo mẫu đã chuẩn bị bằng thước kim loại với sai số các cạnh không lớn hơn 1mm. Giá trị các kích thước của mẫu được tính bằng trung bình cộng của 3 lần đo.

- Đặt mẫu thử lên trên mặt ép, sao cho tâm mẫu thử trùng với tâm nén dưới của 21

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

máy nén. Sau đó, tăng tải trọng ép đều, liên tục và bằng 0,2 – 0,3 N/mm2 trong 1 giây đến khi mẫu bị phá hủy hoàn toàn (khi kim đồng hồ đo áp lực quay trở lại).

- Cường độ nén (R) của của từng mẫu thử được tính bằng N/mm2 (MPa), theo công

U .Q

P là lực nén phá hủy mẫu, tính bằng N.

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

2.3.5.2. Phương pháp xác định độ hút nước (TCVN 6355-3:1998)

Đ

Nguyên tắc:

H

lượng nước mẫu thử đã hút vào so với mẫu khô.

Ư N

G

Ngâm mẫu thử đã được sấy khô vào nước cho tới khi bão hòa. Xác định tỷ lệ %

ẦN

Chuẩn bị mẫu thử: các quy định hiện hành về lấy mẫu.

TR

- Mẫu để xác định độ hút nước phải đảm bảo yêu cầu ngoại quan và được lấy theo

10 00 B

- Trước khi tiến hành thử, phải dùng bàn chải quét sạch mẫu thử và sấy khô đến khối lượng không đổi ở 105 – 110OC(thường thời gian sấy là 24h). Khối lượng không

A

đổi của mẫu thử là khối lượng mà hiệu số giữa hai lần cân kế tiếp không lớn hơn 2%.

H

Ó

Tiến hành thử:

Í-

- Đặt mẫu thử khô và nguội theo chiều thẳng đứng vào bình ngâm mẫu chứa nước

-L

có nhiệt độ 27 ± 2oC. Khoảng cách giữa mẫu và thành bình ít nhất 10mm. Nước

ÁN

phải ngập mẫu thử ít nhất 20mm. Thời gian ngâm mẫu là 24 giờ.

- Vớt mẫu ra, dùng khăn ẩm lau bề mặt mẫu đã bão hóa nước. Thời gian từ khi - Độ hút nước của mẫu (Hp, %) được tính theo công thức:

Đ

ÀN

vớt mẫu cho tới khi cân không quá 3 phút.

Hp =

IỄ N D

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

F là giá trị trung bình cộng tiết diện của hai mặt ép, tính bằng mm2.

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

Trong đó:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

P F

Y

R=

Ơ

N

thức:

(m1 − m0 ) × 100 m0

Trong đó: m0 là khối lượng mẫu sau khi sấy khô, tính bằng gam; m1 là khối lượng mẫu sau khi ngâm nước, tính bằng gam.

22

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

2.3.5.3. Phương pháp xác định khối lượng thể tích (TCVN 6355-5:1998) Nguyên tắc:

Cân mẫu đã được sấy khô để xác định khối lượng mẫu. Đo các kích thước mẫu thử,

Ơ

N

từ đó xác định khối lượng thể tích.

N

H

Chuẩn bị mẫu thử:

.Q

ẠO

hai lần cân liên tiếp không nhỏ hơn 3 giờ.

Đặt mẫu thử nơi khô ráo và để nguội đến nhiệt độ phòng thí nghiệm rồi cân mẫu.

Đ

Tiến hành thử:

Ư N

G

Đo kích thước của mẫu thử, kết quả khối lượng thể tích (g/cm3) được tính theo

H

công thức:

4× m π × d2 × h

TR

ẦN

D= Trong đó:

10 00 B

- m là khối lượng mẫu, tính bằng gam; - d là đường kính mẫu hình trụ tròn, tính bằng cm;

A

- h là chiều cao mẫu, tính bằng cm.

H

Ó

Ngoài các phương pháp trên thì thông thường người ta còn sử dụng thêm các

Í-

phương pháp sau để xác định tính chất cơ - lý của gạch xây:

-L

- Xác định cường độ uốn (TCVN 6355-2:1998)

ÁN

- Xác định khối lượng riêng (TCVN 6355-4:1998)

TO

- Xác định độ rỗng (TCVN 6355-6:1998) - Xác định sự thoát muối (TCVN 6355-8:1998)

D

IỄ N

Đ

ÀN

- Xác định vết tróc do vôi (TCVN 6355-7:1998)

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

Khối lượng không đổi là hiệu số giữa hai lần cân không lớn hơn 0,2%. Thời gian giữa

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

– 110oC đến khối lượng không đổi (thông thường thời gian sấy không nhỏ hơn 24 giờ).

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

Dùng bàn chải quét sạch những chất bẩn còn dính trên bề mặt mẫu. Sấy mẫu ở 105

23

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

2.4. DỤNG CỤ, THIẾT BỊ, HÓA CHẤT

- Pipet các loại, buret (độ chính xác 0,05

- Túi polymer đựng mẫu;

mL);

- Túi lọc;

- Đũa thủy tinh;

- Cối sứ;

- Bình tia;

- Bình hút ẩm;

- Nồi cách thủy;

- Giấy lọc băng xanh, băng vàng;

- Khuôn đúc mẫu hình trụ có đường kính

- Bình tam giác, cốc thủy tinh các loại;

d = 5,5 cm, chiều cao h = 7 cm;

- Bình định mức 100 mL, 250 mL;

- Bay xây dựng, thước đo;

Ư N

2.4.2. Thiết bị

H

- Lò nung, tủ sấy (Phòng thí nghiệm Vật liệu Vô cơ – khoa Hóa – ĐHKH Huế);

ẦN

- Bếp điện;

TR

- Cân kỹ thuật (độ chính xác 0,01 g), cân phân tích ( độ chính xác 0,0001 g); - Máy nghiền bi 2 cặp trục; Máy nghiền bi hành tinh;

10 00 B

- Thiết bị nén thủy lực STENHØJ – Hãng DANIR (Khoa Vật Lý – ĐHKH Huế); - Thiết bị xác định cường độ bền nén (Nhà máy xy măng Long Thọ Huế);

A

- Máy chụp ảnh SEM;

H

Ó

- Thiết bị nhiễu xạ tia X;

Í-

- Thiết bị phổ huỳnh quang tia X.

ÁN

-L

2.4.3. Hóa chất

* Hóa chất khác:

- Bùn đỏ nhà máy hóa chất Tân bình;

- Na2CO3, K2CO3 (dạng bột);

ÀN

TO

* Nguyên liệu:

- HCl, NaOH

- Đất sét Phong Điền, Thừa Thiên Huế;

D

IỄ N

Đ

- Tro trấu;

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

Đ

- Bình xác định khối lượng riêng.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

- Rây các loại;

ẠO

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

2.4.1. Dụng cụ

24

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Chương 3.

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

Ơ

N

3.1. Xác định các đặc trưng của nguyên liệu

Y

3.1.1.1. Chuẩn bị nguyên liệu bùn đỏ

.Q

thuộc Công ty hóa chất Tân Bình – TP Hồ Chí Minh. Để đảm bảo sự ổn định về chất

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

ẠO

mẫu được phơi khô tự nhiên và nghiền mịn bằng máy nghiền bi trục ngang với bi nghiền

Ư N

3.1.1.2. Thành phần hóa học của bùn đỏ

H

Thành phần hóa học của bùn đỏ được xác định bằng phương pháp phổ huỳnh

ẦN

quang tia X, mẫu được đo trên thiết bị XRF Advant’dX AA 2173 (Thermo Scientific),

TR

tại Ban Công nghệ Công ty Cổ phần Prime Group. Kết quả được trình bày ở bảng 3.1.

Bảng 3.1. Thành phần hóa học của bùn đỏ

Fe2O3

46,71 ± 0,25

Al2O3

19,10 ± 0,20

3

TiO2

5,93 ± 0,12

4

Na2O

4,41 ± 0,10

5

SiO2

4,27 ± 0,10

6

CaO

1,75 ± 0,07

7

F

0,604 ± 0,052

8

P2O5

0,251 ± 0,013

9

SO3

0,211 ± 0,11

10

Cr2O3

0,166 ± 0,008

11

ZnO

0,125 ± 0,006

12

V2O5

0,108 ± 0,005

13

ZrO2

0,0752 ± 0,0038

14

MnO

0,0679 ± 0,0034

15

BaO

0,0083 ± 0,0024

16

MKN

16,01 ± 0,15

A

Ó H Í-L ÁN TO

Hàm lượng (%)

2

1

Đ

Thành phần oxit

10 00 B

STT

IỄ N D

G

Đ

bằng thép, tỷ lệ bi/bùn đỏ = 1/5 (theo khối lượng), thời gian nghiền khoảng 30 phút.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

lượng nguyên liệu trong suốt quá trình nghiên cứu, chúng tôi lấy khoảng 50 kg bùn đỏ,

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Nguyên liệu bùn đỏ được lấy từ bãi chứa chất thải của nhà máy sản xuất alumin

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

3.1.1. Bùn đỏ

25

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Từ bảng 3.1 có thể nhận thấy: - Thành phần chủ yếu của bùn đỏ là Fe2O3 (46,7%) và Al2O3 (19,1%), điều này giải thích cho màu đỏ rất đặc trưng của nó. Lượng Al2O3 sẽ là nhân tố chính giúp cho

Ơ

N

phản ứng geopolymer giữa Al2O3 trong bùn đỏ và SiO2 trong tro trấu xảy ra một cách

Y

của gạch nung do phản ứng hình thành mulite 3Al2O3.2SiO2.

.Q

ẠO

trình Bayer.

- Ngoài ra, trong bùn đỏ có chứa một lượng đáng kể TiO2, SiO2, CaO.

G

Đ

3.1.1.3. Thành phần khoáng của bùn đỏ

Ư N

Thành phần pha của mẫu bùn đỏ được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia

H

X (XRD). Mẫu được phân tích trên thiết bị Brucker D8 Advance, ống phát tia X với

ẦN

anod bằng Cu có bước sóng λ (Cu Kα) = 1,5406 Å. Kết quả được trình bày ở hình 3.1.

TR

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Bun Do

10 00 B

600

500

Ó H

d=4.849

Í-

300

-L

Lin (Cps)

A

400

d=4.373

10

20

TO

ÁN

200

ÀN

100

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

thích là do trong bùn đỏ vẫn còn lẫn một lượng kiềm lớn chưa phản ứng hết trong quy

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

- Hàm lượng Na2O trong bùn đỏ cũng khá lớn (4,41 %), điều này được giải

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

hiệu quả. Ngoài ra, Al2O3 còn góp phần làm tăng độ cứng cũng như khả năng thiêu kết

0

D

IỄ N

Đ

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale BunDo - F ile: BunDo.raw - Type: Locked Coupled - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° 01-070-2038 (C) - Gibbsite - Al(OH)3 - Y: 90.27 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Monoclinic - a 8.68400 - b 5.07800 - c 9.73600 - alpha 90.000 - beta 94.540 - gamma 90.000 - Primitiv e - P21/n (14) - 8 - 427.985 01-089-8104 (C) - Hematite, syn - Fe2O3 - Y: 31.66 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.02300 - b 5.02300 - c 13.70800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c (167) 01-081-0464 (C) - Goethite, s yn - FeO(OH) - Y: 31.09 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Orthorhombic - a 4.60480 - b 9.95950 - c 3.02300 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 90.000 - Primitive - Pbnm (62) - 4

Hình 3.1. Giản đồ XRD của bùn đỏ

Từ kết quả ở hình 3.1, chúng tôi nhận thấy:

26

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Thành phần pha tinh thể chủ yếu là gibbsite Al(OH)3, hematite Fe2O3, goethite FeO(OH). Điều này cũng phù hợp với kết quả phân tích thành phần hóa học của bùn đỏ.

Ơ

N

- Trong thành phần của bùn đỏ có chứa một lượng lớn pha vô định hình.

Y

3.1.2.1. Chuẩn bị nguyên liệu tro trấu

.Q

Prime Phong Điền - Thừa Thiên Huế. Nhà máy hiện đang sử dụng nguồn củi được ép

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

quá trình sấy nguyên liệu. Do vậy, lượng tro trấu thải ra khá lớn, và hầu như chưa

Đ

được sử dụng đúng mục đích mà chỉ được thải tự do ra môi trường. Tro thải ra ở đây

Ư N

G

có màu đen lẫn trắng (Hình 3.2). Chúng tôi tiến hành xử lý tro qua rây 36 lỗ/cm2 (kích

H

thước lổ rây tương ứng là 1,04 mm) để loại bỏ tạp chất đá, sỏi… và đồng nhất mẫu tro.

(B)

Í-

H

Ó

A

10 00 B

TR

ẦN

(A)

-L

Hình 3.2. Mẫu tro trấu từ lò sấy công nghiệp trước (A) và sau (B) khi xử lý sơ bộ

ÁN

3.1.2.2. Thành phần hóa học của tro trấu

Thành phần hóa học của tro trấu được xác định dựa theo TCVN 7131-2002,

ÀN

mẫu tro được phân hủy bằng phương pháp kiềm chảy, hàm lượng SiO2, MKN được

xác định bằng phương pháp chuẩn độ complexon. Kết quả được trình bày ở bảng 3.2.

D

IỄ N

Đ

xác định bằng phương pháp trọng lượng, hàm lượng Al2O3, Fe2O3, CaO, MgO được

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

từ vỏ trấu với nhu cầu khoảng 1.500 kg vỏ trấu mỗi ngày để cung cấp năng lượng cho

TO

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Nguồn nguyên liệu tro trấu được lấy từ lò sấy nguyên liệu của công ty Cổ phần

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

3.1.2. Tro trấu

27

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Hàm lượng (%)

1

SiO2

88,39 ± 0,76

2

Al2O3

0,21 ± 0,03

3

Fe2O3

0,20 ± 0,02

4

CaO

0,83 ± 0,05

5

MgO

0,36 ± 0,06

6

K2O

3,85 ± 0,09

7

Na2O

0,17 ± 0,02

8

MKN

1,99 ± 0,15

ẦN

H

giúp phản ứng geopolymer xảy ra được hiệu quả hơn ở những khảo sát sau này.

3.1.2.2. Thành phần pha của tro trấu

TR

Thành phần pha của tro trấu được xác định bằng phương pháp nhiễu xạ tia X

10 00 B

(XRD). Mẫu được phân tích trên thiết bị Brucker D8 Advance, ống phát tia X với anod bằng Cu có bước sóng λ (Cu Kα) = 1,5406 Å. Kết quả được trình bày ở hình 3.3.

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau Tro CN

Ó

A

70 0

Í-

d=4.040

H

60 0

ÁN

40 0

TO

Lin (Cps)

-L

50 0

d=1.351

d=1.372

d=1.448

d=1.539

d=1.501

d=1.611

d=1.873

d=1.935

d=2.023

d=2.120

d=2.481

d=2.845

d=3.135

d=3.335

10 0

d=3.504

20 0

d=4.245

Đ

ÀN

30 0

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

G

Ư N

chứa một lượng rất lớn SiO2, chiếm tới 88%. Chính lượng SiO2 này sẽ là nhân tố chính

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TP

.Q

U

Y

N

H

Ơ

N

Thành phần

Từ thành phần hóa học của tro trấu đốt cháy tự nhiên cho thấy trong tro trấu

IỄ N D

STT

Đ

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Bảng 3.2. Thành phần hóa học của tro trấu đốt cháy tự nhiên

0 10

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale File: Vy Hue m au tro CN.ra w - Type: Locked Coup led - S tart: 10 .00 0 ° - E nd: 7 0.0 00 ° - Ste p: 0 .03 0 ° - S te p tim e: 1. s - T em p.: 25 °C (Roo m) - Time Sta rte d: 9 s - 2- Theta: 1 0.0 00 ° - Th eta : 5.000 ° - C hi: 0 .00 00 -0 39 -14 25 (*) - C risto balite , syn - S iO 2 - Y: 7 2.2 4 % - d x by: 1. - W L: 1.5 406 - Tetra gon al - a 4.9732 0 - b 4.9732 0 - c 6.9 2360 - alph a 90.000 - b e ta 9 0.0 00 - ga mm a 90 .00 0 - P ri mitiv e - P 4 1212 (92) - 4 - 1 7 00 -0 29 -02 82 (N) - Fog gi te - CaA l(P O 4) (OH)2·H2 O - Y: 3 .37 % - d x by: 1 . - W L: 1.54 06 - O rtho rh ombic - a 9 .2 70 00 - b 21 .3 2 400 - c 5.190 00 - a lpha 90 .00 0 - beta 90.000 - gamm a 9 0.0 00 - B as e- cen ter ed - A

Hình 3.3. Thành phần pha của tro trấu 28

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Kết quả ở hình 3.3 cho thấy: trên giản đồ xuất hiện các pic nhiễu xạ đặc trưng của cristobalite có cường độ khá mạnh. Đây là pha có cấu trúc tinh thể tứ phương

Ơ

SiO2 trong tro trấu, đặc biệt là mẫu tro trấu công nghiệp, tồn tại ở dạng pha tinh thể

N

(tetragonal) của SiO2 rất bền vững, trơ về mặt hóa học. Như vậy, một lượng đáng kể

U

Y

công nghiệp, dưới tác dụng của nhiệt, một phần SiO2 vô định hình trong tro trấu đã

ẠO

3.1.3. Đất sét

Đ

Đất sét lấy về từ nhà máy xi măng Long Thọ, Thừa Thiên Huế chứa nhiều tạp

Ư N

G

chất như tro, rễ cây, cát, sạn,…vì vậy cần tiến hành tách loại sơ bộ bằng phương pháp hòa tan đất sét trong nước sau đó từ từ đổ dung dịch huyền phù qua rây nhằm tách loại

ẦN

H

tạp chất thô, dung dịch qua rây sẽ được chứa trong túi lọc chỉ cho nước đi qua và giữ

TR

lại các hạt khoáng sét. Sau khi đất sét đã ráo nước, ta tiến hành phơi khô tự nhiên và sấy trong tủ sấy cho đến khi đất sét hoàn toàn khô ráo (khoảng 24 giờ). Sau đó, đất sét

10 00 B

được giã nhỏ và được nghiền trong thiết bị nghiền bi hành tinh đến kích thước hạt

thích hợp. Toàn bộ lượng đất sét bột được bảo quản trong túi polyme nhằm duy trì độ

Ó

A

ẩm và thành phần hóa học cho các thí nghiệm về sau.

H

3.2. Nghiên cứu sản xuất gạch không nung từ phế thải bùn đỏ và tro trấu

-L

Í-

3.2.1. Chuẩn bị phối liệu

Phối liệu gồm bột bùn đỏ (RM) và tro trấu (RHA) được chuẩn bị với các tỷ lệ

ÁN

RHA/RM tăng dần từ 0,3 đến 0,6 theo khối lượng. Phối liệu được cho vào máy nghiền

TO

bi trục ngang với bi nghiền bằng thép. Hỗn hợp được nghiền trong 15 phút, nhằm đồng

D

IỄ N

Đ

ÀN

nhất phối liệu. Sau đó, tiếp tục thêm vào phối liệu khoảng 20% (theo khối lượng) dung

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

sấy công nghiệp cao, nên quá trình chuyển pha của SiO2 xảy ra mạnh.

.Q

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

chuyển từ vô định hình sang tinh thể cristobalite. Do nhiệt độ đốt cháy vỏ trấu trong lò

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

bền. Điều này có thể giải thích như sau: trong quá trình đốt cháy vỏ trấu trong lò sấy

dịch NaOH có nồng độ thay đổi từ 2M đến 6 M. Hỗn hợp được tiếp tục nghiền trong thời gian 15 phút nhằm phân bố đều dung dịch NaOH trong phối liệu, lúc này độ ẩm

của phối liệu khoảng 20%. Thành phần phối liệu các mẫu được trình bày ở bảng 3.3.

29

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.3. Thành phần phối liệu giữa bùn đỏ, tro trấu và NaOH

Nồng độ NaOH

RHA/RM

(mol/L)

RM

RHA

NaOH

KN0.3-2M

0,3

2

75,7

22,7

1,6

KN0.3-4M

0,3

4

74,5

22,4

3,1

KN0.3-6M

0,3

6

73,4

22,0

U

KN0.4-2M

0,4

2

70,3

28,1

KN0.4-4M

0,4

4

69,2

27,7

KN0.4-6M

0,4

6

68,2

KN0.5-2M

0,5

2

KN0.5-4M

0,5

4

KN0.5-6M

0,5

6

KN0.6-2M

0,6

TR

Thành phần (%)

Tỷ lệ

KN0.6-4M

0,6

KN0.6-6M

0,6

3,1 4,6

65,6

32,8

1,6

64,6

32,3

3,1

63,6

31,8

4,6

61,5

36,9

1,6

4

60,6

36,3

3,1

6

59,6

35,8

4,6

ẦN

H

Ư N

G

27,3

10 00 B

2

Ó

H

Mẫu được tạo hình bằng phương pháp ép bán khô bằng máy nén thủy lực,

-L

Í-

khuôn hình trụ làm bằng thép với đường kính (Φ) bằng 55 mm, chiều cao (h) bằng 20 mm. Lực nén khi tạo hình đối với tất cả các mẫu khảo sát đều bằng 7000 N. Mẫu được

ÁN

ép trên máy nén thủy lực Danir (Đan Mạch) tại PTN Vật liệu, Khoa Vật lý, Trường

ÀN

TO

Đại học Khoa học Huế.

Các mẫu được dưỡng ẩm trong điều kiện phòng thí nghiệm và được xác định

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

1,6

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

TP

ẠO Đ

4,6

A

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Y

N

H

Ơ

N

Ký hiệu mẫu

3.2.2. Ảnh hưởng của hàm lượng NaOH trong phối liệu đến cường độ bền nén của sản phẩm

D

IỄ N

Đ

cường độ bền nén sau thời gian dưỡng mẫu khác nhau.

Chúng tôi tiến hành đo cường độ bền nén của các mẫu sau thời gian dưỡng mẫu khác nhau. Kết quả được trình bày ở các hình 3.4, 3.5, 3.6, 3.7 và các bảng 3.4, 3.5 và 3.6.

30

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.4. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo

KN0.5-2M

KN0.6-2M

15

5,18

4,57

4,98

3,89

18

5,86

4,70

5,11

4,50

34

6,81

5,18

5,59

4,94

60

6,91

5,52

5,73

Ơ

KN0.4-2M

5,17

H

6.0

TR

ẦN

5.5

10 00 B

5.0

4.5

Ó

A

4.0

18

34

60

Thêi gian d−ìng mÉu (ngµy)

-L

Í-

H

15

nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 2M

TO

ÁN

Hình 3.4. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác

Từ bảng 3.4 và hình 3.4 cho thấy ứng với nồng độ NaOH được cố định là 2M thì

ra sản phẩm tốt nhất. Cụ thể mẫu gạch KN0.3-2M đạt cường độ bền nén cao nhất là 6,81 MPa sau 34 ngày dưỡng mẫu.

D

IỄ N

Đ

ÀN

khi thay đổi thời gian dưỡng mẫu, mẫu KN0.3-2M với tỷ lệ RHA/RM bằng 0,3 sẽ cho

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Ư N

G

Đ

KN0.3 KN0.4 KN0.5 KN0.6

6.5

C−êng ®é bÒn nÐn (MPa)

ẠO

7.0

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Y

N

H

KN0.3-2M

N

Cường độ bền nén (MPa)

Thời gian dưỡng mẫu (ngày)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 2M

31

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.5. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo

KN0.5-4M

KN0.6-4M

15

3,68

6,13

7,83

7,22

18

5,79

7,56

9,81

7,36

34

6,15

7,71

10,11

8,65

60

6,36

8,24

10,12

Ơ

KN0.4-4M

8,82

10 00 B

TR

6

4

Ó

2

Í-

H

15

18

34

60

Thêi gian d−ìng mÉu (ngµy)

ÁN

-L

Hình 3.5. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác

nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 4M

TO

Từ bảng 3.5 và hình 3.5 cho thấy khi tăng nồng độ NaOH lên 4M, tức là tăng

ÀN

hàm lượng NaOH trong phối liệu, lúc này mẫu KN0.5-5M sẽ cho cường độ bền nén

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO G Ư N ẦN

H

8

A

C−êng ®é bÒn nÐn (MPa)

10

Đ

KN0.3 KN0.4 KN0.5 KN0.6

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Y

N

H

KN0.3-4M

N

Cường độ bền nén (MPa)

Thời gian dưỡng mẫu (ngày)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 4M

D

IỄ N

Đ

cao nhất sau những thời gian dưỡng mẫu khác nhau, mặt khác cường độ bền nén của

mẫu cao hơn so với khi nồng độ NaOH 2M. Điều này cho thấy: khi tăng hàm lượng RHA trong mẫu gạch, tức là hàm lượng SiO2 trong phối liệu tăng thì cần phải bổ sung lượng NaOH đủ lớn để cho quá trình geopolymer giữa Al2O3 trong bùn đỏ và SiO2 trong tro trấu xảy ra. Cường độ bền nén của mẫu sẽ tỷ lệ thuận với lượng SiO2 và Al2O3 đã tham gia quá trình geopolymer.

32

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Bảng 3.6. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác nhau theo

KN0.5-6M

KN0.6-6M

15

2,19

4,30

9,20

10,90

18

3,96

6,47

11,58

13,89

34

4,16

6,88

11,87

14,21

60

6,00

6,95

11,90

Ơ

KN0.4-6M

15,10

H

12

ẦN

10

TR

8

10 00 B

6 4

Ó

A

2 0

18

34

60

Thêi gian d−ìng mÉu (ngµy)

-L

Í-

H

15

ÁN

Hình 3.6. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM khác

nhau theo thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 6M

TO

Từ bảng 3.6 và hình 3.6 cho thấy khi tăng nồng độ NaOH lên 6M, tức là tăng

D

IỄ N

Đ

ÀN

hàm lượng NaOH trong phối liệu thì lúc này mẫu KN0.6-6M sẽ cho cường độ bền nén

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

G Ư N

14

Đ

KN0.3 KN0.4 KN0.5 KN0.6

16

C−êng ®é bÒn nÐn (MPa)

ẠO

18

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

U

Y

N

H

KN0.3-6M

N

Cường độ bền nén (MPa)

Thời gian dưỡng mẫu (ngày)

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

thời gian dưỡng mẫu khi nồng độ NaOH 6M

cao nhất sau những thời gian dưỡng mẫu khác nhau, mặt khác cường độ bền nén của

mẫu cao hơn so với khi nồng độ NaOH 4M. Kết quả này có quy luật tương tự như trong nghiên cứu trên: khi tăng hàm lượng RHA trong phối liệu, hàm lượng SiO2 tăng, lượng NaOH cần cho quá trình geopolymer tăng lên. Quy luật này thể hiện rõ khi quan sát mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM và nồng độ NaOH khác nhau ở cùng thời gian dưỡng mẫu là 34 ngày ở hình 3.7.

33

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

NaOH2M NaOH4M NaOH6M

Ơ

N

12

.Q

U

8

0.4

0.5

0.6

G

0.3

Đ

4

Ư N

Tû lÖ khèi l−îng RHA/RM

H

Hình 3.7. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén của các mẫu có tỷ lệ RHA/RM và nồng

ẦN

độ NaOH khác nhau sau 34 ngày dưỡng mẫu

TR

Như vậy, trong phạm vi khảo sát, chúng tôi nhận thấy: điều kiện thích hợp để sản xuất gạch không nung từ phế thải tro trấu và bùn đỏ là:

10 00 B

+ Tỷ lệ khối lượng tro trấu/bùn đỏ bằng 0,6. + Nồng độ dung dịch NaOH 6M;

A

+ Độ ẩm của phối liệu là 20%;

H

Ó

+ Lực ép tạo hình mẫu gạch bằng 7000 N.

Í-

+ Thời gian dưỡng mẫu khoảng 34 ngày.

-L

3.3. Nghiên cứu sản xuất gạch nung từ phế thải bùn đỏ và đất sét

ÁN

3.3.1. Chuẩn bị mẫu gạch nung

TO

Nguyên liệu bùn đỏ và đất sét dưới dạng bột khô, mịn được phối trộn với nhau

ÀN

theo tỷ khác nhau với hàm lượng bùn đỏ trong phối liệu tăng dần từ 0% đến 90%. Với

D

IỄ N

Đ

những mẫu có hàm lượng bùn đỏ lớn, độ dẻo của phối liệu thấp, khó tạo hình. Vì vậy

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

6

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

N

H

10

ẠO

C−êng ®é bÒn nÐn (MPa)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

14

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

chúng tôi tiến hành tạo hình bằng phương pháp ép bán khô. Phối liệu được cho vào hũ nghiền với bi bằng thép, tỷ lệ bi/phối liệu bằng 1/5 theo khối lượng. Mẫu nghiền trong 10 phút trên máy nghiền bi trục ngang nhằm trộn đều phối liệu. Sau đó thêm tiếp một ít nước vào sao cho độ ẩm của phối liệu khoảng 20%, tiếp tục nghiền trong 10 phút để đồng nhất phối liệu.

34

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Mẫu được tạo hình bằng phương pháp nén ép bằng máy nén thủy lực, khuôn hình trụ làm bằng thép với đường kính (Φ) bằng 55 mm, chiều cao (h) bằng 40 mm.

Lực nén khi tạo hình đối với tất cả các mẫu khảo sát đều bằng 4000 N trên máy nén

Ơ

N

thủy lực Danir (Đan Mạch).

H

Các mẫu khảo sát được phơi tự nhiên và sấy khô ở 100oC đến khối lượng không

U .Q

3.3.2. Các đặc trưng của sản phẩm gạch nung

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

khối lượng thể tích, thành phần pha, hình thái và kích thước hạt để đánh giá chất

G

Đ

lượng.

Ư N

3.3.2.1. Cường độ bền nén

H

Cường độ bền nén của các mẫu gạch sau khi nung thiêu kết được xác định tại

ẦN

Phòng Công nghệ nhà máy xi măng Long Thọ, Huế. Kết quả được trình bày ở bảng

TR

3.7 và hình 3.8.

Bảng 3.7. Giá trị cường độ bền nén của các mẫu gạch nung có hàm lượng bùn đỏ khác

10 00 B

nhau ở nhiệt độ nung 1000oC

Ký hiệu mẫu

1

Cường độ bền nén (MPa)

GN0

0

15.4

GN10

10

20.4

Ó H

Í-

2

Hàm lượng bùn đỏ (%)

A

STT

GN20

20

22.7

4

GN30

30

23.1

5

GN40

40

22.1

6

GN50

50

17.5

7

GN60

60

13.6

8

GN70

70

6.3

9

GN80

80

5.3

10

GN90

90

4.9

TO

ÁN

-L

3

Đ IỄ N D

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Các mẫu gạch nung được tiến hành xác định cường độ bền nén, độ hút nước,

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

nhiệt độ trên là 60 phút.

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

N

đổi. Các mẫu khảo sát được nung kết khối ở 1000oC với thời gian lưu trong lò nung tại

Từ kết quả thu được, chúng tôi nhận thấy:

35

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Khi tăng hàm lượng bùn đỏ từ 0% đến 40%, cường độ bền nén của mẫu tăng lên. Điều này chứng tỏ sự hiện diện của bùn đỏ thúc đẩy quá trình thiêu kết của gạch. Các

mẫu GN10, GN20, GN30 và GN40 đều có cường độ bền nén đạt yêu cầu loại gạch

Ơ

N

nung Mac 20 theo TCVN 1451-1998.

N

H

- Khi tiếp tục tăng hàm lượng bùn đỏ từ 50% đến 90%, cường độ bền nén của mẫu

.Q

ẠO

TCVN 1451-1998. Các mẫu còn lại đều không đạt chất lượng.

Đ

25.0

G

22.5

TCVN 1451 : 1998 (Lo¹i M20)

Ư N

ẦN

H

17.5

TR

15.0 12.5

TCVN 1451 : 1998 (Lo¹i M10)

10.0

10 00 B

C−êng ®é bÒn nÐn (MPa)

20.0

7.5

Ó H

2.5

A

5.0

20

40

60

80

100

Hµm l−îng bïn ®á (%)

-L

Í-

0

ÁN

Hình 3.8. Mối quan hệ giữa cường độ bền nén và hàm lượng bùn đỏ trong gạch nung

TO

3.3.2.2. Độ hút nước

ÀN

Độ hút nước là đại lượng đánh giá mức độ thiêu kết của gạch. Khi quá trình

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

mẫu GN50 và GN60 đều có cường độ bền nén đạt yêu cầu loại gạch nung Mac 10 theo

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Al2O3 trong mẫu giảm nên đã hạn chế hàm lượng pha mullite trong sản phẩm. Các

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

giảm nhanh. Điều này có thể do hàm lượng đất sét giảm làm cho hàm lượng SiO2,

D

IỄ N

Đ

thiêu kết xảy ra, độ hút nước của gạch sẽ giảm. Kết quả xác định độ hút nước được

trình bày ở bảng 3.8 và hình 3.9.

Từ kết quả thu được, chúng tôi nhận thấy: - Khi tăng hàm lượng bùn đỏ, độ hút nước của gạch tăng lên, điều này chứng tỏ mức độ thiêu kết của sản phẩm giảm. Các mẫu GN10, GN20, GN30 và GN40 đều có độ hút

36

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

nước đạt yêu cầu của gạch nung theo TCVN 1451-1998 (từ 6 đến 18%). Kết quả này cũng phù hợp với kết quả xác định cường độ bền nén của sản phẩm.

- Khi tăng hàm lượng bùn đỏ lớn hơn 50%, độ hút nước của các mẫu đều không đạt

H

Bảng 3.8. Giá trị độ hút nước của các mẫu gạch nung có hàm lượng bùn đỏ khác nhau

13.7

2

GN10

10

17.0

3

GN20

20

4

GN30

30

5

GN40

40

6

GN50

50

7

GN60

60

22.1

8

GN70

70

24.9

9

GN80

80

26.2

10

GN90

90

29.0

ẠO

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00 B

ẦN

H

Ư N

G

Đ

17.4 17.9 18.0 21.5

Ó H

Í-

24

Đ

ÀN

TO

ÁN

§é hót n−íc (%)

-L

26

22 20

TCVN 1451 : 1998

18

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

0

TR

N

GN0

Y

1

U

Độ hút nước (%)

.Q

Hàm lượng bùn đỏ (%)

TP

Ký hiệu mẫu

28

IỄ N D

STT

A

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

ở nhiệt độ nung 1000oC

30

Ơ

N

yêu cầu của gạch nung theo TCVN 1451-1998.

16 14 12 0

20

40

60

80

100

Hµm l−îng bïn ®á (%)

Hình 3.9. Mối quan hệ giữa độ hút nước và hàm lượng bùn đỏ trong gạch nung 37

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

3.3.2.3. Khối lượng thể tích

H

N

giảm. Kết quả xác định khối lượng thể tích được trình bày ở bảng 3.9 và hình 3.10.

Ơ

thiêu kết của gạch. Khi quá trình thiêu kết xảy ra, khối lượng thể tích của gạch sẽ

N

Tương tự độ hút nước, khối lượng thể tích cũng là đại lượng đánh giá mức độ

U .Q

Hàm lượng bùn đỏ (%)

Khối lượng thể tích (g/cm3)

1

GN0

0

3.88

2

GN10

10

3

GN20

20

4

GN30

30

5

GN40

40

6

GN50

50

3.85

7

GN60

60

3.76

8

GN70

70

3.68

9

GN80

80

3.63

10

GN90

90

3.57

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

TR

ẦN

H

Ư N

G

Đ

3.89 3.88 3.87

Ó

A

3.86

H

3.95

TP

Ký hiệu mẫu

4.00

Í-

-L 3.85 3.80

Đ

ÀN

TO

ÁN

3

Khèi l−îng thÓ tÝch (g/cm )

3.90

IỄ N D

STT

10 00 B

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

khác nhau ở nhiệt độ nung 1000oC

3.75 3.70

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

Bảng 3.9. Giá trị khối lượng thể tích của các mẫu gạch nung có hàm lượng bùn đỏ

3.65 3.60 3.55 3.50 0

20

40

60

80

100

Hµm l−îng bïn ®á (%)

Hình 3.10. Mối quan hệ giữa khối lượng thể tích và hàm lượng bùn đỏ trong gạch nung 38

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Khi tăng hàm lượng bùn đỏ khối lượng thể tích của gạch sẽ giảm, điều này chứng tỏ mức độ thiêu kết của sản phẩm giảm. Khi tăng hàm lượng bùn đỏ từ 10% đến 50%,

Ơ

lượng thể tích của gạch giảm rất nhanh. Kết quả này cũng phù hợp với kết quả xác

N

khối lượng thể tích của gạch giảm chậm. Khi hàm lượng bùn đỏ lớn hơn 50%, khối

Y

3.3.2.4. Thành phần pha

.Q

phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD). Mẫu được phân tích trên thiết bị Brucker D8

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau gach

ẦN

500

H

d=3.347

Ư N

G

600

TR -L

d=1.375

d=1.448

d=1.482

d=1.686

d=1.658

d=1.833 d=1.818

Í-

H

d=1.914

d=2.347

Ó d=3.911

100

d=2.195

d=2.507

A

d=3.676

200

d=2.285

d=2.690

10 00 B

300

d=4.265

Lin (Cps)

400

0

20

30

40

50

60

70

2-Theta - Scale

ÁN

10

TO

File: Gach.raw - Type: Locked Coupled - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - Chi: 0.00 ° - Phi: 0.0 01-089-8935 (C) - Quartz alpha - SiO2 - Y: 100.00 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92090 - b 4.92090 - c 5.40910 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - P3221 (154) - 3 - 11 01-089-8104 (C) - Hematite, syn - Fe2O3 - Y: 42.64 % - d x by: 1. - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 5.02300 - b 5.02300 - c 13.70800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c (167) -

Đ

Hình 3.11. Giản đồ XRD của mẫu gạch nung

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Đ

quả được trình bày ở hình 3.11.

IỄ N D

ẠO

Advance, ống phát tia X với anod bằng Cu có bước sóng λ (Cu Kα) = 1,5406 Å. Kết

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Thành phần pha của mẫu gạch nung có tỷ lệ bùn đỏ 50% được xác định bằng

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

định độ hút nước của sản phẩm.

Từ kết quả XRD, chúng tôi nhận thấy:

- Thành phần pha tinh thể chủ yếu trong gạch nung là Hematite Fe2O3, đây là loại khoáng có từ trong nguyên liệu bùn đỏ. Ngoài ra trên giản đồ còn xuất hiện các pic nhiễu xạ đặc trưng của quartz, theo chúng tôi, có thể loại khoáng này có thể có trong thành phần của nguyên liệu đất sét.

39

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

- Trong thành phần pha tinh thể không xuất hiện các pic nhiễu xạ đặc trưng của mullite (3Al2O3.2SiO2). Đây là loại khoáng quyết định các tính chất cơ lý của gạch nung. Theo

N

chúng tôi, điều này có thể do mullite tồn tại ở dạng vô định hình hoặc vi tinh thể.

Ơ

3.3.2.5. Hình thái và kích thước hạt

N

H

Để quan sát cấu trúc bên trong của gạch, chúng tôi tiến hành đập vỡ viên gạch

.Q

Công nghệ Việt Nam. Kết quả được trình bày ở hình 3.12.

A

Hình 3.12. Ảnh SEM của mẫu gạch nung

Ó

Từ kết quả SEM, chúng tôi nhận thấy:

Í-

H

- Cấu trúc bên trong của gạch khá đặc khít, không xuất hiện các lỗ rỗng có kích

-L

thước lớn và bất thường bên trong vật liệu.

ÁN

- Ở ảnh SEM có độ phóng đại lớn hơn cho thấy các hạt vật liệu sau thiêu kết đã

TO

gắn kết với nhau, biên giới hạt đã bị xóa. Chính điều này làm cho cường độ bền nén

D

IỄ N

Đ

ÀN

của mẫu cao.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

10 00 B

TR

ẦN

H

Ư N

G

Đ

ẠO

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Microscope - SEM). Mẫu được đo tại Viện Khoa học Vật liệu – Viện Khoa học và

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

và quan sát bề mặt của mãnh vỡ sát bằng hiển vi điện tử quét (Scanning Electron

40

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Chương 4.

N

KẾT LUẬN

H

Ơ

Qua quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi rút ra một số kết luận sau:

U

Y

trấu. Điều kiện thích hợp để sản xuất gạch không nung đi từ phế thải bùn đỏ và tro trấu

.Q TP

+ Tỷ lệ khối lượng tro trấu/bùn đỏ bằng 0,6.

ẠO

+ Nồng độ dung dịch NaOH 6M;

Đ

+ Độ ẩm của phối liệu là 20%;

Ư N

+ Thời gian dưỡng mẫu khoảng 34 ngày.

G

+ Lực ép tạo hình mẫu gạch bằng 7000N.

H

2. Sản phẩm gạch không nung có cường độ bền nén sau 34 ngày dưỡng mẫu đạt 14,2

ẦN

MPa, gần đạt tiêu chuẩn của gạch không nung Mac 15 theo TCVN 6477 : 2011.

TR

3. Đã khảo sát các điều kiện thích hợp để sản xuất gạch nung từ phế thải bùn đỏ và đất

10 00 B

sét. Các điều kiện thích hợp để sản xuất gạch nung từ bùn đổ và đất sét như sau: + Tỷ lệ khối lượng bùn đỏ/đất sét dao động từ 10/90 đến 40/60; + Độ ẩm của phối liệu là 20%;

Ó

A

+ Lực ép tạo hình mẫu gạch bằng 4000N.

H

+ Nhiệt độ nung: 1000oC;

-L

Í-

+ Thời gian lưu: 1 giờ.

ÁN

4. Sản phẩm gạch nung có cường độ bền nén đạt yêu cầu của loại gạch nung Mac 20

D

IỄ N

Đ

ÀN

TO

theo TCVN 1451-1998.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

là:

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

1. Đã khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình geopolymer giữa bùn đỏ và tro

41

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Y

Compiègne, France.

.Q

Concrete Technology, Past, Present and Future, Proceedings of V. Mohan

TP

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

Đ

[3]. J.I. Goldstein, C.E. Lyman, D.E. Newbury, E. Lifshin, P. Echlin, L. Sawyer,

Ư N

Microanalysis, Plenum Publishers, New York.

G

D.C. Joy, J.R. Michael (2003), Scanning Electron Micoscopy and X-Ray

H

[4]. W. Hajjaji, S. Andrejkovicova, C. Zanelli, M. Alshaaer, M. Dondi, J.A.

ẦN

Labrinch, F. Rocha (2013), Composition and technological properties of

TR

geopolymers based on metakaolin and red mud, Materials and Design, p. 648-

10 00 B

654.

[5]. H. He, Q. Yue, Y. Su, B. Gao, Y. Gao, J. Wang, H. Yu (2012), Preparation and mechanism of the sintered bricks produced from Yellow River silt and red mud,

Ó

A

Journal of Hazardous Materials, School of Environmental Science and

H

Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China, p. 53-61.

Í-

[6]. J. He (2011), Geopolymerization of red mud and rice husk ash and potentials of

-L

the resulting geopolymeric products for civil infrastructure applications,

ÁN

Developments in Strategic Materials and Computational Design II, Dept. of

TO

Civil and Environmental Engineering, Louisiana State University, Baton

Rouge, LA 70803, USA.

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Malhotra Symposium, Editor: P. Kumar Metha, ACI SP- 144, p. 383-397.

ÀN

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

[2]. J. Davidovits 1994, High-Alkali Cements for 21st Century Concretes. in

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

N

H

Geopolymer 88 International Conference, the Université de Technologie,

Ơ

[1]. J. Davidovits (1988), Soft Mineralogy and Geopolymers, Proceedings of the of

N

Tiếng Anh

D

IỄ N

Đ

[7]. J. He, Y. Jie, J. Zhang, Y. Yu, G. Zhang (2013), Synthesis and characterization of red mud and rice husk ash-based geopolymer composites, Cement & Concrete Composites, Dept. of Civil and Environmental Engineering,

Louisiana State University, Baton Rouge, LA 70803, USA, p. 108-118.

[8]. J.G.S. Van Jaarsveld, J.S.J. Van Deventer, L. Lorenzen (1997), The Potential

42

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

Use of Geopolymeric Materials to Immobilise Toxic Metals: Part I. Theory and Applications, Minerals Engineering 10 (7), p. 659-669.

[9]. D. Kim, H.T. Lai, G.V. Chilingar, T.F. Yen (2006), Geopolymer formation and

N

H

[10]. B.V. Rangan (2010), Fly Ash-Based Geopolymer Concrete, Proceedings of the

Ơ

N

its unique properties, Environ. Geol, 51, p. 103-111.

TP

ceramics, Journal of the European Ceramic Society, 20, p. 145-252.

G

Đ

Internet

Ư N

[12]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Gạch_không_nung#.C6.AFu_.C4.91i.E1.BB.83m_

H

c.E1.BB.A7a_g.E1.BA.A1ch_kh.C3.B4ng_nung

ẦN

[13]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Sự_cố_nhà_máy_alumin_Ajka

TR

[14]. http://www.berr.gov.uk/files/file15138.pdf [15]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Bùn_đỏ

10 00 B

[16]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Đất_sét [17]. http://en.wikipedia.org/wiki/Bôxite

A

[18]. http://en.wikipedia.org/wiki/Geopolymer

H

Ó

[19]. http://www.phudien.vn/kien-thuc/gach-tuynel/yeu-cau-ki-thuat-dat-set-de-san-

Í-

xuat-gach-ngoi-nung.html

-L

[20]. http://www.vietrade.gov.vn/go/1775-san-luong-gao-viet-nam-thang-11-nam-

ÁN

2010.html

TO

[21]. http://vậtliệukhôngnung.vn/?page=introduction&id=2431753&site=885 bôxite.htm

D

IỄ N

Đ

ÀN

[22]. http://vtc.vn/396-266504/phong-su-kham-pha/kham-pha/tim-hieu-ve-quang-

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO

Bôxite `red mud' in the ceramic industry. Part 2: production of clay-based

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

[11]. V.M. Sglavo, S. Maurina, A. Conci, A. Salviati, G. Carturan, G. Cocco (2000),

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

U

Publishers Private Limited, Mumbai, India, December 2010, p. 68-106.

Y

International Workshop on Geopolymer Cement and Concrete, Allied

43

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

D

Đ ÁN

TO

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

ÍA

Ó

H 10 00 B TR ẦN H

Ư N

G

Đ

ẠO

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

-L

PHỤ LỤC TP

Y

U

.Q

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

ÀN

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

H

N

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

44

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

U .Q

ẠO Đ Ư N

G

50 0

10 00 B

30 0

TR

d=4.849

ẦN

H

40 0

A

d=4.373

20 0

Í-

H

Ó

10 0

20

ÁN

10

-L

0

30

40

50

60

2-Theta - S c ale

TO

Bu n D o - F ile : B u nD o .ra w - T y pe : Lo c k e d C o up le d - Sta rt: 10 .00 0 ° - E n d: 7 0.0 00 ° - S te p : 0 .03 0 ° - Ste p tim e: 0 .5 s - T e m p .: 2 5 °C (R o om ) - T im e S ta rted : 10 s - 2 -T h eta : 1 0 .0 0 0 ° - T h eta : 5.0 00 ° - C h i: 0 .0 0 ° 01 -0 70 -2 0 38 (C ) - Gi bb s ite - Al (O H )3 - Y : 9 0 .27 % - d x by : 1 . - W L: 1 .5 4 06 - M o no c li nic - a 8 .68 40 0 - b 5 .07 80 0 - c 9.7 36 00 - a lph a 9 0 .00 0 - b e ta 94 .5 40 - ga m m a 9 0 .0 0 0 - P ri m itiv e - P 2 1/n ( 14 ) - 8 - 4 27 .98 5 01 -0 89 -8 1 04 (C ) - H em atite , s y n - F e 2 O3 - Y : 31 .66 % - d x b y : 1 . - W L: 1 .54 06 - R h om bo .H .ax e s - a 5.0 23 00 - b 5.0 23 00 - c 1 3.7 08 00 - a lp ha 90 .00 0 - be ta 9 0.0 00 - g am m a 1 2 0.0 00 - P rim itiv e - R - 3c (1 6 7) -

Phụ lục 1. Giản đồ XRD của mẫu bùn đỏ

D

IỄ N

Đ

ÀN

01 -0 81 -0 4 64 (C ) - Go e th ite , s yn - F e O (O H ) - Y : 31 .0 9 % - d x b y : 1. - W L : 1 .54 0 6 - O rth o rho m b ic - a 4 .6 0 48 0 - b 9 .9 5 95 0 - c 3 .02 3 00 - al ph a 9 0 .0 0 0 - b eta 90 .00 0 - ga m m a 9 0.0 00 - P rim itiv e - P bn m ( 62 ) - 4

70

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

TP

F a culty o f C he m istr y, H US , VN U, D8 A DV A NC E- Bru ke r - Bu n Do 60 0

Lin (Cps)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

PHẦN PHỤ LỤC

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

P1

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

.Q

TP

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẠO G

Đ

d=4.040

60 0

H

Ư N

50 0

TR

ẦN

40 0

20

30

40

d=1.372

d=1.351

d=1.448

d=1.501

d=1.539

d=1.611

d=1.935

d=1.873 50

60

2-Theta - Scale

TO

10

ÁN

0

d=2.023

d=2.120

Ó d=2.845

H d=3.135

d=3.335

-L

Í-

10 0

d=3.504

d=4.245

A

20 0

d=2.481

10 00 B

30 0

File : Vy Hu e m au tro CN.ra w - Type : Locke d Co up le d - S ta rt: 10 .00 0 ° - E n d: 7 0.0 00 ° - Ste p : 0 .03 0 ° - S te p tim e: 1 . s - T em p.: 25 °C (Ro o m) - Time Sta rte d: 9 s - 2- Theta: 1 0.0 00 ° - Th eta : 5 .00 0 ° - C hi: 0 .00 00 -0 39 -1 4 25 (*) - C risto ba lite , syn - S iO 2 - Y: 7 2.2 4 % - d x by: 1. - W L : 1.5 40 6 - Tetra g on al - a 4 .97 32 0 - b 4 .97 32 0 - c 6.9 23 60 - a lph a 90 .00 0 - b e ta 9 0.0 00 - ga mm a 9 0 .0 0 0 - P ri mitiv e - P 4 12 12 (9 2) - 4 - 1 7 00 -0 29 -0 2 82 (N) - Fog gi te - Ca A l(P O 4) (O H)2 ·H2 O - Y: 3 .3 7 % - d x by: 1 . - W L: 1.5 4 06 - O rtho rh o mb ic - a 9 .2 70 00 - b 2 1 .3 2 40 0 - c 5 .1 9000 - a lph a 9 0 .0 0 0 - b eta 90 .000 - ga mm a 9 0.0 00 - B as e- cen ter ed - A

70

Phụ lục 2. Giản đồ XRD của mẫu tro từ lò sấy công nghiệp

D

IỄ N

Đ

ÀN

Lin (Cps)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau Tro CN 70 0

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

P2

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon http://daykemquynhon.blogspot.com

https://daykemquynhonofficial.wordpress.com/blog/

ẦN

H

400

d=1.375

d=1.448

d=1.482

d=1.686

d=1.658

d=1.833 d=1.818

d=1.914

d=2.195

d=2.347

d=2.507

-L

Í-

H

Ó

A

d=3.676

d=3.911

100

d=2.285

d=2.690

10 00 B

d=4.265

200

TR

300

ÁN

0 20

TO

10

30

40

50

60

2-Theta - Scale

Phụ lục 3. Giản đồ XRD của mẫu gạch nung

D

IỄ N

Đ

ÀN

File: Gach.raw - T ype: Locked Coupled - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.5 s - Temp.: 25 °C ( Room) - Time Started: 10 s - 2-Theta: 10.000 ° - Theta: 5.000 ° - C hi: 0.00 ° - Phi: 0.0 01-089-8935 (C) - Quartz alpha - SiO2 - Y: 100.00 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Hexagonal - a 4.92090 - b 4.92090 - c 5.40910 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gam ma 120.000 - Prim itive - P3221 (154) - 3 - 11 01-089-8104 (C) - Hem atite, syn - Fe2O3 - Y: 42.64 % - d x by: 1. - W L: 1.5406 - Rhom bo.H.axes - a 5.02300 - b 5.02300 - c 13.70800 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gam ma 120.000 - Prim itive - R-3c (167) -

70

DẠY KÈM QUY NHƠN OFFICIAL ST&GT : Đ/C 1000B TRẦN HƯNG ĐẠO TP.QUY NHƠN

.Q

Ư N

G

500

Đ

d=3.347

ẠO

TP

600

Lin (Cps)

Nơi bồi dưỡng kiến thức Toán - Lý - Hóa cho học sinh cấp 2+3 / Diễn Đàn Toán - Lý - Hóa 1000B Trần Hưng Đạo Tp.Quy Nhơn Tỉnh Bình Định

http://daykemquynhon.ucoz.com

Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - Mau gach

U

Y

N

H

Ơ

N

https://twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Đóng góp PDF bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

P3

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial