Sản xuất cát nhân tạo từ xỉ lò cao nhà máy luyện gang

TS Nguyễn Ngọc Trực nhận giải thưởng cho mô hình sản xuất cát nhân tạo

Sau gần 3 năm nghiên cứu, TS Nguyễn Ngọc Trực, Giám đốc Trung tâm Khoa học Công nghệ và Hỗ trợ đào tạo, Đại học Quốc gia Hà Nội và cộng sự đã phát triển thành công dự án sản xuất cát nhân tạo từ xỉ lò cao nhà máy luyện gang.

Tại cuộc thi “Chứng minh ý tưởng lần thứ 3: Phụ nữ và nền kinh tế xanh” do Trung tâm Đổi mới sáng tạo ứng phó với biến đổi khí hậu Việt Nam (VCIC) tổ chức vào tháng 6 năm 2019, mô hình của TS Nguyễn Ngọc Trực và cộng sự được Ngân hàng Thế giới, Bộ Khoa học và Công nghệ lựa chọn trao giải “Tiềm năng- Nhóm có tiềm năng thị trường, hướng tới giải quyết thách thức Quốc gia”.

Theo TS. Nguyễn Ngọc Trực, hiện nay, ngành xây dựng nước ta đang đối mặt với tình trạng thiếu hụt nghiêm trọng nguồn cung cát tự nhiên. Mỗi năm nhu cầu cát xây dựng cần khoảng 120 triệu m³, lượng cát khai thác được là 28,985 triệu m³/năm, chỉ đáp ứng được 24,2% (Vụ Vật liệu Xây dựng Tổng hợp, Bộ Xây dựng, 2017). Từ 2017, Campuchia cấm xuất khẩu cát, dẫn đến thiếu hụt nguồn cung cát tự nhiên cho các tỉnh Nam Bộ.

Trong khi đó, Việt Nam đang dư thừa xỉ lò cao tại các nhà máy gang thép, là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường phế thải công nghiệp. Cả nước có trên 300 doanh nghiệp nhỏ và vừa sản xuất gang thép (chiếm 30% sản lượng) chưa đầu tư hệ thống xử lý chất thải nên hầu hết đều gây ô nhiễm môi trường (Hiệp hội Thép Việt Nam, 2018).

Bên cạnh đó, hiện nay, hơn 300 doanh nghiệp sản xuất gang thép (chiếm 30% sản lượng) trên cả nước chưa có hệ thống xử lý xỉ lò cao. Xỉ lò chỉ được chôn và lưu giữ dưới lòng đất nên thải ra lượng CO2 không nhỏ, tác động xấu tới môi trường và sức khỏe con người.

Trước thực trạng nạn khai thác cát lậu ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường, việc tạo ra cát nhân tạo từ xỉ lò cao không chỉ góp phần đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng mà còn góp phần to lớn vào cuộc chiến chống biến đổi khí hậu. Việc nghiên cứu ứng dụng xỉ lò cao làm vật liệu thay thế cát tự nhiên còn mở ra ngành nghề mới, tạo công ăn việc làm, đặc biệt cho lao động nữ nông thôn.

Để thực hiện, nhóm nghiên cứu đã xác định 3 hạn chế của xỉ lò cao là khả năng kết dính kém, tính pH và độ góc cạnh cao. Những hạn chế này được khắc phục bằng các sáng kiến công nghệ, trong đó thay thế một phần đặc tính vốn có của xỉ lò cao, hạn chế giãn nở và giảm góc cạnh.

Nhóm nghiên cứu cũng thực hiện quy trình dưỡng ẩm bao gồm giảm độ pH trong xỉ lò cao, sử dụng thêm thành phần phụ gia, giảm thiểu nước trộn và tăng độ kết dính để sản xuất cát nhân tạo.

Đặc biệt, công nghệ được thiết kế không phát thải khí CO2 và các chất độc hại khác ra môi trường mà còn có thể hút lượng CO2 trong không khí, góp phần giảm thiểu hiệu ứng nhà kính và biến đổi khí hậu. Nhóm đã nghiên cứu loại máy nén để hấp thụ khí CO2 trong không khí, sau đó đưa CO2 vào dung dịch Axit Carbonic (H2CO3) để trung hòa độ pH trong xỉ lò.

Nhờ các kết hợp trong công nghệ này đã giúp thành phẩm cát nhân tạo từ xỉ lò cao có chất lượng và đặc tính có thể thay thế cát tự nhiên trong xây dựng.

Trước nguyện vọng “sẵn sàng hướng dẫn, chuyển giao công nghệ cho các doanh nghiệp, tổ chức có nhu cầu muốn ứng dụng mô hình này” của cha đẻ của nghiên cứu, năm 2019  Cty TNHH Vật liệu Nova Vietsand ra đời nhằm thương mại hoá hoá cát nhân tạo sản xuất từ xỉ lò cao nhà máy luyện gang và xỉ đáy lò nhiệt điện than.

Mặc dù sản phẩm này có ý nghĩa lớn góp phần tái sử dụng phế thải công nghiệp với đặc điểm nhẹ, xốp nhưng vẫn đảm bảo cường độ và tính chất tương đương cát tự nhiên; sản phẩm mang lại hiệu quả kinh tế cao, giá thành cát nhân tạo rẻ hơn cát tự nhiên khoảng 15% nhưng doanh nghiệp vẫn đối diện với những thách thức.

Đó là khách hàng còn hoài nghi về chất lượng sản phẩm cát nhân tạo này, sản phẩm cũng chịu sự cạnh tranh của thị trường với những sản phẩm truyền thống.

Trước những bất lợi trên, Trung tâm Đổi mới sáng tạo ứng phó với biến đổi khí hậu Việt Nam - VCIC (Bộ KH & CN ) đã hỗ trợ xây dựng kịch bản truyền thông, video giới thiệu doanh nghiệp và sản phẩm của doanh nghiệp;

VCIC cũng đã hỗ trợ doanh nghiệp tiếp cận thị trường thương mại hoá sản phẩm; xây dựng tiêu chuẩn, quy trình sản xuất và quản lý chất lượng sản phẩm từ khâu lựa chọn công nghệ, hoàn thiện công nghệ, đánh giá chất lượng và tư vấn các giải pháp tăng cường chất lượng cho sản phẩm. Đồng thời VCIC cũng hỗ trợ doanh nghiệp khảo sát thị trường đánh giá tiềm năng thị trường trong và ngoài nước.

Sau thời gian đồng hành cũng doanh nghiệp, VCIC đã hỗ trợ Cty hoàn thành một video giới thiệu về công ty và sản phẩm cát nhân tạo xỉ lò cao với thời lượng 2,5 phút; 1000 catalog giới thiệu công ty và sản phẩm cát nhân tạo sản xuất từ xỉ lò cao của nhà máy luyện gang.

Đáng lưu ý, doanh nghiệp cũng đã ký được 3 hợp đồng cung cấp cát nhân tạo sản xuất từ xỉ lò cao của nhà máy luyện gang với các doanh nghiệp trong lĩnh vực xây dựng, giao thông.

Hải Phong