BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ VĂN BẮC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI BÙN ĐỎ TỪ QUÁ
TRÌNH SẢN XUẤT BAUXIT LÀM CHẤT HẤP PHỤ VÀ ỨNG DỤNG
XỬ LÝ ION Zn2+ TRONG NƯỚC THẢI”

Hà Nội – 11/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT

LÊ VĂN BẮC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: “NGHIÊN CỨU XỬ LÝ CHẤT THẢI BÙN ĐỎ TỪ QUÁ
TRÌNH SẢN XUẤT BAUXIT LÀM CHẤT HẤP PHỤ VÀ ỨNG DỤNG
XỬ LÝ ION Zn2+ TRONG NƯỚC THẢI”.

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

TS. TỐNG THỊ THANH HƯƠNG

Hà Nội – 11/2014

vi

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến những Thầy
Cô giáo trường Đại học Hồng Đức, Đại học Mỏ-Địa chất nói chung, những Thầy
Cô giáo trong Khoa Dầu Khí và trong bộ môn Lọc Hóa - Dầu trường Đại học MỏĐịa chất nói riêng. Cảm ơn Thầy, Cô đã tận tình dạy dỗ, chỉ bảo cũng như giúp đỡ
tạo điều kiện cho em nghiên cứu và thực hiện đồ án này.
Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn cô Ts.Tống Thị Thanh Hương đã hướng
dẫn, chỉ bảo tận tình, chu đáo và định hướng cho em trong suốt thời gian làm đồ án.
Cuối cùng, em xin cảm ơn gia đình và bạn bè luôn là điểm tựa, nguồn động
viên, ủng hộ em trong suốt thời gian làm đồ án.
Em xin trân trọng gửi đến quý thầy cô, gia đình và bạn bè của em những lời
chúc tốt đẹp nhất.
Trong quá trình thực hiện, do điều kiện thực tế và vốn kiến thức còn hạn chế
nên không thể tránh khỏi những sai sót. Kính mong được sự quan tâm và đóng góp
ý kiến của quý thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 15 tháng 11 năm 2014
Sinh viên thực hiện

Lê Văn Bắc


vi

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN..........................................................................................................v
MỤC LỤC............................................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ..............................................................................viii

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU...........................................................................vi
LỜI MỞ ĐẦU..........................................................................................................1
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN.................................................................................4
1.1 TỔNG QUAN VỀ BAUXIT...........................................................................4
1.1.1 Giới thiệu về bauxit......................................................................................4
1.1.2 Tình hình khai thác và sản xuất bauxit ở Việt Nam và trên thế giới...........4
1.1.2. Quy trình Bayer – Nguồn gốc sinh ra bùn đỏ.............................................8
1.2 TỔNG QUAN VỀ BÙN ĐỎ.........................................................................10
1.2.1. Khái niệm...................................................................................................10
1.2.2. Thành phần của bùn đỏ.............................................................................11
1.2.3. Phương pháp thải.......................................................................................15
1.2.4.Tác động về môi trường.............................................................................18
1.2.5. Ứng dụng của bùn đỏ................................................................................19
1.2.6 Bùn đỏ từ nhà máy hóa chất Tân Bình.......................................................20
1.3 TỔNG QUAN KHÍ THẢI CÔNG NGHIỆP VÀ XỬ LÝ CO2 TRONG KHÍ
THẢI CÔNG NGHIỆP........................................................................................21
1.3.1. Khí thải công nghiệp.................................................................................21
1.3.2. Xử lý CO2 trong khí thải công nghiệp......................................................21
1.4. NƯỚC THẢI CÓ CHỨA KIM LOẠI NẶNG............................................25
1.4.1 Định nghĩa và nguồn phát sinh kim loại nặng...........................................25
1.4.2 Tính chất của kim loại nặng.......................................................................26
1.4.3 Tác hại của ô nhiễm kim loại nặng............................................................27
1.4.4 Các phương pháp xử lý ô nhiễm kim loại nặng.........................................27
1.4.5 Kẽm (Zn)....................................................................................................31
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM............................................................................33
2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.......................................................................33
2.2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.........................................................................33


vi


2.3 HÓA CHẤT VÀ THIẾT BỊ DỤNG CỤ.......................................................33
2.3.1 Hóa chất......................................................................................................33
2.3.2 Thiết bị........................................................................................................33
2.4. CHUẨN BỊ VẬT LIỆU HẤP PHỤ TỪ BÙN ĐỎ. ....................................34
2.4.1 Xử lý thô và hoạt hóa bùn đỏ.....................................................................34
2.4.2 Chuẩn bị dung dịch Zn2+...........................................................................34
2.5 QUY TRÌNH THỰC NGHIỆM CHUNG....................................................35
2.5.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian tiếp xúc đến khả năng hấp phụ bùn đỏ
đối với ion Zn2+..................................................................................................36
2.5.2. Khảo sát ảnh hưởng pH ban đầu của dung dịch chứa ion Zn2+ tới quá
trình hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa......................................................................36
2.5.3. Khảo sát ảnh hưởng của lượng chất hấp phụ tới quá trình hấp phụ.........36
2.6 PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM.........................................37
2.6.1. Phương pháp xây dựng đường đẳng nhiệt hấp phụ..................................37
2.6.2. Phương pháp nhiễu xạ tia X (XRD) phân tích cấu trúc vật liệu...............39
2.6.3 Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)..............................................40
2.6.4. Phương pháp hiển vi điện tử quét (Scaning Electron Microscopy-SEM).
..............................................................................................................................41
2.7. XỬ LÝ SỐ LIỆU THỰC NGHIỆM............................................................42
2.7.1 Hiệu suất hấp phụ ion Zn2+.......................................................................42
2.7.2 Tải trọng hấp phụ của bùn đỏ đối với ion Zn2+........................................42
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN........................................................43
3.1. Đặc trưng vật liệu hấp phụ...........................................................................43
3.1.1. Kết quả phân tích AAS..............................................................................43
3.1.2. Phân tích, đánh giá bùn đỏ trước và sau hoạt hóa nhiệt độ......................43
3.1.3. Ảnh hiển vi điện tử quét............................................................................45
3.2. Xây dựng đường chuẩn hấp phụ ion Zn2+..................................................46
3.3 Đánh giá khả năng hấp phụ ion Zn2+ của mẫu bùn đỏ hoạt hóa.................47
3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng của thời gian hấp phụ................................................47

3.3.2. Khảo sát ảnh hưởng pH của dung dịch chứa ion Zn2+ ban đầu..............49
3.3.3. Khảo sát ảnh hưởng của hàm lượng bùn đỏ hoạt hóa ban đầu đem đi hấp
phụ........................................................................................................................50
3.3.4. Xây dựng phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ..................................51
KẾT LUẬN............................................................................................................60


vi

PHỤ LỤC............................................................................................................... 64

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Sự phân bố quặng bauxit tại Việt Nam..................................................7
Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất alumin theo phương pháp kiềm Bayer[8]. 10
Hình 1.3 Sơ đồ hiệu suất của quá trình sản xuất nhôm......................................11
Hình 1.4 Độ tan của hematite và goethite theo pH..............................................11
Hình 1.5 Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt........................................12
Hình 1.6 Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm.................14
Hình 1.7 Sơ đồ thải bùn đỏ khô nhiều lớp của Alcoa [3]....................................18
Hình 1.8 Các phương án xử lý và tái chế bùn đỏ[21]..........................................19
Hình 1.9 Ô nhiễm kim loại nặng do tác động của con người đối với đất và
nước[10]. ................................................................................................................ 26
Hình 2. 1 Sơ đồ quy trình hoạt hóa bùn đỏ..........................................................34
Hình 2. 2 Sơ đồ quy trình thực nghiệm chung....................................................35
Hình 2. 3 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Langmuir.................................................38
Hình 2. 5 Đường hấp phụ đẳng nhiệt Freundlich...............................................39
Hình 2. 6 Sự phụ thuộc lgq vào lgCe....................................................................39
Hình 2. 7 Sơ đồ pha các tia X phản xạ trên tinh thể...........................................40
Hình 3. 2 Giản đồ nhiễu xạ tia X của mẫu bùn đỏ hoạt hóa RM 25..................44
Hình 3. 3 Ảnh SEM của mẫu bùn đỏ RM 25 a) trước hoạt hóa và b) sau hoạt

hóa.......................................................................................................................... 45
Hình 3. 4 Đường chuẩn thể hiện mối quan hệ giữa cường độ hấp thụ và nồng
độ ion Zn2+............................................................................................................47
Hình 3. 5 Ảnh hưởng của thời gian đến dung lượng hấp phụ............................48


vi

Hình 3. 7 Ảnh hưởng của lượng BĐHH khác nhau đến hiệu suất hấp phụ ion
Zn2+........................................................................................................................ 50
Hình 3. 8 Mô phỏng theo phương trình Langmuir.............................................51
Hình 3. 9 Mô phỏng theo phương trình Freundlich............................................52


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Phân bố các trữ lượng bauxite ở các Châu lục......................................4
Bảng 1.2 Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit.....................................5
Bảng 1.3 Thành phần hóa học của quặng bauxit Lâm Đồng.............................20
Bảng 3.4 Kết quả phân tích thành phần chính của bùn đỏ thô..........................43
Bảng 3.5 Cấu trúc pha của các hợp phần trong mẫu RM 25.............................44
Bảng 3.6 Cấu trúc pha của các hợp phần trong mẫu RM 25 được hoạt hóa ở
nhiệt độ 500 oC......................................................................................................45
Bảng 3.7 Sự phụ thuộc nồng độ của ion Zn2+ vào diện tích pic........................46
Bảng 3.8 Dung lượng hấp phụ của mẫu RM25 hoạt hóa theo thời gian ở pH = 6
................................................................................................................................. 48
Bảng 3.9 Hiệu suất hấp phụ ion Zn2+ tương ứng với pH ban đầu khác nhau. 49
Bảng 3.10 Hiệu suất hấp phụ tương ứng với hàm lượng bùn đỏ đem hấp phụ:
................................................................................................................................. 50

Bảng 3.11 Các giá trị xây dựng các đường đẳng nhiệt hấp phụ.........................51
Bảng 3.12 Các hệ số của phương trình Freundlich và Langmuir......................52


vi

LỜI MỞ ĐẦU
1. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI.
Bauxit là một trong những khoáng sản phổ biến trên thế giới để chế biến
nhôm kim loại và Việt Nam được xác định là một trong những nước có nguồn
Bauxit lớn trên thế giới. Theo kết quả điều tra thăm dò địa chất chưa đầy đủ, ở nước
ta tài nguyên khoáng sản Bauxit phân bố rộng từ Bắc đến Nam với trữ lượng
khoảng 5,5 tỷ tấn quặng nguyên khai, tương đương với 2,4 tỷ tấn quặng tinh; tập
trung chủ yếu ở Tây Nguyên (chiếm 91,4%), trong đó Đăk Nông 1,44 tỷ tấn (chiếm
61%). So với các mỏ Bauxit trên thế giới, Bauxit ở Việt Nam được đánh giá có chất
lượng trung bình [12].
Bùn đỏ là bã thải của quá trình sản xuất nhốm từ quặng bauxit theo phương
pháp Bayer. Do tính kiềm cao và lượng bùn thải lớn, bùn đỏ sẽ là tác nhân gây ô
nhiễm môi trường nghiêm trọng nếu không được quản lý tốt. Bùn đỏ là hỗn hợp bao
gồm các hợp chất như sắt, nhôm... và một lượng lớn xút dư thừa do quá trình hòa
tan và tách quặng bauxit. Đây là hợp chất độc hại, thậm chí bùn đỏ được ví như
“bùn bẩn”. Hiện nay, trên thế giới chưa có nước nào xử lý triệt để được vấn đề bùn
đỏ. Cách phổ biến mà người ta vẫn thường làm là chôn lấp bùn đỏ ở các vùng đất ít
người, ven biển để tránh độc hại [12].
Đặc biệt ở nước ta hiện nay đang xây dựng nhiều dự án khai thác Bauxit
như: Nhân Cơ (Tỉnh Đắc Nông) và Tân Rai (Tỉnh lâm Đồng), cả hai nhà máy đều
có công suất 650 000 tấn alumin/năm. Với quy hoạch phát triển bauxit ở Tây
Nguyên đến năm 2015 mỗi năm sản xuất khoảng 7 triệu tấn Alumin, tương đương
với việc thải ra môi trường 10 triệu tấn bùn đỏ. Đến năm 2025 là 15 triệu tấn alumin
tương đương với 23 triệu tấn bùn đỏ. Cứ như thế sau 10 năm sẽ có 230 triệu tấn và

sau 50 năm sẽ có 1,15 tỷ tấn bùn đỏ tồn đọng trên vùng Tây Nguyên. Hiện tại, ở
Việt Nam hầu như chưa có biện pháp hữu hiệu để xử lý cũng như tận dụng nguồn
chất thải này. Mặc dù, bên trong bùn đỏ có chứa một số thành phần hóa học rất hữu
ích cho các ngành công nghiệp khác như: công nghiệp thép, công nghiệp xi măng,
vật liệu xây dựng nhẹ…[12].
Bên cạnh đó, ô nhiễm môi trường nước hiện nay vẫn là một vấn đề được toàn
xã hội quan tâm. Cùng với sự gia tăng các hoạt động công nghiệp là việc sản sinh
các chất thải nguy hại, tác động tiêu cực trực tiếp đến sức khỏe con người và hệ sinh


vi

thái. Các hoạt động khai thác mỏ, công nghiệp thuộc da, công nghiệp điện tử, mạ
điện, lọc hóa dầu hay công nghệ dệt nhuộm…, đã tạo ra các nguồn ô nhiễm chính
chứa các kim loại nặng độc hại...Trong đó phải kể đến ion Zn2+. Zn là dinh dưỡng
thiết yếu nhưng nó sẽ gây ra các chứng bệnh nếu thiếu hụt cũng như dư thừa. Zn
còn có khả năng gây ung thư, gây ngộ độc hệ thần kinh, sự nhạy cảm, sự sinh sản,
gây độc đến hệ miễn nhiễm [5,13,14,].
Để xử lý các kim loại nặng và màu trong nước thải nói chung và ion Zn 2+ nói
riêng thì có rất nhiều phương pháp, trong đó phương pháp hấp phụ được đánh giá là
một phương pháp hữu hiệu. Mà hiện nay, hướng nghiên cứu các vật liệu hấp phụ là
chế tạo các vật liệu hấp phụ giá thành thấp, thân thiện với môi trường và được chế
tạo từ các chất thải. Xuất phát từ những yêu cầu thực tiễn trên nên em chọn đề tài:
“Nghiên cứu xử lý chất thải bùn đỏ từ quá trình sản xuất bauxit làm chất hấp
phụ và ứng dụng xử lý ion Zn2+ trong nước thải” cho đồ án tốt nghiệp của em.
Việc nghiên cứu đề tài này sẽ giải quyết được hai vấn đề:
- Giảm được lượng chất thải của quá trình khai thác, chế biến Bauxit.
- Làm giảm giá thành sản xuất chất hấp phụ cho xử lý môi trường.
2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI.
- Nghiên cứu hoạt hóa bùn đỏ để tìm ra vật liệu có khả năng hấp phụ ion Zn2+ tốt nhất.

- Xây dựng đường chuẩn của ion Zn 2+ với độ chính xác và tin cậy cao để xác
định và theo dõi hàm lượng ion Zn2+ trong quá trình hấp phụ.
- Khảo sát các yếu tố (thời gian hấp phụ, pH của dung dịch chứa ion Zn 2+, hàm
lượng bùn đỏ đem đi hấp phụ) ảnh hưởng đến quá trình hấp phụ của bùn đỏ đối với
ion Zn2+ trong nước.
- Thiết lập đường đẳng nhiệt hấp phụ của bùn đỏ đối với ion Zn2+.
3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
3.1
Đối tượng nghiên cứu
- Bùn đỏ.
- Quá trình hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa đối với ion Zn2+.
3.2
Phạm vi nghiên cứu.
- Nghiên cứu hoạt hóa bùn đỏ
- Nghiên cứu quá trình hấp phụ của bùn đỏ hoạt hóa đối với ion Zn 2+.
4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
4.1
Phương pháp nghiên cứu lý thuyết.


vi

- Tìm hiểu và thu thập các tài liệu về hoạt hóa bùn đỏ và cấu trúc, tính chất của
bùn đỏ.
- Tìm hiểu về nước thải chứa ion Zn2+ và ô nhiễm khí thải CO2.
- Tìm hiểu về quá trình hấp phụ.
4.2
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
- Phương pháp hoạt hóa bùn đỏ.
- Phương pháp đặc trưng hóa lý của xúc tác

+ Phương pháp nhiễu xạ Rơnghen (XRD)
+ Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM)
- Phương pháp xác định hiệu suất hấp phụ
+ Phương pháp phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)
5. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỒ ÁN.
Hiện nay nước ta đang xây dựng và phát triển nhiều dự án khai thác Bauxit
như: Nhân Cơ (Tỉnh Đắc Nông) và Tân Rai (Tỉnh lâm Đồng). Vì vậy mà lượng bùn
đỏ thải ra từ quá trình sản xuất nhôm từ quặng bauxit sẽ rất lớn. Do tính kiềm cao
và lượng bùn thải lớn, bùn đỏ sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng
nếu không được quản lý tốt. Tuy có nhiều nghiên cứu để xử lý và tận dụng bùn đỏ
nhưng chưa thực sự hiệu quả. Quá trình hoạt hóa bùn đỏ làm vật liệu hấp phụ ion
Zn2+ trong nước thải không chỉ giúp làm giảm một lượng đáng kể chất thải bùn đỏ
mà còn tạo ra được một vật liệu có khả năng xử lý được nguồn nước bị ô nhiễm.
Chính vì vậy, Nghiên cứu xử lý chất thải bùn đỏ từ quá trình sản xuất bauxit làm
chất hấp phụ và ứng dụng xử lý ion Zn 2+ trong nước thải là một hướng nghiên cứu
không chỉ có ý nghĩa về mặt khoa học mà còn gắn liền với thực tiễn.
6. CẤU TRÚC ĐỒ ÁN
Đồ án được chia làm 5 phần chính, trong đó:
Mở đầu : 3 Trang (từ trang 1 đến trang 3)
Chương 1: Tổng quan lý thuyết, 29 trang (từ trang 4 đến trang 32)
Chương 2: Thực nghiệm, 10 trang (từ trang 33 đến trang 42)
Chương 3: Kết quả và và thảo luận, 7 trang (từ trang 43 đến trang 59)
Kết luận : 2 trang (từ trang 60 đến trang 61)


vi

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN
1.1 TỔNG QUAN VỀ BAUXIT.
1.1.1 Giới thiệu về bauxit.

Bauxit là một trong những khoáng sản phổ biến trên bề mặt Trái đất và là
một trong những nguồn tài nguyên khoáng sản có trữ lượng rất lớn trên thế giới.
Đặc biệt nước ta cũng có trữ lượng tương đối lớn nguồn tài nguyên khoáng sản này.
Bauxit là một loại quặng nhôm trầm tích có màu hồng, nâu được hình thành từ quá
trình phong hóa các đá giàu nhôm hoặc tích tụ từ các quặng có trước bởi quá trình
xói mòn. Quặng bauxit phân bố chủ yếu trong vành đai xung quanh xích đạo đặc
biệt trong môi trường nhiệt đới. Từ bauxit có thể tách ra alumin (Al 2O3), nguyên
liệu chính để luyện nhôm trong các lò điện phân, chiếm 95% lượng bauxit được
khai thác trên thế giới.
Tên gọi của loại quặng nhôm này được đặt theo tên gọi làng Les Baux-deProvence ở miền nam nước Pháp, tại đây nó được nhà địa chất học là Pierre Berthier
phát hiện lần đầu tiên năm 1821. Thành phần hóa học chủ yếu là Al 2O3, SiO2, Fe2O3,
CaO, TiO2, MgO… trong đó, Al2O3 là thành phần chính của quặng.
1.1.2 Tình hình khai thác và sản xuất bauxit ở Việt Nam và trên thế giới.
1.1.2.1 Tình hình khai thác và sàn xuất bauxit trên thế giới.
Theo công bố của cục khảo sát địa chất Mỹ vào tháng 1 năm 2009 thì tiềm
năng bauxit của toàn thế giới khoảng 55 – 75 tỷ tấn, phân bố trên các châu lục như
bảng 1.1 [12].
Bảng 1.1 Phân bố các trữ lượng bauxite ở các Châu lục
STT

Châu lục

Tỷ lệ phân bố (%)

1

Châu Phi

33


2

Châu Đại Dương

24

3

Châu Mỹ và Carribe

22

4

Châu Á

15

5

Các nơi khác

6

Trên thế giới có khoảng 40 nước có bauxit, trong đó những nước có tiềm
năng lớn hàng đầu được trình bày ở bảng 1.2:


vi


Bảng 1.2 Các nước có tiềm năng lớn hàng đầu về bauxit
STT

Tên nước

Trữ lượng Bauxit (109 tấn)

1

Guinea

8,6

2

Australia

7,8

3

Việt Nam

5,5

4

Brazil

2,5


5

Jamaica

2,5

6

Trung Quốc

2,3

7

Ấn Độ

1,4

Ứng dụng chủ yếu của Bauxit là làm nguyên liệu cho công nghiệp luyện
nhôm. Ngành công nghiệp sản xuất nhôm kim loại tiêu thụ khoảng 85% quặng
Bauxit trên toàn thế giới. Phần Bauxit còn lại được sử dụng trong 2 lĩnh vực chính
là sản xuất Alumin chuyên dụng ( 10% ) bao gồm Alumin nung và Alumin hoạt
hóa, và sản xuất vật liệu chịu lửa ( 5%). Ví dụ như là gạch chịu lửa, xi măng chịu
lửa và các vật liệu mài [13].
Bảng 1.3 Lĩnh vực ứng dụng của bauxit
Lĩnh vực sử dụng

Thành phần hóa học
Al2O3


SiO2

Fe2O3

Ti2O

Luyện kim

50-55

0-15

5-30

0-6

Xi măng

45-55

Max 6

20-30

3

Vật liệu mài

Min 55


Max 5

Max 6

Min 2.5

Ngành hóa

Min 55-58

Max 5-12

Max 2

0-6

Chịu lửa

Min 54-61

Max 1,5-5,5

Max 2

Max 2,5

Tình hình sản xuất bauxit trên thế giới được thể hiện ở bảng 1.3:
Bảng 1.4 Tình hình khai thác bauxit trên thế giới, ước tính cho năm 2008[22]
(Đơn vị : 1000 tấn)

Quốc gia

Khối lượng khai thác

Trữ lượng

Trữ lượng ban đầu


vi

2007

2008

Guinée

18,000

18,000

7.400.000

8.600.000

Úc

62,400

63,000


5.800.000

7.900.000

Việt Nam

30

30

2.100.000

5.400.000

Jamaica

14,600

15,000

2.000.000

2.500.000

Brasil

24,800

25,000


1.900.000

2,500,000

Guyana

1,600

1,600

700,000

900,000

Ấn Độ

19,200

20,000

770,000

1,400,000

Trung Quốc

30,000

32,000


700,000

2.300.000

Hy Lạp

2,220

2,200

600,000

650,000

Suriname

4,900

4,500

580,000

600,000

Kazakhstan

4,800

4,800


360,000

450,000

Venezuela

5,900

5,900

320,000

350,000

Nga

6,400

6,400

200,000

250,000

Hoa Kỳ

NA

NA


20,000

40,000

Các nước khác

7,150

6,800

3.200.000

3.800.000

202,000

205,000

27.000.000

38.000.00

Tổng cả thế giới (làm tròn)

Theo đánh giá của AOA VAMI RUSAL (Nga), sản lượng alumin (nhôm
oxit) của thế giới năm 2007 đạt 74,7 triệu tấn, tăng 6,9% so với năm 2006 và tăng
40,1% so với năm 2000. Sự tăng trưởng mạnh mẽ sản lượng alumin đạt được là do
nhu cầu về nhôm tăng mạnh, đặc biệt là từ nhu cầu của Trung Quốc và các quốc gia
thuộc Mỹ La tinh. Cũng theo dự báo của RUSAL sản lượng alumin trên thế giới

giai đoạn 2008-2014 sẽ tăng khoảng 50 triệu tấn. Phần lớn alumin được giao dịch
trên thị trường Thế giới thông qua những hợp đồng dài hạn, chỉ có một phần nhỏ,
khoảng 10% tham gia vào thị trường trôi nổi. Giá alumin trên thị trường dao động
bằng khoảng từ 11-15% so với giá nhôm. Nhóm Broc Hunt nghiên cứu thị trường
alumin thế giới và cho ra một dự báo dài hạn về thị trường alumin đến năm 2020
theo bảng dưới đây:
Bảng 1.5 Dự báo về thị trường alumin đến năm 2020 [20]
Đơn vị: Triệu tấn

Sản
lượng

2010

2011

2012

2013

2014

2015

2016

2017

2020


97,7

100,5

104,0

107,0

113,4

118,3

126,8

129,3

148,7


vi

Nhu cầu

95,7

99,4

101,8

107,5


113,1

118,8

127,1

130,3

148,3

Thừa/T
hiếu

2,0

1,1

2,1

-0,5

0,3

-0,5

-0,3

-1,0


0,4

1.1.2.2 Tình hình khai thác và chế biến Bauxit ở Việt Nam.
Việt Nam được xác định là một trong những nước có nguồn tài nguyên
bauxit vào loại lớn trên thế giới, tổng trữ lượng và tài nguyên dự báo khoảng 5,5 tỷ
tấn, trong đó khu vực miền Bắc khoảng 91 triệu tấn, còn lại tập trung chủ yếu ở khu
vực miền Nam khoảng 5,4 tỷ tấn (chiếm 98% tổng trữ lượng cả nước), trong đó
gồm Đăk Nông khoảng 3,42 tỷ tấn (chiếm 60% tổng trữ lượng); Lâm Đồng khoảng
975 triệu tấn (chiếm 19%); Gia Lai - Kon Tum khoảng 806 triệu tấn (chiếm 12%)
và Bình Phước khoảng 217 triệu tấn (chiếm 5%) và một số khu vực ven biển Quảng
Ngãi và Phú Yên [1,11,12].

Hình 1.1 Sự phân bố quặng bauxit tại Việt Nam
Đây là yếu tố quan trọng và quyết định việc phát triển ngành công nghiệp
khai thác bauxit, sản xuất alumin và nhôm kim loại của Việt Nam [1].
Việt Nam có hai loại hình quặng bauxit:
− Loại quặng bơsmit và diaspo, tập trung chủ yếu ở Miền Bắc Việt Nam, phân
bố ở các tỉnh Hà Giang, Cao Bằng, Lạng Sơn, Bắc Giang). Tổng trữ lượng dự đoán
khoảng trên 350 triệu tấn, hàm lượng nhôm dao động trong khoảng 39-65 %. Modul
silic (Al2O3/SiO2) bằng 5-8.
− Loại quặng gipsit, tập trung chủ yếu ở Tây Nguyên và Miền Nam Việt Nam,
với tổng trữ lượng ước tính khoảng 7,6 tỷ tấn.


vi

Tuy nhiên, trừ những khu mỏ lớn ở Lâm Đồng, trữ lượng quặng còn lại được
phân bố dàn trải, vỉa quặng không dày và hầu hết đều nằm trong các vùng canh tác
nông, lâm nghiệp, nên sẽ có những khó khăn nhất định trong quá trình khai thác để
sản xuất nhôm quy mô lớn, do đụng chạm trực tiếp đến việc sử dụng đất canh tác, vấn đề

cân bằng nước mặt, vấn đề quặng thải, vấn đề nước thải và nói chung là vấn đề sinh thái.
Mặc dù nước ta có tiềm năng về bauxit nhưng ngành công nghiệp khai thác
bauxit ở nước ta còn mới và rất nhỏ bé. Quặng bauxit cung cấp cho nhà máy Hóa
Chất Tân Bình mới chỉ dùng để sản xuất nhôm hydroxit. Nếu chỉ tính riêng ngoại tệ để
nhập nhôm kim loại, hàng năm nước ta phải chi một lượng ngoại tệ lớn như sau [20,21].
− Năm 2000 : khoảng 160 triệu USD
− Năm 2005 : khoảng 250 triệu USD
− Năm 2010 : khoảng 390 triệu USD
− Năm 2015 : khoảng 480 triệu USD
Hiện nay thì nước ta đã có 2 nhà máy khai thác và chế biến Bauxit: Nhân Cơ
(Tỉnh Đắc Nông) với công suất 650 000 tấn/năm và Tân Rai (Tỉnh Lâm Đồng) với công
suất 650 000 tấn/năm [21].
1.1.2. Quy trình Bayer – Nguồn gốc sinh ra bùn đỏ.
Từ khi được phát minh đến nay, công nghệ Baye vẫn chiếm chủ đạo trong
công nghiệp sản xuất alumin của thế giới. Hiện nay và dự báo trong tương lai,
khoảng 90% sản lượng alumin của thế giới vẫn được sản xuất bằng công nghệ này.
Hiện nay, trên thế giới vẫn tồn tại 2 công nghệ Bayer sản xuất alumin từ
bauxit. Công nghệ Bayer Châu Âu và công nghệ Bayer Châu Mỹ. Bauxit dạng
gipxit (hydratgilit) dễ dàng tách thì chỉ cần áp dụng công nghệ Bayer của Châu Mỹ,
bauxit khó hòa tách như bơmit hay diaspor thường phải áp dụng công nghệ Bayer
của Châu Âu hoặc kết hợp công nghệ Bayer với thiêu kết hoặc thiêu kết đối với
bauxit diaspor chứa nhiều silic.
Bùn đỏ là chất thải sinh ra từ quá trình sản xuất nhôm bằng quy trình Bayer.
Bản chất của phương pháp Bayer là việc sử dụng dung dịch kiềm đặc NaOH ở nhiệt
độ cao để hòa tan chọn lọc các khoáng vật nhôm hidroxit có trong quặng bauxit,
được tóm tắt trong các phương trình 1.1, 1.2, 1.3 dưới đây. Nhiệt độ của phản ứng
còn tùy thuộc vào thành phần của gibbsite (γ-Al(OH) 3), boehmite (γ-Al(O)OH), và
diaspore (α-Al(O)OH) trong quặng bauxit. Bauxit có hàm lượng gibbsite cao thì đòi
hỏi nhiệt độ hòa tách thấp hơn (khoảng 145 – 175 oC), trong khi với hàm lượng
boehmite và diaspore cao thì cần hòa tách ở nhiệt độ cao hơn (khoảng 175 – 245 oC)

và nồng độ kiềm mạnh hơn.


vi

Hòa tách:
Al(OH)3(s) + NaOH(aq)  Na+Al(OH)4(aq)- (Gibbsitic bauxit)

(1.1)

AlO(OH)(s) + NaOH(aq) + H2O  Na+Al(OH)4(aq)- (Boehmitic bauxit) (1.2)
Kết tủa:
Na+Al(OH)4(aq)-  Al(OH)3(s) + NaOH(aq)

( 1.3)

Tạo alumin:
2Al(OH)3(s)  Al2O3 + 3H2O

(1.4)

Sản phẩm của quy trình tạo ra dung dịch natri aluminat và phần bã rắn không
tan (gồm 45% dịch lỏng và 55% cặn bùn), hay còn gọi là bùn đỏ, được tách ra bằng
phương pháp lắng gạn. Thông thường cứ mỗi tấn nhôm được sản xuất ra thì có
khoảng 1 – 1.5 tấn bùn đỏ, do đó lượng bùn đỏ thải ra hàng năm là rất lớn. Bùn đỏ
có độ kiềm rất lớn (pH khoảng 10 – 13) nên đòi hỏi phải trung hòa về pH < 9 (tốt
nhất là khoảng 8.5 – 8.9) trước khi được thải ra môi trường. Phần dung dịch lỏng
của bùn đỏ vẫn còn chứa một lượng tương đối cao aluminium và một số anion của
kim loại chuyển tiếp khác. Một số trong số chúng có thể gây hại cho môi trường, do
đó chúng phải được loại bỏ trước khi thải vào môi trường.

Sơ đồ nguyên lý dây chuyền công nghệ kiềm Bayer được giới thiệu trong
hình dưới đây:


vi

Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ sản xuất alumin theo phương pháp kiềm Bayer[8].
Sự khác nhau về tính chất lý, hóa và khoáng vật của bùn đỏ là do nguồn
quặng bauxit và quá trình hòa tách được sử dụng. Nhìn chung, thành phần của bùn
đỏ còn chủ yếu là các sắt oxit (hematite, goethite), boehmite, một số aluminium hydroxit,
canxi oxit, titan oxit (anatase và rutile), thạch anh, sodalite. Những thành phần này giúp
cho bùn đỏ có độ bền hóa học và giúp tạo nên bùn đỏ có độ hoạt động bề mặt cao
1.2 TỔNG QUAN VỀ BÙN ĐỎ.
1.2.1. Khái niệm.
Bùn đỏ là sản phẩm thải rắn của quá trình tuyển rửa quặng bauxit để tách
alumin, tiền chất quan trọng cho công nghiệp sản xuất nhôm. Bùn đỏ là hỗn hợp của
xút dư có lẫn tạp chất là các oxit kim loại và muối vô cơ rắn. Loại bùn này có màu
đỏ do sự có mặt của các ion sắt bị oxi hóa với thành phần khối lượng có thể lên đến
60%. Bình quân mất khoảng 4 tấn bauxite để sản xuất 1 tấn aluminium, và khoảng 2
tấn alumina để sản xuất 1 tấn aluminium và thải ra 3 tấn bùn đỏ [21].


vi

Hình 1.3 Sơ đồ hiệu suất của quá trình sản xuất nhôm
1.2.2. Thành phần của bùn đỏ.
1.2.2.1 Oxit sắt
Độ tan của Fe(III) oxit thì thấp, trong khi Fe(II) oxit lại ít tan. Trong khoảng
pH 4-10, tổng lượng Fe trong dung dịch là khoảng nhỏ hơn 10 -6M. Các oxit sắt hòa
tan chậm trên một khoảng pH rộng. Giản đồ độ tan của hematite và goethite, hình

1.1 cho thấy oxit sắt có độ tan nhỏ nhất ở khoảng pH 7- 8, tức là quanh điểm đẳng
điện (PZC). Do các oxit sắt có tính lưỡng tính, nên chúng có thể tan trong môi
trường axit để tạo thành cation hydroxo và trong môi trường bazơ để tạo thành
anion hydroxo.

Hình 1.4 Độ tan của hematite và goethite theo pH
Sự hòa tan của các oxit sắt được thể hiện trong các phương trình (1.4), (1.5)
cho goethite và phương trình (1.6) cho hematite. Độ tan của hematite được cho là
tăng khi nồng độ ion hidroxit tăng, và tăng trong các dung dịch kiềm theo thứ tự
NaOH > KOH > LiOH.
FeOOH + H2O
Fe3+ + 3OH(1.4)
FeOOH + 3H+
Fe3+ + 2H2O
(1.5)
0.5 αFe2O3+ 2.5H2O
Fe(OH)4-+ H+ (1.6)
Các nhóm chức hidroxyl bề mặt là những tâm hoạt động ở bề mặt chất rắn
trong môi trường nước. Chúng giữ nguyên một cặp điện tử cũng như là một nguyên


vi

tử hidrogen liên kết mà có thể phản ứng được với cả axit lẫn bazơ, do đó làm cho
các oxit sắt có tính lưỡng tính. Xem phương trình (1.7), (1.8).
FeOH2+
FeOH + H+
(1.7)
+
FeOH

FeO + H (1.8) Trong đó :
chỉ ra bề mặt oxit sắt
Về mặt tinh thể học, nhóm hydroxyl bề mặt có thể kết hợp với nhau từ 1, 2
hay 3 nguyên tử Fe, xem phương trình 1.2. Mật độ của những nhóm này phụ thuộc
cả vào cấu trúc tinh thể và sự khác nhau hình thái tinh thể. Các nghiên cứu về sự
hấp phụ cho thấy rằng các nhóm hydroxyl đôi kết trên bề mặt goethite và hematite
đều trơ với mọi pH, sự hấp phụ các ion chủ yếu liên quan đến các nhóm đơn kết.
Mật độ nhóm chức bề mặt trên các oxit sắt khác nhau được xác định bằng nhiều kỹ
thuật, như là: chuẩn độ axit/bazơ, đo đẳng điện hấp phụ BET với hơi nước, trao đổi
D2O, Ti và bằng phản ứng hấp phụ các cấu tử florua, photphat hay oxalat.

Hình 1.5 Các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt
Quá trình hấp phụ của oxit sắt trên bùn đỏ chủ yếu liên quan đến sự tương
tác giữa chất bị hấp phụ và các nhóm hydroxyl bề mặt trên các oxit sắt. Nguyên tử
oxy của nhóm hydroxyl bề mặt có thể tương tác với các proton, trong khi các iron
kim loại bên dưới đóng vai trò như một axit Lewis và trao đổi nhóm OH - cho ligand
khác để hình thành phức bề mặt. Sự hấp phụ các anion đơn giản, các anion oxi, các
ion hữu cơ trên các oxit sắt đã được nghiên cứu rộng rãi. Sự hấp phụ các anion trên
các oxit sắt có thể xảy ra trường hợp đặc trưng cũng như không đặc trưng . Sự hấp
phụ đặc trưng liên quan đến sự thay thế của các nhóm hydroxyl bề mặt bằng ligand
chất hấp phụ. Đó là hấp phụ hóa học, hấp phụ trao đổi ion. Các ion chất hấp phụ đặc
trưng làm thay đổi điện tích bề mặt trên oxide và do đó tạo nên sự thay đổi PZC. Và
chúng thường gắn chặt và không dễ bị thay thế. Các anion hấp phụ đặc trưng trên
các oxit sắt là phosphate, silicate, selenate, arsenate, chlorite, fluorite, citrate,
oxalate. Sự hấp phụ anion ở bất kỳ pH nào sẽ tăng khi tăng khi tăng nồng độ chất bị
hấp phụ. Sự hấp phụ đạt cực đại ở pH thấp và giảm khi tăng pH ngoại trừ silicate.
Sự hấp phụ cation trên oxit sắt cũng diễn ra đặc trưng lẫn không đặc trưng và
thường nhanh chóng ở thời điểm đầu, nhưng sự hấp phụ kim loại vết có thể tiếp tục
tăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng. Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethite



vi

tăng nhiều ngày với nhiều lần để đạt cân bằng. Sự hấp phụ Ni, Zn, Cd trên goethite
tăng khi thời gian phản ứng trên tăng từ 2 giờ - 42 ngày. Sự hấp phụ trên goethite
thường xảy ra ở pH trong khoảng 3 – 8,5.
1.2.2.2 Khoáng silica.
Phần tạp chất chính trong Bauxit là những hợp chất của silic, sắt và titan.
Silica hiện diện trong kaolinite (Al 2O3.2SiO2.2H2O) và halloysite (Al2O3.2SiO3.3H2O). Silica, trong thạch anh, không dễ bị hòa tan trong chế độ hòa tách nhiệt độ
thấp của quy trình Bayer, tuy nhiên nó đã kết hợp như là khoáng sét tan trong soda
kiềm. Thạch anh có thể bị dính trong chế độ hòa tách nhiệt độ cao, tuy nhiên, sau
đó, nó phản ứng với soda và alumina trong dung dịch và kết tủa một cách cục bộ
như sodium aluminosilicate hay sodalite. Sodalite trong quy trình Bayer có công
thức tổng quát là (3(Na2O.Al2O3.2SiO2.nH2O).Na2X), trong đó n trong khoảng từ 0 – 2
và X là các anion CO32-, SO42-, 2OH-, 2Cl-, hay hỗn hợp của tất cả phụ thuộc và độ tinh
khiết trong dung dịch hòa tách.
Bảng 1.6 Thành phần của bùn đỏ sinh ra từ các nhà máy sản xuất nhôm ở các
nước trên thế giới [20]

Australia
USA

India

China
Hungary
Jamaica
Surinam
Germany


ALCOA
Mobile
Arkansas
Sherwon
Al.Corp.
MALCO
HINDALCO
BALCO
NALCO

Baudart

Fe2O3
40,5
30,4
55,6
50,54
20,26
45,17
35,46
33,8
52,39
6,85
38,45
50,9
24,81
38,75

1.2.2.3 Hóa học bề mặt của bùn đỏ.


Thành phần chính (% khối lượng)
Al2O3
TiO2
SiO2
Na2O
27,7
3,5
19,9
1,0-2,0
16,2
10,11
11,14
2,0
12,15
4,5
4,5
1,5-5,0
11,13
2,56
9,0
19,6
28,0
6,74
8,09
27,0
5,12
5,7
3,64
23,0
17,2

5,0
4,85
15,58
22,5
6,84
5,2
14,73
3,3
8,44
4,0
7,29
2,45
13,89
2,73
15,2
4,6
10,15
8,12
14,2
6,87
3,4
3,18
19,0
12,15
11,9
9,29
20,0
5,5
13,0
8,16



vi

Hóa học bề mặt của các hạt bùn đỏ vô cùng phức tạp do sự khác nhau của
vữa bùn. Sự khó khăn cũng tăng khi xác định thành phần hóa học của bề mặt bùn đỏ
do lớp bề mặt mỏng (khoảng 5nm - 1µm). Tuy nhiên, do những khoáng và oxide
chiếm thành phần chính trong bùn đỏ đã được biết đến là có tính axit/bazơ trong
dung dịch nước, nên bùn đỏ cũng có thể mang tính chất tương tự. Tính chất
axit/bazơ của bùn đỏ được cho là do các nhóm hydroxyl bề mặt quyết định. Diện
tích bề mặt đặc trưng và khả năng hấp phụ proton của bùn đỏ đã xử lý axit là 20,7
m2/g và 2,5 x 10-2 mol/g. Santona và đồng sự đã tím thấy diện tích bề mặt của bùn
đỏ khác nhau khi không xử lý và có xử lý axit, 18,9 và 25,2 m 2g-1. Việc tăng diện tích
bề mặt sau khi xử lý axit cho thấy bùn đỏ đã bị tan một phần và có thể là cancrinte
(một dạng sodium aluminosilicate) khi mà khối lượng giảm 9% sau khi trung hòa.
Chevedoz và đồng sự đã nghiên cứu tính chất bề mặt của bùn đỏ bằng cách
chuẩn độ điện thế, và thấy rằng có 3 vùng tồn tại, xem hình 1.6, do cơ chế tồn tại
khác biệt nhau. Hạt bùn đỏ có thể lấy H + mà không làm thay đổi pH trong vùng I do
sự hiện diện của ion hydroxit tự do phản ứng với proton, sau đó những nhóm
hydroxyl bề mặt sẽ bị ion hóa. Tuy nhiên, một lượng nhỏ nhóm hydroxyl bề mặt
được tìm thấy có dư một proton trong vùng này. Điểm uồn giữa vùng I và vùng II
đại diện cho hạt bùn đỏ trong dung dịch nước cơ bản đang mang nhóm hydroxyl bề
mặt bị ion hóa (S-O-) lấy proton. Khi pH trung tính, vùng II, tất cả ion hidroxit tự do
đã phản ứng với proton được thêm vào vữa bùn và sau đó proton đó tiếp tục bị phản
ứng bởi các nhóm hydroxyl bề mặt và kết quả là làm pH không đổi. Khi mà tất cả
nhóm hydroxyl bề mặt bị trung hòa, điểm cuối của vùng II, sự tích tụ proton trong
dung dịch đã gây ra một bước nhảy của pH, vùng III.

Hình 1.6 Đường cong chuẩn độ của vữa bùn đỏ và dung dịch kiềm



vi

Lượng nhóm hydroxyl bề mặt tỷ lệ với thành phần silica hoạt tính trong
nguồn Bauxit. Sodalite là một hợp chất kiểu zeolit với diện tích bề mặt cao, có
nhiều tâm nguyên tử oxygen có khả năng phản ứng với proton. Chevedov [11] đã
ước lượng số nhóm hydroxyl bề mặt trên bùn đỏ và đã đề nghị rằng có một lượng
lớn sodalite trên bề mặt bùn đỏ.
Điện tích bề mặt của bùn đỏ có thể được xác định bằng cách đo pH. Điểm
đẳng điện (PZC) có thể được dùng để xác định tính chất điện bề mặt của vật liệu,
nghĩa là tại pH đó thì tổng điện tích bề mặt bằng không. PZC giúp đánh giá tính axit
của bề mặt oxide. Hầu hết PZC của các oxide của nhôm và sắt khoảng 7-8, với
Fe2O3 và Al2O3 có PZC là 8,5 và 9,2, PZC của hematite là 8,5-8,8, xác định bằng
phương pháp chuẩn độ điện thế, trong khi của goethite là khoảng 8,9-9,5. Một vài
nghiên cứu đã công bố PZC vủa bùn đỏ là khoảng 6,3, do sự hiện diện của những
hợp chất này làm giảm PZC. Sự hiện diện của nhiều oxide khác nhau trong bùn đỏ,
cho thấy rằng nó không chỉ có những phức bề mặt trung tính và các tâm SOH ở
điểm PZC, mà còn có cả phức bề mặt dương (như FeOH 2+, AlOH2+) và phức bề mặt
âm (như TiO-, SiO-). Sự giảm PZC thì đặc trưng cho thong tin về những vị trí tích
điện khác nhau trên bề mặt, và việc giải phóng các ion hidroxit tự do vào dung dịch
làm tăng điện tích dương trên bề mặt.
1.2.3. Phương pháp thải.
Các nhà máy alumin thường lưu giữ bùn đỏ ở những chỗ được gọi là bãi thải
bùn đỏ. Tuy nhiên, phương pháp lưu giữ của các nhà máy thường rất khác nhau. Đã
từng có hai phương pháp thải bùn đỏ: Thải trên đất liền và thải xuống nước[15].
1.2.3.1 Thải xuống nước.
Thải xuống nước (ra biển, sông suối hoặc các đầm phá ven biển) đã quá lỗi
thời. Hiện nay trên thế giới đã không sử dụng do nó phá hủy hoàn toàn môi trường
sống của các sinh vật biển.
1.2.3.2 Thải trên mặt đất.

Thải trên mặt đất (đất bằng hoặc các thung lũng có bờ bao). Phương pháp
này gây ít ô nhiễm hơn nên dươc ứng dụng nhiều.
Thải trên mặt đất lại có 2 cách:
a. Thải khô.
Là bơm bùn với hàm lượng rắn thấp hơn ra bải thải, đỡ tốn kém, thích hợp
với các vùng có thung lũng cả mỏ đã khac thác, những nơi mưa nhiều. Điều này khá


vi

phù hợp với khu vực Tây Nguyên. Vì ở Tây Nguyên nước ta có lượng mưa gấp gần
4 lần lượng bốc hơi: lượng mưa 2400 mm, lượng bốc hơi 650 mm[15].
b. Thải ướt.
Là bùn đỏ với hàm lượng rắn cao, tiết kiệm diện tích, nhưng tốn kém, phức
tạp hơn, thích hợp với bải phẳng và những nơi ít mưa, bốc hơi nhiều. Điều này
không phù hợp với điều kiện các khu vực có lượng mưa lớn, như các tỉnh ở Tây
Nguyên của Việt Nam[15].
 Ưu, nhược điểm của phương pháp thải khô
 Ưu điểm
− Bùn đỏ khô đã được rửa và lọc tốt không làm ô nhiễm môi trường. Đồng thời
không cần thiết có lớp chống thấm đặc biệt.
− Độ ẩm của bùn đỏ tại bãi thải có thể giảm xuống dưới 30% do được phơi
trong không khí.
− Nước mưa không thâm nhập vào bùn đỏ, một phần nước mưa được bay hơi,
phần khác sẽ chảy đi không gây ra hậu quả do hàm lượng chất rắn của bùn đỏ cao.
Hào bao quanh bãi thải cần được xây dựng để dẫn nước mưa.
− Sau khi thải đầy bãi thải từ 2-3 tuần, người ta đã có thể đi lại trên bề mặt và
sau 4-5 tháng xe có thể chạy trên bề mặt. Đồng thời bùn đỏ rắn sau một thời gian
nhất định có thể được dùng vào việc hoàn thổ và như làm vật liệu xây dựng đập của
bãi thải hoặc các lĩnh vực xây dựng đê đập khác. Bãi thải đã hết bùn có thể lại được

tiếp tục chất bùn đỏ mới.
− Cùng một diện tích bãi thải, phương pháp này cho phép chất nhiều hơn từ 45 lần so với phương pháp thải bùn đỏ dạng huyền phù không lọc.
 Nhược điểm
− Chi phí theo phương pháp này có thể cao hơn 30% so với phương pháp thải
bùn không lọc do nhu cầu năng lượng cao hơn cho khâu lọc, bơm và hóa chất làm
dẻo và xử lý ổn định bùn đỏ.
− Trong trường hợp bùn đỏ lọc quá chậm thì phương pháp này có thể không
kinh tế vì khi hoà tách ở nhiệt độ 145 oC trong quy mô phòng thí nghiệm, bùn đỏ rất
khó lọc. Nếu muốn áp dụng phương pháp thải khô thì phải xem xét các tiêu chí nêu
trên và cần phải thực nghiệm khâu lọc. Tuy nhiên, do sự phát triển hiện nay giá đất
sẽ ngày càng cao nên phương án này có thể là một phương án kinh tế cần được xem
xét kỹ để có thể áp dụng.
 Thải khô bùn đỏ nhiều lớp [3].


vi

Phương pháp này được phát triển đầu tiên ở nhà máy alumin Burntisland,
Scotland năm 1941. Giulini GmbH ở Đức cũng là công ty đi đầu áp dụng phương
pháp này. Bùn đỏ khô cứng nhanh, đây được xem là chi phí hiệu quả và không gây
ra ảnh hưởng đến môi trường. Phương pháp này được xem là phương pháp hiện đại
nhất hiện nay.
Các nhà máy luyện alumin của Alcoa tiếp nhận phương pháp này từ 1985.
Bùn đỏ đậm đặc trong dòng dung dịch đáy từ thiết bị rửa hoặc từ thiết bị cô đặc
hoặc thiết bị lọc ép chân không (để khử nước ra khỏi bùn đỏ) được bơm tới khu vực
thải và được trải thành những lớp trên diện tích bãi thải để khử nước bằng tháo khô
và bay hơi dưới ánh nắng mặt trời, phương pháp này làm cho bùn đỏ khô cứng tới
72% so với 52% của phương pháp thải bùn đỏ ra ao để khô.
Tại các địa điểm áp dụng công nghệ thải khô nhiều lớp, người ta áp dụng 2
lớp chống thấm. Ở đáy một lớp đá sét nén chặt dày 600 mm, lớp này có thể thay

bằng một lớp sét tổng hợp địa kỹ thuật. Lớp chống thấm trên là tấm màng plastic,
làm bằng polyethyene có tỷ trọng cao (HPDE), có chiều dày khoảng 1,5-1,75mm,
chất này có độ bền rất tốt trong môi trường soda nồng độ cao và trong môi trường
pH. Tất cả các biện pháp này đảm bảo tốc độ thấm nước < 10 -7 – 10-12 cm/s. Thông
số này đáp ứng yêu cầu về chống rò rỉ từ việc chôn cất chất thải nguy hại của châu
Âu và Hoa Kỳ.
Người ta còn thiết lập một mạng ống trên nền chống thấm ở bãi thải, trên
thành ống có nhiều lỗ; rồi phủ lên ống một lớp cát dày 0,8-1m. Nước bùn đỏ thấm
xuống tạo thành lớp nước ngập trên nền chống thấm, rồi ngấm vào các ống qua các
lỗ. Nước trong ống được thu gom và bơm lên.
Bùn đỏ dạng vụn (không ngấm nước) hoặc bùn đỏ đậm đặc của dòng đáy do
công nghệ thải khô nhiều lớp sản xuất ra rất khó thấm nước ngay cả lúc trời mưa.
Trong những năm 70, 70-80% bùn đỏ được lưu giữ bằng phương pháp ướt (tại
các ao hồ), số còn lại lưu giữ trong biển ở 10 nhà máy luyện alumin lớn ở Hoa Kỳ,
Australia và châu Âu. Cho tới nay, bùn đỏ được thải ở dạng lỏng chiếm 66%, thải
bằng phương pháp khô nhiều lớp chiếm gần 1/3.