Rửa sạch muối trong cát biển

Cát xây dựng đang ngày càng cạn kiệt đòi hỏi giới khoa học phải nghiên cứu tìm ra loại cát thay thế phù hợp. Thực trạng khan hiếm cát xây dựng khiến các công trình bị dang dở, đình trệ. Bên cạnh đó, chất lượng cát sử dụng còn lẫn nhiều tạp chất dẫn đến công trình không đảm bảo chất lượng.

Cát sa mạc, cát biển tuy nhiều song lại hiếm khi được ứng dụng bởi đặc tính của chúng không phù hợp làm vật liệu xây dựng. Chẳng hạn, nếu dùng cát biển để trộn bê tông cốt thép, tỉ lệ ion clorua cao sẽ làm tăng nguy cơ ăn mòn thép.

Cát biển chứa muối nên chúng có thể hút thêm nước vào cấu trúc lỗ rỗng của bê tông, ảnh hưởng đến độ bền. Chỉ có một cách để tận dụng cát biển là rửa sạch muối trước khi dùng.

Kĩ sư Võ Tấn Dũng, Chủ tịch HĐQT Công ty Cát Đá Việt Sàng Rửa Sạch (Ninh Kiều, TP Cần Thơ) đã tìm ra lời giải cho bài toán bằng hệ thống sàng rửa và phân loại cát nhiễm mặn có khả năng tách các tạp chất lẫn trong hỗn hợp cát; tạo ra cát sạch thành phẩm đáp ứng yêu cầu với năng suất cao và giảm đáng kể giá thành. Hệ thống vừa được Cục Sở hữu Trí tuệ (Bộ KH&CN) cấp bằng sáng chế hữu ích.

Kĩ sư Võ Tấn Dũng chia sẻ, cát biển nhiễm mặn khai thác từ mỏ về (phương tiện sà lan hoặc khu vực tập kết) sử dụng máy bơm hút qua đường ống thép hoặc nhựa chịu áp lực cao truyền tới cụm thiết bị. Điểm sáng tạo của công nghệ là bóc tách muối ion clo- bám trong hạt cát.×

Qua thiết bị sàng lọc rửa sẽ loại bỏ bụi, bùn, sét, tạp chất hữu cơ và những thành phần không phù hợp chứa trong cát. Cát nhiễm mặn và cát biển sau khi xử lý đạt mức cho phép sử dụng đối với bê tông dùng trong các kết cấu bê tông cốt thép ứng lực và bê tông thông thường.

Dây chuyền công nghệ chế biến cát biển thành cát xây dựng có 7 công đoạn, hệ thống thiết bị xử lý cho ra sản phẩm là loại cát sạch vô cơ. Cát thành phẩm có tỉ lệ bụi, bùn bèn, sét còn lại không quá 0,8% (nếu cát lấy từ lòng sông, suối, đồi núi, biển thì tỉ lệ bụi, bùn, sét, hữu cơ là không ổn định, thường lớn hơn 6%).
 

Cát nhiễm mặn, cát biển sau khi xử lý cho ra cát sạch với muối ion clo- < 0,05%. Cát sạch thành phẩm được xử lý bởi thiết bị có nhiều đặc điểm vượt trội như phân cỡ modul cát để có sản phẩm cát to (phục vụ cho bê tông) hoặc cát mịn (cát sạch xây dựng, cát mịn sạch và cát mịn san lấp).

Bê tông và vữa xây thô sử dụng cát sạch đã qua sàng rửa không hút ẩm, không thấm, công trình không bị rong rêu, mốc, rạn nứt.

Tăng tuổi thọ công trình lên cả trăm năm

Theo kĩ sư Dũng, toàn bộ giải pháp được thực hiện theo nguyên tắc cơ lý bởi tốc độ dòng chảy của cát và nước ngọt để xử lý, không sử dụng hóa chất nên bảo đảm an toàn về mặt môi trường.

Ngoài ra, khi xây một công trình, tất cả các vật liệu xây dựng đều phải sản xuất từ tài nguyên thiên nhiên. Công trình sử dụng cát sạch không qua rửa thì tuổi thọ vài chục năm, trong khi sử dụng cát sạch đạt tiêu chuẩn xây dựng có thể tồn tại 100 năm.

Thiết bị sàng tuyển rửa cát sạch mỗi giờ xử lý từ 150 - 300m3 và có thể đáp ứng công suất theo yêu cầu. Theo đánh giá của Viện Chuyên ngành bê tông thuộc Viện Khoa học công nghệ xây dựng - Bộ Xây dựng thông qua “Báo cáo kết quả lấy mẫu và thí nghiệm cát nhiễm mặn”, cũng như các kết quả thí nghiệm của Phân viện Vật liệu xây dựng miền Nam và Trung tâm Kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng Cần Thơ, cát sạch có hàm lượng muối ion clo- thấp hơn rất nhiều lần tiêu chuẩn cho phép.

Ngoài việc tiết kiệm chi phí và nâng cao chất lượng cát xây dựng, hệ thống này còn đặc biệt ý nghĩa với những nơi thiếu cát xây dựng như các vùng hải đảo.

Kết quả thử nghiệm mẫu cát nhiễm mặn Phú Quốc sau khi lọc rửa bằng công nghệ này cho thấy hàm lượng bùn sét trong cát giảm từ 1,5% xuống còn 0,2%, đạt yêu cầu kỹ thuật sử dụng cho các loại bê tông và vữa (TCVN 7570:2006), hàm lượng ion clorua giảm xuống đến mức đạt yêu cầu.

Với nguồn nguyên liệu cát biển đầu vào có hàm lượng muối ion clo- bằng 0,38% cao gấp 7,5 lần tiêu chuẩn cho phép và qua thiết bị xử lý sàng tuyển rửa cho ra cát sạch xây dựng với hàm lượng muối ion clo- bằng 0,009% thấp hơn tiêu chuẩn cho phép < 0,01%.

Trong khi đó, nguồn cát nước ngọt được vận chuyển ra Phú Quốc có hàm lượng muối ion clo- bằng 0,004% và được xem là hàm lượng ngang bằng với cát biển, nhiễm mặn sau khi xử lý.

Đến nay, kĩ sư Dũng đã hoàn tất việc lắp đặt và vận hành thiết bị xử lý nguồn cát biển Vùng 5 Hải quân và triển khai 6 thiết bị ứng dụng sản xuất cát sạch theo quy mô công nghiệp tại Cần Thơ, TPHCM, Tiền Giang, Long An, Thanh Hóa, Phú Quốc, Kiên Giang.