Xỉ hạt lò cao Formosa Hà Tĩnh có thể thay thế cát tự nhiên trong xây dựng

Dự án khu liên hợp gang thép do Công ty TNHH Gang thép Hưng Nghiệp Formosa Hà Tĩnh (Formosa Hà Tĩnh) đầu tư có lượng thải xỉ lò cao khoảng 2 triệu tấn/năm. Đây là nguồn vật liệu rất lớn, nếu được nghiên cứu, định hướng sử dụng hợp lý sẽ đáp ứng đáng kể nhu cầu vật liệu xây dựng của địa phương và vùng lân cận.

Nhóm nghiên cứu thực hiện thu thập mẫu xỉ hạt lò cao tại Formosa Hà Tĩnh.

Từ thực tế này, tháng 3/2019, các nhà khoa học Trường Đại học Khoa học Huế (Đại học Huế) đã triển khai đề tài nghiên cứu sự biến đổi tính chất cơ lý hóa theo thời gian và môi trường thủy hóa xỉ hạt lò cao tại Hà Tĩnh nhằm định hướng sử dụng hợp lý. Đề tài này chỉ nghiên cứu đối với sản phẩm GBFS FHS.

Để thực hiện, các nhà khoa học xác định điểm khác biệt lớn nhất và cần được kiểm chứng giữa cát và xỉ là: cát tự nhiên với thành phần khoáng vật chủ yếu là thạch anh (SiO2) đã được chọn lọc và mài tròn, bền với điều kiện ngoại sinh. Trong khi đó, xỉ hạt lò cao được làm nguội nhanh từ xỉ lỏng nên thành phần khoáng trên bề mặt không bền và dễ bị thủy hóa khi tiếp xúc với môi trường ẩm tự nhiên.

Ths. Nguyễn Lê Phú Hải (Trường Đại học Khoa học Huế) - Thư ký đề tài chia sẻ: nhóm nghiên cứu đã lấy mẫu GBFS FHS và thực hiện thí nghiệm bằng phương pháp thuỷ hoá (thuỷ hoá là quá trình tiếp xúc, tác dụng của vật liệu xây dựng với nước và môi trường). Thí nghiệm được dựa trên kinh nghiệm và phương pháp nghiên cứu tương tự trên sản phẩm GBFS của Nhật Bản do PGS.TS Trần Thanh Nhàn thực hiện cùng nhóm nghiên cứu của Đại học Yamaguchi (Nhật Bản). Cùng đó là sử dụng các điều kiện thủy hóa khác nhau nhằm đánh giá được tính chất của xỉ GBFS FHS khi sử dụng vào thực tế với các điều kiện và môi trường tự nhiên khác nhau.

Sau hơn 2 năm với hàng trăm thí nghiệm được tiến hành đã cho thấy, khi chưa thủy hóa, tính chất cơ lý của GBFS FHS gần giống với GBFS của các nước khác. Bề mặt GBFS FHS góc cạnh với nhiều lỗ rỗng giúp tăng sức kháng cắt lớn hơn cát tự nhiên trong khi độ xốp lớn hơn (nhẹ hơn). Đây là những tính chất thuận lợi khi sử dụng xỉ làm vật liệu thay thế cát tự nhiên trong xây dựng đắp nền (có yêu cầu vật liệu nhẹ, chịu tải trọng và thoát nước); cải tạo nền đất yếu; làm đường; xây dựng công trình biển...

Đặc biệt, về đặc tính thủy hóa, GBFS FHS có độ bền nén tăng dần theo thời gian trong môi trường ẩm tự nhiên mà không cần phụ gia. Trong môi trường nước máy, nước biển, môi trường kiềm cao độ bền cũng tăng theo thời gian. Ngược lại, độ thấm nước của xỉ lại giảm dần theo thời gian. Thí nghiệm so sánh với sản phẩm cát nghiền cũng cho thấy, GBFS FHS có thành phần cỡ hạt và tính chất vật lý ưu việt hơn khi sử dụng làm vật liệu xây dựng.

PGS. TS Trần Thanh Nhàn (Trường Đại học Khoa học Huế) - Chủ nhiệm đề tài cho biết: kết quả phân tích và đánh giá thành phần nguy hại vô cơ của GBFS FHS và đặc tính phát thải chất độc khi ngâm chiết trong các môi trường khác nhau (nước máy, nước biển, nước vôi trong) đều rất khả quan. Cụ thể, nồng độ các kim loại độc (Hg, Cd, Cr^VI, As, Pb, Ni, Cu, Zn) trong dung dịch ngâm chiết từ 0 đến 500 ngày đều thoả mãn yêu cầu của các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia hiện hành về chất lượng nước công nghiệp, nước mặt, nước ngầm và nước biển. Vì vậy, GBFS FHS đảm bảo an toàn với môi trường khi sử dụng làm vật liệu xây dựng.

Trên cơ sở kết quả của đề tài, nhóm nghiên cứu đề xuất tỉnh Hà Tĩnh và Formosa Hà Tĩnh thí điểm đưa GBFS FHS vào xây dựng, đặc biệt trong xây dựng công trình biển và lĩnh vực cải tạo nền đất yếu bằng phương pháp cọc cát đầm chặt. Ưu tiên những khu vực ít hoặc không có khả năng tác động bất lợi đến môi trường. Trên cơ sở thí điểm, tiến hành so sánh, đối chiếu với kết quả đề tài và tiến tới đề xuất Bộ Xây dựng cho phép hợp chuẩn sản phẩm GBFS FHS (trường hợp thí điểm cho kết quả tốt).

Đối với Sở KH&CN Hà Tĩnh, cần tiếp tục đầu tư thực hiện các nghiên cứu liên quan để sớm sử dụng GBFS FHS vào thực tế, giúp giảm nhẹ áp lực khai thác vật liệu xây dựng tự nhiên (sạn, sỏi, cát tự nhiên) và định hướng sử dụng làm vật liệu xây dựng thay thế như các nước trên thế giới đã sử dụng. Đồng thời, triển khai nghiên cứu trên sản phẩm xỉ thép để có hướng đi đúng trong tương lai.

Kết quả đề tài có tác động lớn trong việc tái sử dụng chất thải xỉ lò cao từ sản xuất thép của Formosa Hà Tĩnh. Đề tài là cơ sở giúp các nhà quản lý hoạch định chính sách, các cơ quan tham khảo và đưa ra định hướng sử dụng GBFS.

Vào tháng 3/2022, Hội đồng Khoa học Công nghệ cấp tỉnh đã tổ chức nghiệm thu và xếp loại xuất sắc đối với đề tài nghiên cứu sự biến đổi tính chất cơ lý hóa theo thời gian và môi trường thủy hóa xỉ hạt lò cao tại Hà Tĩnh.

Ông Đỗ Khoa Văn - Giám đốc Sở KH&CN Hà Tĩnh