Kỳ 4: Công nghệ điện phân nhôm và các vấn đề môi trường đặt ra tại Việt Nam

Việc phát triển các nhà máy luyện nhôm tạo ra các nguồn ô nhiễm đối với môi trường xung quanh cho dù việc đầu tư được kiểm soát bằng các biện pháp chính sách, kỹ thuật công nghệ.

Nhôm ( Al ) là nguyên tố hóa học thông dụng của Trái đất, chiếm trên 7 % khối lượng vỏ Trái đất, nhưng thường sống sót dưới dạng hợp chất với Si và O. Tuy nhiên, thực tiễn lúc bấy giờ nhôm là sắt kẽm kim loại có khối lượng và giá trị ứng dụng lớn nhất sau sắt kẽm kim loại Fe trong đời sống loài người. Nhôm sắt kẽm kim loại được ứng dụng làm chất phản chiếu trong gương, thiết bị vệ tinh và làm nguyên vật liệu rắn cho tên lửa ; kim loại tổng hợp nhôm được sử dụng trong sản xuất thiết bị, máy móc, máy bay, tên lửa, vật tư thiết kế xây dựng, dây dẫn điện .Trước khi ý tưởng ra công nghệ sản xuất Al bằng chiêu thức điện phân Hall – Heroult ôxít Al dưới dạng alumin vào năm 1886 ; sắt kẽm kim loại nhôm còn đắt hơn vàng. Trong giải pháp điện phân Hall – Heroult, quy trình điện phân được thực thi trong ô xít Al ( alumin ) nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn thông thường ( 950OC-980 OC ) nhờ chất trợ dung là khoáng chất Kriolite ( Na3AlF6 ). Việc chuyển mẫu sản phẩm đầu ra từ alumin thành sắt kẽm kim loại nhôm có ứng dụng thoáng rộng trong đời sống kinh tế tài chính xã hội không chỉ có ý nghĩa kinh tế tài chính, mà còn mang ý nghĩa chính trị và xã hội. Ðây là quy trình chế biến sâu của ngành sản xuất nhôm ở toàn bộ những vương quốc trên quốc tế. Với giá mua và bán alumin bằng 12,5 – 13 % giá mua và bán nhôm sắt kẽm kim loại, việc đầu tư sản xuất nhôm bằng công nghệ điện phân đã được nhà nước Nước Ta chăm sóc kèm theo cả chính sách chủ trương tạo điều kiện kèm theo cho việc sinh ra xí nghiệp sản xuất điện phân nhôm tiên phong tại Nước Ta – Nhà máy nhôm Trần Hồng Quân tại Nhân Cơ, Gia Nghĩa, tỉnh Ðắk Nông .

Dự án Tổ hợp Bauxite – Nhôm Lâm Đồng.

Công nghệ điện phân nhôm được áp dụng tại Nhà máy nhôm Trần Hồng Quân với công suất hàng năm lên đến 450.000 tấn kim loại khi hoàn thành đầu tư; có thể tạo ra hàng hóa quy mô và giá trị lớn, đáp ứng phần lớn nhu cầu Al trong nước; nhưng cũng đặt ta nhiều vấn đề môi trường và kinh tế cần quan tâm. Việc xây dựng định hướng phát triển bền vững ngành công nghiệp alumin – nhôm ở Việt Nam không thể tách rời khỏi việc phân tích và đánh giá khía cạnh kinh tế và môi trường của hoạt động sản xuất nhôm kim loại bằng công nghệ điện phân nhôm sẽ được áp dụng tại nhà máy Trần Hồng Quân và các nhà máy khác trong tương lai. Giá mua bán kim loại nhôm theo số liệu của Công ty InforMine.Com trong 5 năm gần đây được trình bày trong hình bên dưới.

Giá bán kim loại nhôm theo số liệu của công ty InfoMine.com trong 5 năm từ tháng 1/2014 đến tháng 4 /2019.

Theo biểu đồ, giá bán sắt kẽm kim loại nhôm trên thị trường xê dịch, thấp nhất vào năm năm trước vào khoảng chừng 1.500 USD / 1 tấn, cao nhất vào năm 2018 là 2.400 USD / tấn. Sự xê dịch của giá bán nhôm sắt kẽm kim loại cũng tuyến tính với sự giao động của giá alumin trên thị trường quốc tế. Do đó, quy hoạch tăng trưởng ngành khai thác và chế biến bauxite phụ thuộc vào rất nhiều vào giá thị trường alumin và nhôm sắt kẽm kim loại quốc tế .

Công nghệ điện phân nhôm

Công nghệ điện phân nhôm lúc bấy giờ hầu hết thực thi theo quá trình Hall – Heroult với những nguyên vật liệu bắt đầu là alumin ( Al2O3 ) và chất trợ dung Kriolite ( Na3AlF6 ). Theo công nghệ này, nhiệt độ nóng chảy của hỗn hợp chỉ còn khoảng chừng 950 – 980 °C. Phương trình để điều chế nhôm là :2A l2O3 – 4A l + 3O2Cryôlit nguyên thủy được tìm thấy như một khoáng chất tự nhiên trong những mỏ nguồn gốc pecmatit, nhưng sau đó được sửa chữa thay thế bằng cryôlit tổng hợp .Các điện cực trong điện phân ôxít nhôm làm từ carbon ( C ). Khi quặng bị nóng chảy, những ion Al3 + và ion O2 – của nó hoạt động tự do .Phản ứng tại cực âm ( catot ) mang điện âm là :Al3 + + 3 e – → AlỞ đây những ion nhôm bị đổi khác ( nhận thêm điện tử ). Nhôm sắt kẽm kim loại sau đó chìm xuống và được đưa ra khỏi lò điện phân .Tại cực dương ( anot ), oxy dạng khí được tạo thành :2O2 – → O2 + 4 e -Cực dương carbon bị oxy hóa bởi oxy, do đó cực dương bị hao mòn dần và phải được sửa chữa thay thế liên tục vì bị tiêu tốn do phản ứng :C + O2 → CO2trái lại với anot, những catot gần như không bị tiêu tốn trong quy trình điện phân do không có ôxy ở gần nó. Catot carbon được bảo vệ bởi nhôm lỏng trong lò. Các catot bị ăn mòn đa phần là do những phản ứng điện hóa. Sau 5-10 năm, nhờ vào vào dòng điện sử dụng trong quy trình điện phân, những lò điện phân cần phải thay thế sửa chữa hàng loạt do những catot đã bị ăn mòn trọn vẹn .Ðiện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Heroult tiêu tốn nhiều điện năng, nhưng những công nghệ điện phân nhôm khác có điểm yếu kém về mặt kinh tế tài chính và môi trường tự nhiên hơn công nghệ này. Tiêu chuẩn tiêu tốn nguồn năng lượng của điện phân nhôm bằng công nghệ Hall-Heroult phổ cập là khoảng chừng 14,5 – 15,5 kWh / kg nhôm thành phẩm. Các lò văn minh có mức tiêu thụ điện năng khoảng chừng 12,8 kWh / kg. Dòng điện để triển khai việc làm điện phân này so với những công nghệ cũ là 100.000 – 200.000 ampe. Các lò lúc bấy giờ thao tác với cường độ dòng điện khoảng chừng 350.000 ampe. Các lò thử nghiệm thao tác với dòng điện khoảng chừng 500.000 ampe .

Sơ đồ thiết bị điện phân nhôm theo phương pháp công nghệ Hall-Heroult.

Sơ đồ lò điện phân nhôm được trình diễn trong hình 2. Theo đó, hỗn hợp alumin và chất trợ dung Kriolite được gia nhiệt bằng lò gas đạt đến nhiệt độ 950OC-980 OC tạo thành dung thể lỏng được chuyển vào lò điện phân. Tại đây quy trình điện phân theo những phản ứng đã nêu trên sẽ tạo ra sắt kẽm kim loại nhôm ở đáy lò và chảy vào những khuôn mẫu sản phẩm, còn oxy sinh ra tại những cực catot sẽ thoát ra không khí .

Sơ đồ cân bằng vật chất trong quy trình điện phân nhôm từ nguyên liệu alumin. (Nguồn: European Aluminium Association).

Theo kết quả đánh giá vòng đời quy trình điện phân nhôm theo công nghệ Hall-Heroult của Hiệp hội nhôm Châu Âu, sơ đồ cân bằng vật chất trong quá trình điện phân nhôm từ nguyên liệu alumin được trình bày trong hình 3 và số liệu chi tiết thể hiện trong bảng dưới đây..

Số liệu đầu vật liệu đầu vào và đầu ra của quy trình sản xuất 1 tấn nhôm kim loại bằng phương pháp điện phân theo đánh giá vòng đời của Hiệp hội nhôm Châu Âu. (Nguồn: European Aluminium Association)

Như vậy, quy trình sản xuất nhôm sắt kẽm kim loại từ alumin tạo ra sự tốn kém rất lớn những ngân sách nguồn năng lượng điện, than coke, nước, fluorite ; đồng thời tạo ra lượng lớn chất ô nhiễm như CO2, SO2, bụi sắt kẽm kim loại, bụi F và hơi khí F cùng hợp chất F. Các ngân sách nguồn vào nguyên vật liệu, nguồn năng lượng và ngân sách đầu ra của mạng lưới hệ thống giải quyết và xử lý những chất ô nhiễm phát sinh cần được thống kê giám sát không thiếu trong luận chứng kinh tế tài chính kỹ thuật nhà máy sản xuất điện phân nhôm ; đặc biệt quan trọng là những ngân sách nguồn năng lượng điện ở Nước Ta trong ngữ cảnh Nhà nước xóa bỏ những trợ thuế tài nguyên môi trường tự nhiên hoạt động giải trí sản xuất tại những nhà máy sản xuất nhiệt điện và thủy điện. Thí dụ, nếu hiệu suất của Nhà máy luyện nhôm Trần Hồng Quân là 450.000 tấn / năm thì lượng điện tiêu thụ hàng năm 6.750.000.000.000 KWh. Với giá mua điện khuyễn mãi thêm theo quyết định hành động 822 / QÐ-TTg của nhà nước [ 8 ] là 5 USD-cents / KWh với mức giá bán điện trung bình lúc bấy giờ của EVN là 7,5 USD-cents / KWh thì mức trợ giá về điện cho Nhà máy luyện nhôm Trần Hồng Quân hàng năm 168.750.000 USD. Dự kiến khi giá điện tăng do xóa bỏ dần trợ thuế của Nhà nước cho những xí nghiệp sản xuất nhiệt điện và thủy điện thì mức trợ giá điện so với xí nghiệp sản xuất luyện nhôm sẽ tăng rất nhanh .

Ước lượng mức trợ giá của Nhà nước cho nhà máy luyện nhôm khi giảm dần trợ thuế cho các nhà máy nhiệt điện và thủy điện.

Như vậy, nếu giá bán điện của Nhà nước được hạch toán theo hướng bỏ dần những trợ thuế tài nguyên và thiên nhiên và môi trường trong sản xuất điện thì mức trợ cấp cho những nhà máy sản xuất luyện nhôm từ alumin trong trường hợp giữ nguyên giá bán điện theo quyết định hành động của nhà nước sẽ lớn dần theo ước đạt. Trong trường hợp tính rất đầy đủ những ngân sách giao thông vận tải, bảo vệ thiên nhiên và môi trường và những loại tài nguyên khác sử dụng trong công nghệ điện phân nhôm cùng với những trợ giá nguồn năng lượng ước đạt trên sẽ làm cho hiệu suất cao kinh tế tài chính của những nhà máy sản xuất luyện nhôm giảm, thậm chí còn hoàn toàn có thể rất thấp so với vốn góp vốn đầu tư. Ðiều này cần xem xét trong những quy hoạch tăng trưởng ngành công nghiệp nhôm Nước Ta trong tương lai .

Tác động môi trường của nhà máy điện phân nhôm

Các tác động ảnh hưởng thiên nhiên và môi trường trực tiếp : Việc tăng trưởng những nhà máy sản xuất luyện nhôm tạo ra những nguồn ô nhiễm so với môi trường tự nhiên xung quanh mặc dầu việc góp vốn đầu tư được trấn áp bằng những giải pháp chủ trương, kỹ thuật công nghệ. Dựa vào bảng trên hoàn toàn có thể dự báo 1 số ít ảnh hưởng tác động xấu đi trực tiếp của những nhà máy sản xuất tới môi trường tự nhiên tự nhiên và xã hội khu vực trong quy trình kiến thiết xây dựng và quản lý và vận hành như sau :Tác động tới thiên nhiên và môi trường không khí : Các chất ô nhiễm không khí gây tác động ảnh hưởng gồm bụi sắt kẽm kim loại, bụi F, SO2, NO2, CO2, hợp chất F, tiếng ồn, mùi .Tác động tới thiên nhiên và môi trường nước : Tiêu hao một lượng nước lớn, phát sinh nước thải chứa sắt kẽm kim loại nặng và hợp chất F .Tác động tới môi trường tự nhiên đất : Mất đất canh tác, ô nhiễm đất bởi sắt kẽm kim loại nặng, ngày càng tăng cường độ phông phóng xạ do sử dụng loại sản phẩm Criolite hoặc Fluorite .Tác động khác : ảnh hưởng tác động tới thiên nhiên và môi trường sống của sinh vật cạn và sinh vật nước, làm đổi khác cảnh sắc .Tác động tới thiên nhiên và môi trường xã hội : Cơ sở hạ tầng kỹ thuật khu vực, ngày càng tăng sự chênh lệch giàu nghèo giữa những nhóm xã hội và giữa lao động người kinh với người dân tộc bản địa địa phương .Các tác động ảnh hưởng gián tiếp : Phát triển những nhà máy sản xuất luyện nhôm tại khu vực Tây Nguyên hoàn toàn có thể tạo ra những ảnh hưởng tác động tích cực trong vận động và di chuyển kinh tế tài chính địa phương, nhưng cũng hoàn toàn có thể tạo ra những tác động ảnh hưởng xấu đi gián tiếp tới kinh tế tài chính xã hội của cả nước. Các ảnh hưởng tác động này gồm có :Tăng nhu yếu nguồn năng lượng điện của cả nước, dẫn đến việc xây thêm những nhà điện ( nhiệt điện, thủy điện, điện hạt nhân, điện từ những nguồn nguồn năng lượng tái tạo khác ) trong lúc quốc gia thiếu than, gặp khó khăn vất vả trong cung ứng nguồn điện cho tăng trưởng công nghiệp và điện hoạt động và sinh hoạt .Sức ép về giao thông vận tải vận tải đường bộ để cung ứng nhu yếu luân chuyển nguyên vật liệu nguồn vào và mẫu sản phẩm đầu ra của những nhà máy sản xuất luyện nhôm .Sức ép về nguồn nước so với cây công nghiệp và những ngành kinh tế tài chính khác của những tỉnh Tây Nguyên, đặc biệt quan trọng trong toàn cảnh cả nước đang đương đầu với những tác động ảnh hưởng đổi khác khí hậu ngày càng can đảm và mạnh mẽ .Các nguồn nguyên vật liệu phụ gia khác : Than coke, Criolite đa phần phải nhập khẩu từ quốc tế hoàn toàn có thể gặp phải những dịch chuyển về giá và nguồn phân phối .Các rủi ro đáng tiếc và dịch chuyển thị trường alumin và nhôm sắt kẽm kim loại quốc tế hoàn toàn có thể làm biến hóa doanh thu của những nhà máy sản xuất sản xuất alumin và luyện nhôm. Khi giá alumin và giá nhôm xuống thấp hoàn toàn có thể gây ra tác động ảnh hưởng nhiều mặt tới kinh tế tài chính xã hội và Ngân sách chi tiêu Nhà nước .

Công nghệ điện phân nhôm được áp dụng tại Việt Nam đặt ra nhiều vấn đề môi trường cần quan tâm. (Ảnh minh họa)

Từ những điều trình diễn ở trên hoàn toàn có thể đưa ra 1 số ít Tóm lại sơ bộ sau :

Công nghệ điện phân alumin để sản xuất nhôm kim loại thuộc loại công nghệ truyền thống, trong đó phương pháp điện phân Hall – Heroult được phát minh vào năm 1886 là nền tảng cơ bản của các nhà máy luyện nhôm từ alumin. Ðây là công nghệ lần đầu tiên được áp dụng ở Việt Nam tại Nhà máy luyện nhôm Trần Hồng Quân. Ngoài các chi phí thiết bị hiện, việc tiêu tốn rất nhiều điện năng trong hoàn cảnh tập đoàn EVN có nhu cầu cao trong phát triển nguồn điện để đáp ứng sự phát triển kinh tế xã hội đất nước là rào cản chính cho sự phát triển các nhà máy luyện nhôm.

Các nhà máy sản xuất luyện nhôm sau khi sinh ra hoàn toàn có thể tạo ra những ảnh hưởng tác động xấu đi trực tiếp và gián tiếp tới môi trường tự nhiên địa phương. Ðó là ô nhiễm không khí, ô nhiễm nước, đất ; cũng như ngày càng tăng nhu yếu sử dụng nước cho sản xuất. Các ảnh hưởng tác động trên tới môi trường tự nhiên tự nhiên và thiên nhiên và môi trường kinh tế tài chính xã hội của những tỉnh Tây Nguyên .Cần nghiên cứu và phân tích và thống kê giám sát rất đầy đủ những ảnh hưởng tác động và ngân sách tài nguyên thiên nhiên và môi trường trong việc góp vốn đầu tư những nhà máy sản xuất luyện nhôm trên địa phận những tỉnh Tây Nguyên trước khi quyết định hành động tăng trưởng lan rộng ra .

Nhóm PV

Source: https://bem2.vn
Category: Ứng dụng hay