Bùn đỏ,NỢ SINH THÁIđằng sau nhà sản xuất alumina lớn nhất thế giới
Là nhà sản xuất alumina lớn nhất thế giới, sản lượng alumina của Trung Quốc ngày càng tăng qua từng năm. Theo dữ liệu từ Cục Thống kê Quốc gia, sản lượng alumina của Trung Quốc đạt 85,522 triệu tấn vào năm 2024, tăng 3,9% so với cùng kỳ năm ngoái, chiếm tới 60% tổng sản lượng toàn cầu. Theo thông tin từ Alarid, trong số 10 nhà sản xuất alumina hàng đầu thế giới, sản lượng tổng hợp của 5 tập đoàn doanh nghiệp Trung Quốc, bao gồm Tập đoàn Nhôm Trung Quốc và Tập đoàn Hongqiao Trung Quốc, đạt 61,82 triệu tấn, chiếm tỷ lệ đáng kinh ngạc 63,77%.
Tuy nhiên, bên dưới tờ kỷ lục ấn tượng này là một “món nợ sinh thái” khá nghiêm trọng: bùn đỏ. Năm 2024, với sản lượng 85,524 triệu tấn alumina ở Trung Quốc, lượng bùn đỏ thải ra đạt 101,8 triệu tấn, trong khi mức sử dụng chỉ là 13,8 triệu tấn, tỷ lệ tận dụng chỉ là 12%.
Theo thống kê, lượng bùn đỏ tích lũy trên toàn cầu hiện ở mức xấp xỉ 4 tỷ tấn, với sản lượng hàng năm khoảng 1,8-200 triệu tấn. Lượng bùn đỏ tích lũy ở Trung Quốc là khoảng 1,5 tỷ tấn, với sản lượng hàng năm khoảng 100 triệu đến 105 triệu tấn. Trước năm 2023, tỷ lệ tận dụng bùn đỏ luôn ở mức dưới 10%. Dù hiện nay đã tăng lên 12% nhưng lượng bùn đỏ được tiêu hóa vẫn thấp hơn rất nhiều so với lượng thải ra. Điều này đồng nghĩa với việc quá trình tích tụ bùn đỏ vẫn đang có xu hướng tăng nhanh.
Bùn đỏ là gì?
Bauxite là sản phẩm phụ-trong quá trình chiết xuất alumina từ quặng bauxite. Nó có màu nâu đỏ-do hàm lượng hematit cao nên mới có tên như vậy.
Khoảng năm 1888, nhà hóa học người Áo Carl Josef Bayer đã phát triển phương pháp sản xuất alumina từ bauxite. Đầu tiên, bauxite được trộn với dung dịch NaOH và đun nóng. Ôxít nhôm có trong bauxit có thể được hòa tan trong dung dịch NaOH để tạo thành natri aluminat. Sau khi lọc kết tủa, thêm tinh thể hạt Al(OH)3 vào dung dịch natri aluminat sẽ khiến Al(OH)3 tái{6}}kết tủa, trong khi rượu mẹ còn lại chủ yếu chứa NaOH sẽ được tái sử dụng để xử lý mẻ bauxite tiếp theo; Al(OH)3 thu được có thể được chuyển hóa thành Al2O3 thông qua quá trình nung. Phương pháp này được gọi là quy trình Bayer. Hiện nay, hơn 90% nhà máy trên toàn thế giới vẫn sử dụng quy trình Bayer để sản xuất Al2O3, các chất kết tủa được lọc ra ngoài gọi là bùn đỏ. Tùy thuộc vào các quy trình sản xuất khác nhau, ngoài bùn đỏ Bayer còn có bùn đỏ thiêu kết và bùn đỏ kết hợp thiêu kết Bayer.
Tại sao nhất quyết phải loại bỏ hoặc “chuyển hóa” bùn đỏ?
(1) Giảm ô nhiễm bùn đỏ và bảo vệ môi trường
Bùn đỏ là chất thải rắn có tính kiềm cao, chứa các chất như NaOH, Al(OH)3, Fe(OH)3. Khi để tích tụ lâu ngày ở nơi trống trải, chất lỏng mang tính kiềm bên trong sẽ gây ô nhiễm đất, phá hủy cấu trúc đất, khiến thảm thực vật khó phát triển; với sự trợ giúp của nước mưa, chất lỏng kiềm cũng sẽ xâm nhập vào hệ thống nước ngầm, ảnh hưởng đến sự an toàn của nguồn nước uống.
Hơn nữa, các hạt bùn đỏ mịn dễ gây ô nhiễm bụi khi có gió mạnh, gây nguy hiểm cho môi trường không khí và sức khỏe của người dân xung quanh. Bùn đỏ còn chứa các nguyên tố kim loại nặng như crom, chì và cadmium. Trong quá trình lưu trữ, các kim loại nặng này sẽ xâm nhập vào các vùng nước và đất qua quá trình lọc, phá vỡ cân bằng sinh thái. Đất, nước gần các bãi chứa bùn đỏ thường có hàm lượng kim loại nặng quá cao, ảnh hưởng xấu đến sinh trưởng cây trồng và sự đa dạng của hệ động thực vật. Do đó, việc phát triển các công nghệ mới để tận dụng toàn diện bùn đỏ và giảm lượng bùn đỏ lưu trữ là những biện pháp quan trọng để xây dựng một xã hội-bảo tồn tài nguyên và{5}}thân thiện với môi trường, đồng thời có ý nghĩa to lớn trong việc bảo vệ môi trường sinh thái khu vực.
(2) Biến chất thải thành tài nguyên và đạt được nền kinh tế tuần hoàn
Mặc dù bùn đỏ là chất thải rắn công nghiệp nhưng nó cũng là một nguồn tài nguyên quan trọng. Để giải quyết vấn đề bùn đỏ cần nhận diện đầy đủ thuộc tính tài nguyên của nó. Từ góc độ thành phần, các nguyên tố chính của bùn đỏ là sắt, nhôm và silicon, tất cả đều có giá trị sử dụng cao; Bùn đỏ còn chứa các nguyên tố quý hiếm như gali và scandium, đây đều là những nguồn tài nguyên có giá trị cao. Từ góc độ sản phẩm sử dụng toàn diện, các sản phẩm sắt chọn lọc, vật liệu xây dựng, vật liệu kỹ thuật đường bộ, vật liệu bột, vật liệu phục hồi sinh thái, v.v., đều là những hướng chính để sử dụng toàn diện bùn đỏ. Do đó, chỉ khi nhận thức đầy đủ các thuộc tính tài nguyên của bùn đỏ, chúng ta mới có thể thúc đẩy việc sử dụng toàn diện bùn đỏ từ góc độ khoa học hơn, tận dụng tối đa tài nguyên và thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp alumina. Đây là biện pháp quan trọng nhằm xây dựng một xã hội-bảo tồn tài nguyên và{7}}thân thiện với môi trường, đồng thời có ý nghĩa to lớn trong việc bảo vệ môi trường sinh thái khu vực.
(3) Mở rộng chuỗi ngành quặng nhôm và tăng giá trị gia tăng kinh tế
Hiện tại, hầu hết các ngành công nghiệp quặng nhôm ở Trung Quốc đều áp dụng phương thức khai thác trực tiếp là "khai thác - sản xuất alumina - luyện nhôm điện phân" và bùn đỏ được tạo ra từ quá trình chế biến quặng nhôm vẫn chưa đạt được mức sử dụng tài nguyên ở quy mô lớn-. Toàn bộ dây chuyền công nghiệp tương đối đơn giản. Với việc giảm bớt nguồn tài nguyên quặng nhôm chất lượng cao-, việc đảm bảo nguyên liệu thô cho ngành nhôm đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng. Phát triển các công nghệ mới để tận dụng toàn diện bùn đỏ không chỉ có thể chuyển đổi chất thải thành nguồn tài nguyên tái tạo để đảm bảo cung cấp nguyên liệu thô cho công nghiệp mà còn có thể mở rộng sang các lĩnh vực như vật liệu xây dựng, hóa chất, luyện kim và nông nghiệp, đạt được mức sử dụng hàng loạt tài nguyên quặng nhôm.
Lấy việc sản xuất xi măng từ bùn đỏ làm ví dụ, nguyên liệu thô có thể được lấy tại địa phương gần các mỏ và nhà máy alumin hiện có, đồng thời có thể xây dựng một khu công nghiệp tích hợp "quặng nhôm - alumina - xi măng" để đạt được chuyển đổi địa phương và giá trị{2}}gia tăng của tài nguyên. Chiết xuất các kim loại quý hiếm như sắt, nhôm và titan từ bùn đỏ có thể mở rộng hơn nữa không gian phát triển và tăng giá trị gia tăng của tài nguyên nhôm. Đặc biệt trong bối cảnh tài nguyên quặng nhôm đang dần cạn kiệt, việc phát triển một cách có hệ thống công nghệ tận dụng tài nguyên bùn đỏ từ góc độ chuỗi công nghiệp có ý nghĩa rất lớn trong việc mở rộng chuỗi công nghiệp, tối ưu hóa phương thức phát triển của ngành nhôm và thúc đẩy chuyển đổi và nâng cấp nền kinh tế khu vực. Nó có giá trị sử dụng cao; Bùn đỏ còn chứa các nguyên tố quý hiếm như gali và scandium, đây đều là những tài nguyên quý giá. Từ góc độ sản phẩm sử dụng toàn diện, các sản phẩm sắt chọn lọc, vật liệu xây dựng, vật liệu kỹ thuật đường bộ, vật liệu bột, vật liệu phục hồi sinh thái, v.v., đều là những hướng chính để sử dụng toàn diện bùn đỏ. Do đó, chỉ khi nhận thức đầy đủ các thuộc tính tài nguyên của bùn đỏ thì công tác sử dụng toàn diện bùn đỏ mới có thể được thúc đẩy từ góc độ khoa học hơn, tận dụng tối đa tài nguyên và thúc đẩy sự phát triển bền vững của ngành công nghiệp alumina. Đây là một biện pháp quan trọng để xây dựng một xã hội{10}}bảo tồn tài nguyên và{11}}thân thiện với môi trường, đồng thời có ý nghĩa to lớn trong việc bảo vệ môi trường sinh thái khu vực.
Với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp alumina, việc quản lý toàn diện và sử dụng tài nguyên bùn đỏ đã trở thành trọng tâm của ngành. Vào ngày 31 tháng 12 năm 2024, Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin cùng sáu cơ quan khác đã cùng ban hành “Kế hoạch hành động sử dụng toàn diện bùn đỏ”, đặt ra rõ ràng các mục tiêu theo từng giai đoạn là “tăng tỷ lệ sử dụng bùn đỏ thêm 15% vào năm 2027 và đạt 25% vào năm 2030”.
Với tỷ lệ sử dụng bùn đỏ ở Trung Quốc tăng lên 12%, chúng tôi đã có một bước tiến vững chắc trong lĩnh vực sử dụng tài nguyên bùn đỏ. Tuy nhiên, cần phải đối mặt với thực tế là mức tiêu thụ bùn đỏ hiện nay ở Trung Quốc thấp hơn nhiều so với lượng khí thải, sự tích tụ bùn đỏ vẫn có xu hướng tăng mạnh, công nghệ sử dụng tài nguyên chưa trưởng thành, vấn đề "nợ khó đòi" về bùn đỏ mà chúng ta đang phải đối mặt vẫn còn nghiêm trọng và cái gọi là mùa xuân cho sự phát triển sử dụng toàn diện bùn đỏ vẫn chưa đến.
